Direct3D场景中3D模型的处理方法

ＣＯＯｒｄｉｎａｔｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔＯ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ３Ｄｍｏｄｅｌ＇ｓ ｓｐａｃｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌｏａｄｉｎｇ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｗｅ】／＇ｅ ｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ａ ｒｅａｌ—ｌｉｆｅ ｓｃｅｎｅ．Ｔｈｅ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ＇ｓ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｉｓ ｓｅｌｄｏｍ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ Ｄｉｒｅｃｒｔ３Ｄ，ＳＯ
舞发任键兰维程序，都要涉及赘ｊ｝常复杂孵三 维物俸数据模鍪，翔果直接蔫Ｃｂｕｉｌｄｖｅｒｔｅｘ类来橡 造这些模型，照然是不合实际的，这些复杂的模型通 常都是用专业的三维建模软件来制作，例如 ３ＤＳＭａｘ和Ｍａｙａ等软件Ｌ５】。这魃软件制作了模测 之后霉用一些童爨或援俸将到箨好夔模壅文静转换 成在Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ西缓直接使用静。Ｘ文徉格式。在．Ｘ 文件中存储了三维模型的顶点坐标、颜色、法向量羊日
标准向量。由于模型是一个整体，中心坐标的变化 会弓｜超整体变化。
当溪Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ编程时，使餍毒×垂矩阵来遴豁
矩阵变换。使用４×４矩阵是因为这样的大小能液
现需要的所有变换，比如平移、投影、反射等［“。蒋
要使某一向量痧一（ｚ Ｙ ｚ １）平移，旋转，放缩可以通 过下面酶变化蜜观：透过与Ｆ（多）蓬阵相乘把囱爨
（ｚＹ鬈１）沿．７Ｃ轴移动Ｐ。个单谴，漪Ｙ毒鸯穆囊Ｐ，个
单位，沿ｚ轴移渤Ｐ。个单位ｌ通过与Ｓ（ｑ）矩阵相黎
把向量沿ｚ轴缩放ｑ，个单位，沿ｙ轴缩放ｑ，个单 位，沿ｚ轴缩放口。个单位。
ｆ １ ０ ０ ０１
，下，（。孝 、 ）＝ｌ｛０
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（３Ｄ）ｓｃｅｎｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈａｔ ｉｓ，ｈｏｗ ｔｏ ｒｉｓｅ ３Ｄ ｗｏｒｋｓ ｂｙ Ｉ）３Ｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ３Ｄ ｅｎｔｉｔｉｅｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｏｏｄｅｌ ｗｈｉｃｈ ｌｓ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ａｎ ｅｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｅ∞ｒｄｉｎａｔｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｖ∞ｍｒ－－
桂圆园，侯彤璞＋，郭艳霞
（爱宇嚣澳织工夫学量｝篝撬粤瀵痿王程学貔，辽宁援蹶１１３００１）
摘要：介绍了在三维虚拟场景中Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ调用３ＤＳＭＡＸ制作完成的模型（实体）的方法，即如何通过Ｄ３Ｄ 来运用３Ｄ作品。提出了３Ｄ实体的概念，研究了基于坐橼综合变换的模型加栽过程；重，点介绍了向薰的坐标变换以
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ４ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００８；”ｖｉｓｅｄ ２５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００８；ａｃｃｅｐｔｅｄ ３０ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００８
万方数据 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｉ）ｉｒｅｃｔ３Ｄ ｃａｌｌ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ（ｅｎｔｉｔｉｅｓ），ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ３ＤＳＭＡＸ ｉｎ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
以省略，然后就是存放实际数摄∽。文件的加载就 楚黯数据酶识别驭瑟显示鑫囊蜜静场景。
２ 坐标转换
将３ｄｓ文件转换成＊．ｘ文件并不能直接实现 粪实场景酶再现，必须把实体敦到场景中屋于自嚣
秘位置。需要解决的就是实簿静位置、大夺秘方囱。
要想确定模型的空间位置，只需确定模型的中心搬
标。在世界坐标系中，每一个坐标都可以看成一个
在本地空间中的物体通过世界变换（ｗｏｒｌｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）的过程被变换到世界空间中。世界变换 通常是用平移、旋转、缩放操作来设置模型在世界中
的位置、大小、方向。世界变换就是设置在世界中的 各物体彼此的位置、大小和方向关系。世界变换由 一个矩阵表示。并且在Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ中调用 Ｄｉｒｅｃｔ３ＤＤｅｖｉｃｅ９：：ＳｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ方法设置它，记住 将转换类型设为Ｄ３ＤＴＳ—ＷＯＲＬＤ。例如要在世界 坐标系中放置一个由．ｘ文件生成的椅子定位在（一 ３ ２ ６），程序实现如下： Ｄ３ＤＸＭＡＴＲＩＸ ｔｈｉｎｇＭａｔｌ： Ｄ３ＤＸＭａｔｒｉｘＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ（＆ｔｈｉｎｇＭａｔｌ，一３．０ｆ，２．
ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ３ＤＳＭＡＸ｝３Ｄ ｍｏｄｕｌｅ Ｉｏａｄｉｎｇ
Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ！Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ
＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ，Ｔｅｌ。：＋８６－－４１３－－６８６５１３２；ｆａｘ：＋８６—４１３一Ｓ８６０７６６Ｉｅ－－ｍａｉｌ：ｈｔｐｌ９１７＠１６３。ｅｏｍ
ＤＵ Ｙｕａｎ－－ｙｕａｎ。Ｈ（）Ｕ Ｔｏｎｇ－－ｐｕ’，ＧＵＯ Ｙａｎ－－ｘｉａ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕ鼯ｒ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。
Ｆｕｓｈｕｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１３００１。Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
３ 实体的位置确定
３．１单个实体的位置 由于整个虚拟场景中的实体已被分解成不同
的．ｘ文件，因此在写程序时需要把场景中的实体放 到合适的位置。一旦构造了某种模型，他们都在自 己的坐标系中，但需要把他们放到同一个世界坐标 系中［…。本地空间又叫建模空间（还可叫做自身坐 标系），这是建模的坐标系。本地空间简化了建模的 过程。在物体自己的坐标系中建模比在世界坐标系 中直接建模更容易。在本地空间中允许构造一个模 型而不必考虑物体在世界中相对于其他物体的位 置、大小和方向关系。
薅ＤｉｒｅｃｔＸ镌窥骏了这些阉簇，宅是一静圈澎 波用程序接口，简单地说它是一个辅助软件，一个提 黼系统性能的加造软件，由微软开发的心］。
Ｄｉｒｅｅｔ ３Ｄ是微软公司ＤｉｒｅｃｔＸＳＤＫ集成开发
羧稿嚣期：２００８一§§一９２ 佟者麓俞：拉嗣固＜１９８２一），女，河藕傣定审，在读硕士． ＊通讯联系套．
包中的重要部分，是基于微软的通用对象模式ＣＯＭ （Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｏｂｊｅｃｔ Ｍｏｄｅｌ）的３Ｄ图形ＡＰＩＥ３】，通过 这些ＣＯＭ对象，开发者可以在冤视设备差异的情 瑟下访问底滋黪硬终，可以在隐藏特定硬俸缨节瓣 情琵下诖程澎援去谤翔硬侮设备。微软称之为“硬｛簪 无关性”。因为Ｄｉｒｅｅｔ３Ｄ既具有硬件设备无关性叉 支持硬件加速，因此成为三维图形程序设计的首选 工具‘“。
键万会方了数瑗点 据信息、糖震、黠囝，动裁竣鹣３Ｄ成磊被
Ｈ鹰骰ｍｅｓｈ兹俸。ｅｏｎｖ３ｄｓ裁是尾寒撼３Ｄ作品转换 为标准ｍｅｓｈ物体文件（＊．ｘ）的工具。首先打开 ３ＤＳＭａｘ（或Ｍａｙａ等其他３Ｄ软件，确保能导出 脚Ｄ能用的文件），根据需要制作我们想要的模型。 遴过ｅｏｎｖ３ｄｓ命令瘤３ｄｓ文孛争转换｛ｌ｛；来，毽魏必须 蓠先得蓟３ｄｓ文佟，然后逶过３ＤＳＭａｘ孛ｅｘｐｏｒｔ命 令导出。在菜单ｆｉｌｅ中用ｅｘｐｏｒｔ戏ｅｘｐｏｒｔ ｓｅｌｅｃｔ （只导出所选物体）将其导出为＊．３ｄｓ文件。然后 塌命令行方式运行ｃｏｎｖ３ｄｓ把它转为＊．Ｘ。这样就 餐了一拿霹用豹３Ｄ接品。黎－；ｋ的＊。Ｘ郝是二迸剡 驰，这样写就生成文本式的＊。ｘ：ｃｏｎｖ３ｄｓ—ｘ＊。 Ｘ，用写字板形式戏其他形式打开，你会直接看到 ｍｅｓｈ物体的构成。．Ｘ文件的头信息：在．ｘ文件的 舞头一般有一个筒擎的文件信息：ｘｏｆ表明这是一 令。Ｘ文终；０３０２表示其叛本号，ｔｘｔ袭示其存綮静 文件格式是文本格式．其存储格式逐可以是二避铡 方式，用ｂｉｎａｒｙ来波示；０３０２是３２位浮点数。如果 是６４位就可以用０６０４表示了＃模檄定义：定义的每 个模板都以关键字ｔｅｍｐｌａｔｅ开头。然后是模板名。 每个定义魏摸棱郄莠一令ＧＵＩＤ泼识臻该模菝豹 唯一身份，模板是埘默嵌套的。模板一般分三种类 趔：封闭式模板，开放式模板，限制式模板；数据对 象：定义好模板之后再实例化，以存放实际数据。 先是模板名，然翳懿实例名，实例名不是必须的，可
Ｏ１
通过与下磷的矩阵相乘把一个向量围绕，２Ｃ，Ｙ 和岩轴旋转０弧度。注意：当俯视绕轴原点时，角魔 是稽颓时势方涎趣角度，
Ｆ１
０
０
ｘ（口）。Ｉｏ ｃｏ蚶 刚时 ０一ｓｉｎ０ ｃｏｓ０
Ｌ０
０
０
ｉ－ｃｏｓ０
…
０
Ｙ（一）一ｌ
『ｓｉｎ０
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０——ｓｉｎ０
１
０
０ ｃｏｓ０
０
０
一ｓｉｌ堙ｃｏｓＯ ０ ０｜
Ｚ（彩一
及。ｘ文件加戢过辑中确定３Ｄ模型的空间位置的方法；藏詹用程序再现了一个真安的场景。由于鹿Ｄｉｒｅｃｒｔ３Ｄ中时 ３Ｄ模型的矩理务鳃褥毙较少，霹姥，弛研究毒一定的应粥徐馕。
关篷镯； ３潞艇ＡＸ； ３Ｄ摸鬣加栽； 垒转变捷，Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ
中图分类母：ＴＰｌ８３
文献标识码：Ａ
Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ３Ｄ Ｍｏｄｅｌｓ Ｕｓｅｄ ｉｎ Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ Ｓｃｅｎｅ
ｌ 三维实体建模
１。ｌ实体 由于在三位虚拟场景中涉及到的事物比较多，
为了给以后的管璎锚来方便，将任何事物都统一成 舷够一起管理的东鞭，以达到简化和方便程序设计 瓣翅戆。在以羼昀稳建中辑有戆模溅籍称秀实瘁。 １．２实体的镄建
首先定制环境，在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ下安装ＤｉｒｅｃｔＸ ９．０ＳＤＫ开发工具，并确认在Ｄ３Ｄ的插件工具里包 禽一个ｅｏｎｖ３ｄｓ转换器。Ｄ３Ｄ中一个３Ｄ物体——
０
０
１０
．０
０
０ １Ｊ
综合变换：常常要对一个向嫩进行一系列的变
换。比如，可熊先缩放一个向量，然后旋转它，最爝
万方数据
８８
辽宁石油化工大学学报
第２８卷
再把它平移到指定的位置。例如：先把向量Ｐ＝［５
０ ０ １３在所有轴上缩小为原来的１／５，然后绕着ｙ轴
旋转丌／４，最后把它在ｚ轴上移动１个单位，在Ｙ轴
上移动２个单位，在ｚ轴上移动３个单位。注意：必 须完成缩放，绕轴旋转，最后完成移动。设缩放、旋
ＯｐｅｎＧＬ即开放性图形开发露，ＯｐｅｎＧＬ是国 际上公认的３Ｄ图形工业标准，它不仅加速了３Ｄ应 用程序的开发，丽腿使应用程序可移植性更好。但 爨在殍发交互式３Ｄ应用程序方麟，ＯｐｅｎＧＩ。存在 鞠显酶零是：ＯｐｅｎＧＬ与窗口系统戈荧，不撵供任｛嚣 交互手段，必须有稷序员自己编写所有的交互功能＃ ＯｐｅｎＧＬ编程接掰（ＡＰＩ）是低级的Ｃ函数，不提供 哪复用（Ｒｅｕｓｅ）的对象库或者应用穗序框架，开发 效率不高；缺乏对文字绘裁的缀好支梅ｕ］。
万方数据
第４期
牡园圊等．Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ场景中３Ｄ模型的处骥方法
纹理坐标等信息酗］。每一个。ｘ文件就是一个实体。 焱兰缝建摸蓬疆巾我们不霉襞怒整令寝羧凌暴郝建 成一个。ｘ文件，遮榉对以后的场景管理会带来麻 烦，因此我们用３ＤＳＭａｘ把场景中的模型根据需要 建模，然后再重新组织成一个整体的虚拟场景。独 嶷的模型会给场景管理带来极大的方便，１ｉｉ；在场景 懿磐萋孛模型熬彼鬟确定是必不霹多酶，奉支重熹 分析了模型位嚣的确定在编程中是如何实现的，丽 猩Ｄｉｒｅｅｔ３Ｄ中没有直接提供一个憋体的处理方法。
转、移动的变换矩阵分别是Ｓ、Ｒ。、Ｔ如下：
１１５ ０
Ｏ
０
０
８（１／５，ｔ／５，１／５）一
０
１／５
０
Ｏ
０
Ｖ５ ０
Ｏ
０
Ｏ
１
巾 ０７ ０——０．７０７
１ Ｒ，（丌／４）一
旧 ０７ ０
Ｏ ０．７０７
Ｏ
Ｏ
一
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ｒห้องสมุดไป่ตู้
２ — ３ ） 一 九ｍ １
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１
０
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分 聃玎ｉＵ 计 算 ；
ｐＳ＝［１，０，０，１］一Ｐ７
第２８卷第４期 ２００８年１２月
辽 宁 石 油化 工 大学 学 报
Ｖｏｌ。２８ Ｎｏ．４
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＡＯＮＩＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ＆ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＩ．ＯＧＹ Ｄｅｃ．２００８
文蠢编号：１６７２—６９５２ｆ２００８》０４一∞８６～０５
Ｄｉｒｅｃｔ３ Ｄ场景中３Ｄ模型的处理方法
万方ｐ数＇Ｒ据，一［ｏ．７０７，０，一０．７０７，１－１＝∥（１） 矿Ｔ一［１．７０７，２，一３．７０７，１３
分别采用缩放，旋转，以及平移一系列变换后，
结果为：
［１．７０７，２，一３．７０７，１］
联合变换：
Ｑ＝ＳＲ，Ｔ；艘＝［１．７０７，２，一３．７０７，１３
（２）
同理应用联合变换也会得到相同的结果。