Спонсор: Microsoft
Опубликован: 10.04.2009 | Доступ: свободный | Студентов: 3208 / 229 | Оценка: 4.49 / 4.39 | Длительность: 17:21:00
Специальности: Программист
Самостоятельная работа 16:

Взаимодействие объектов

Аннотация: Эта лабораторная работа посвящена обработке взаимодействия трехмерных объектов. Мы рассмотрим способы обработки столкновений объектов, поговорим о взаимодействии трехмерных объектов и указателя мыши.
Ключевые слова: pipeline processor, объект, плоскость

Примеры к лабораторной работе

Задачи работы

  • Рассмотреть стандартные объекты XNA: BoundingBox, BoundingSphere, BoundingFrustum, Plane, Ray, которые можно использовать для обработки столкновений
  • Создать игровой пример, демонстрирующий взаимодействие объектов
  • Рассмотреть особенности взаимодействия указателя мыши с трехмерными объектами
  • Рассмотреть взаимодействие плоскостей с трехмерными объектами

Обработка столкновений объектов

  • В XNA есть несколько стандартных объектов, которые можно применять для обработки столкновений игровых объектов. Это структуры BoundingBox, BoundingSphere и BoundingFrustum.
  • Структура BoundingBox представляет собой прямоугольный "ящик", в который можно "упаковать" объект. Надо отметить, что объект класса Model может возвратить объект типа BoundingSphere для каждой своей сети – этот прием можно использовать при обработке столкновений нескольких объектов.
  • Структура BoundingSphere представляет собой сферу, в которой содержится объект.
  • Эти структуры подходят лишь для работы с простыми объектами – например – с трехмерными шарами и кубами. Если объект имеет более сложную форму – он либо обрабатывается как набор более простых объектов, каждый из которых можно заключить, например, в собственную BoundingSphere, либо для такого объекта создается отдельный контент-процессор (content pipeline processor), который предназначен для работы с данным объектом.
  • Структура BoundingFrustum представляет собой область игрового пространства, которая в данный момент видима с учетом параметров видовой и проекционной матриц.
  • Далее, для обработки столкновений объектов можно применять такие структуры, как Plane – эта структура представляет собой плоскость, Ray – луч.
  • Рассмотрим использование объекта класса BoundingSphere для обработки столкновений объектов. Выведем в пространство несколько шаров, используем в качестве игрового объекта еще один шар. Будем перемещать шар и проверять, не столкнулся ли он с каким-нибудь из объектов сцены в процессе перемещения. Если столкнулся – перемещение отменяется и расстояние между столкнувшимися объектами увеличивается до тех пор, пока они выйдут из состояния столкновения.
  • Для проверки столкновения объектов используется метод Intersects – его можно вызывать, например, для объекта BoundingSphere и передать в качестве параметра другой объект BoundingSphere, а так же – объекты других подходящих типов. Метод возвращает True, если объекты пересекаются (то есть – есть столкновение), и false – если не пересекаются.
  • Создадим новый игровой проект P16_1, на примере которого рассмотрим решение вышеописанной задачи. На рис. 21.1. вы можете видеть окно Project Explorer для этого проекта. Обратите внимание на две модели, которые мы будем использовать в примере, а так же – на наличие класса modCls. Объекты этого класса содержат информацию об игровых объектах и используются для их визуализации.
Окно проекта P16_1

Рис. 21.1. Окно проекта P16_1

В листинге 21.1. приведен код класса modCls.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;

namespace P16_1
{
    
    public class modCls : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
    {
        //Модель
        public Model myModel;
        //Мировая матрица, матрицы вида и проекции
        public Matrix WorldMatrix;
        public Matrix ViewMatrix;
        public Matrix ProjectMatrix;
        //Соотношение сторон экрана
        public float aspectRatio;
        //Для управления графическим устройством
        GraphicsDeviceManager graphics;
        //Конструктор получает на вход 
        //игровой класс, модель, объект для управления графическим устройством
        public modCls(Game game, Model mod, GraphicsDeviceManager grf)
            : base(game)
        {
            myModel = mod;
            graphics = grf;
            aspectRatio = (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Width /
(float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Height;
        }

        public override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization code here
            base.Initialize();
        }

        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {

            foreach (ModelMesh mesh in myModel.Meshes)
            {
                //Для каждого эффекта в сети
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    //Установить освещение по умолчанию
                    effect.LightingEnabled = true;
                    effect.EnableDefaultLighting();
                    //установить матрицы
                    effect.World = WorldMatrix;
                    effect.View = ViewMatrix;
                    effect.Projection = ProjectMatrix;
                }
                mesh.Draw();
            }

           base.Draw(gameTime);
        }
    }
}
Листинг 21.1. Код класса modCls

В листинге 21.2. вы можете видеть код класса Game1.

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Net;
using Microsoft.Xna.Framework.Storage;

namespace P16_1
{
    public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        GraphicsDeviceManager graphics;
        //Матрицы
        Matrix viewMatrix;
        Matrix projMatrix;
        //Модели
        Model ball, ball2;
        // Позиция объекта, поворот
        Vector3 avatarPosition = new Vector3(0, 0, -10);
        float avatarlRotation;

        // Положение камеры
        Vector3 cameraReference = new Vector3(0, 0, 10);
        Vector3 thirdPersonReference = new Vector3(0, 200, -200);

        // Скорости поворота и движения
        float rotationSpeed = 1f / 60f;
        float forwardSpeed = 10f / 60f;

        //Поле зрения камеры
        float viewAngle = MathHelper.ToRadians(45.0f);

        //Расстояние от камеры до переднего и заднего плана
        float nearClip = 1.0f;
        float farClip = 2000.0f;
        //Массив моделей сцены
        modCls[] cls;
        //Игровой объект
        modCls ballObj;
            
        //Соотношение сторон экрана
        float aspectRatio;
        public Game1()
        {
            graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";

        }

        protected override void Initialize()
        {
            // TODO: Add your initialization logic here

            base.Initialize();
        }

        protected override void LoadContent()
        {
            //Загрузка моделей
            ball = Content.Load<Model>("ball");
            ball2 = Content.Load<Model>("ball2");
            aspectRatio = (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Width /
  (float)graphics.GraphicsDevice.Viewport.Height;
            cls = new modCls[25];
        }

        protected override void UnloadContent()
        {
            // TODO: Unload any non ContentManager content here
        }

        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            //обновить положение объекта
            UpdateAvatarPosition();
            base.Update(gameTime);
        }

        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
   
            UpdateCameraThirdPerson();
            
            //вывести объекты сцены
            DrawScene();      
            base.Draw(gameTime);
        }

        //Обновляем состояние объекта
        void UpdateAvatarPosition()
        {
            KeyboardState keyboardState = Keyboard.GetState();

            //Поворот влево
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                avatarlRotation += rotationSpeed;
            }
            //Поворот вправо
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                avatarlRotation -= rotationSpeed;
            }
            //Движение вперед
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                Matrix forwardMovement = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
                Vector3 v = new Vector3(0, 0, forwardSpeed);
                v = Vector3.Transform(v, forwardMovement);
                
                avatarPosition.Z += v.Z;
                avatarPosition.X += v.X;
                //До тех пор, пока объект сталкивается
                //с другим объектом - изменять его положение
                //в направлении, противоположном перемещению
                //вызвавшему столкновение
                while (IsCollide())
                {
                    avatarPosition.Z -= v.Z/10;
                    avatarPosition.X -= v.X/10;
                }
            }
            //Движение назад
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                Matrix forwardMovement = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
                Vector3 v = new Vector3(0, 0, -forwardSpeed);
                v = Vector3.Transform(v, forwardMovement);
                avatarPosition.Z += v.Z;
                avatarPosition.X += v.X;
                while (IsCollide())
                {
                    avatarPosition.Z -= v.Z;
                    avatarPosition.X -= v.X;
                }
            }
            //Движение вверх
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.W))
            {
                Matrix forwardMovement = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
                Vector3 v = new Vector3(0, forwardSpeed, 0);
                v = Vector3.Transform(v, forwardMovement);
                avatarPosition.Y += v.Y;
                while (IsCollide())
                {
                    avatarPosition.Y -= v.Y;
                }
            }
            //Движение вниз
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.S))
            {
                Matrix forwardMovement = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);
                Vector3 v = new Vector3(0, -forwardSpeed, 0);
                v = Vector3.Transform(v, forwardMovement);
                avatarPosition.Y += v.Y;
                while (IsCollide())
                {
                    avatarPosition.Y -= v.Y;
                }
            }

            //Уменьшение угла обзора камеры
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.R))
            {
                viewAngle -= MathHelper.ToRadians(1.0f);
            }
            //Увеличение угла обзора камеры
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.F))
            {
                viewAngle += MathHelper.ToRadians(1.0f);
            }
            //Если новый угол обзора вышел за дозволенные пределы
            //изменяем его
            if (viewAngle > MathHelper.ToRadians(180.0f)) viewAngle = MathHelper.ToRadians(179.9f);
            if (viewAngle < MathHelper.ToRadians(0.0f)) viewAngle = MathHelper.ToRadians(0.1f);
        }
        //Обновляем положение камеры при выбранном виде от третьего лица
        void UpdateCameraThirdPerson()
        {
            //Поворот камеры
            Matrix rotationMatrix = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation);

            // Направление камеры
            Vector3 transformedReference = Vector3.Transform(thirdPersonReference, rotationMatrix);

            // Позиция камеры
            Vector3 cameraPosition = transformedReference + avatarPosition;

            //Матрица вида
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(cameraPosition, avatarPosition, new Vector3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
            //Проецкионная матрица
            projMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(viewAngle, aspectRatio, nearClip, farClip);
        }
        //Логическая функция, проверяющая столкновение игрового объекта и
        //объектов сцены
        bool IsCollide()
        {
            //Для объекта BoundingSphere, соответствующего
            //текущему объекту сцены 
            BoundingSphere b1;
            //Получить BoundingSpherer для игрового объекта
            BoundingSphere b = ball.Meshes[0].BoundingSphere;
            //Установить центр сферы в соответствии с положением
            //игрового объекта
            b.Center = avatarPosition;
            //Переменная для хранения вектора размера модели
            Vector3 scale;
            //Переменная для хранения информации о повороте модели
            Quaternion rotation;
            //Переменая для хранения информации о позиции модели
            Vector3 translation;
            //Цикл обхода объектов сцены
            for (int i = 0; i < 25; i++)
            {
                //Получить BoundingSphere для текущего объекта
                b1 = cls[i].myModel.Meshes[0].BoundingSphere;
                //Получить параметры - размер, поворот, позицию для объекта
                cls[i].WorldMatrix.Decompose(out scale, out rotation, out translation);
                //Установить центр сферы в соответствии с позицией объекта
                b1.Center = translation;
                //Если сферы игрового объекта и текущего объекта
                if (b1.Intersects(b))
                {
                    //Выведем в заголовок окна слово Collision!
                   //Возвратим True
                   this.Window.Title = "Collision!";
                   return true;
                }
            }
            //Если выполняется этот код - 
            //столкновения не было
            //выведем в окно программы соответствующее сообщение
            //и вернем false
            this.Window.Title = "No collision";
                return false;
        }

        //Вывод объектов сцены
        void DrawScene()
        {
            //очистить коллекцию компонентов
            Components.Clear();
            //Счетчик для элементов массива
            int i = 0;
            //Вывести шары, расположенные в пять рядов
            //по пять штук
            for (int x = 0; x < 5; x++)
            {
                   for (int z = 0; z < 5; z++)
                    {
                        //Добавляем в массив новый объект
                        cls[i] = new modCls(this, ball2, graphics);
                        //Устанавливаем его свойства
                        cls[i].WorldMatrix = Matrix.CreateTranslation(x * 40f, 0, z * 40f);
                        cls[i].ViewMatrix = viewMatrix;
                        cls[i].ProjectMatrix = projMatrix;
                        //Добавляем в коллекцию компонентов
                        Components .Add (cls[i]);
                        i++;
                    }
            }
            //выведем игровой объект
            ballObj = new modCls(this, ball, graphics);
            ballObj.WorldMatrix = Matrix.CreateRotationY(avatarlRotation) * Matrix.CreateTranslation(avatarPosition);
            ballObj.ViewMatrix = viewMatrix;
            ballObj.ProjectMatrix = projMatrix;
            Components.Add(ballObj);
        }
    }
}
Листинг 21.2. Код класса Game1

На рис. 21.2. вы можете видеть игровой экран проекта P16_1.

Игровой экран проекта P16_1

увеличить изображение
Рис. 21.2. Игровой экран проекта P16_1
Alina Lasskaja
Alina Lasskaja

Быть может кто-то из Вас знает игру Sims, к какому жанру она относиться? Жизненная симуляция, ролевая игра, там можно и дома строить.....