清华大学directx游戏编程第章(全章).pptVIP

第13章 构建一个灵活的摄像机类 在本章将展示如何实现一个摄像机类，相对于直接用D3DXMatrixLookAtLH函数来说，它能更好地对摄像机进行控制，这个摄像机类适用于飞行模拟游戏及第一人称视角的游戏。 主要目标： 学习构建一个灵活的摄像机类，能用于飞行模拟游戏及第一人称视角的游戏。 13.1 设计摄像机 如图13.1中所示，我们用4个摄像机向量：right、up、look和position来定义摄像机在世界坐标系中的位置和方位。 通过描述摄像机的这4个向量，摄像机能完成下面6个操作： 绕right向量旋转(俯仰，pitch)。 绕up向量旋转(偏转，yaw)。 绕look向量旋转(翻滚，roll)。 沿着right向量左右平移。 沿着up向量上下移动。 沿着look向量前后移动。 13.1 设计摄像机 下面Camera类的声明反映了上面所说的摄像机的数据和想要实现的方法： 参见教材P196 目前Camera类能实现两种摄像机模式：LANDOBJECT模式和AIRCRAFT模式。 AIRCRAFT模式允许在空间中自由地移动摄像机，也就是说能进行6个方向的移动；然而，在一些游戏中，比如第一人称视角射击游戏，玩家控制的主角是无法飞翔的，所以必须限制特定的轴上的移动，LANDOBJECT模式就可以实现这种限制，在下一节中就能看到具体的实现细节。 13.2 摄像机类的实现细节 13.2.1 计算视图矩阵 在图13.2中，从世界坐标系变换到视图坐标系。摄像机的位置位于世界坐标系的原点，并望向Z轴的负方向。注意世界空间中的所有物体的位置也会随着摄像机的变化而变化，这样才能让摄像机对世界的观察与转换前保持一致。 13.2.1 计算视图矩阵 我们把计算这个所需矩阵的工作分两步进行： 1. 第一步：平移 2. 第二步：旋转 3. 以上两个步骤的综合 Camera::getViewMatrix方法就是用于计算这个矩阵的，其代码如下： 参见教材P199 每次调用这个函数的时候，就需要重新根据look向量计算up和right向量以确保它们的正交性。通过look向量与right向量的叉乘来计算出新的正交向量up，然后再通过up向量和look向量的叉乘来计算出新的正交向量right。 13.2.2 绕任意轴的旋转 摄像机类必须要实现绕任意轴的旋转，如图13.3所示。D3DX库提供的下列函数可以完成这项功能： D3DXMATRIX* D3DXMatrixRotationAxis( D3DXMATRIX *pOut, // 返回旋转矩阵 CONST D3DXVECTOR3 *pV, // 旋转轴 FLOAT Angle // 旋转角度，以弧度为单位 ); 13.2.3 俯仰、偏转和翻滚 图13.4~13.6，分别描述了摄像机俯仰、偏转和翻滚的情况。 13.2.3 俯仰、偏转和翻滚 当摄像机进行俯仰操作时，是把up和look向量绕right向量旋转一定的角度。同样的，进行偏转操作时，是把right和look向量绕up向量旋转一定的角度。而翻滚则是把right和up向量绕look向量旋转一定的角度。 俯仰、偏转和翻滚方法的具体实现如下： 参见教材P202 13.2.4 行走、平移和飞行 行走，指的是摄像机沿所看的方向移动(也就是沿着look向量移动)。平移，指的是面向所看的方向左右移动，也就是沿right向量移动。最后，飞行指的是沿up向量移动。 如果需要沿这几个轴移动，只需要在摄像机的位置向量上加上一个与移动方向相同的向量(见图13.7)。 13.2.4 行走、平移和飞行 例如，LANDOBJECT不能在弹跳的时候飞起来、不能在仰视前进和身子翻滚平移的时候飞离地面。所以，必须把移动范围限制到XZ平面内。然而，考虑到在LANDOBJECT模式下的摄像机也已经能随着地形的高度改变自身的位置，如上楼梯或爬山，所以提供了Camera::setPosition方法，使用户可以手动调整摄像机所处的高度和位置。 行走、平移和飞行方法的实现如下： 参见教材P203 13.3 示例：摄像机 本章的示例程序创建和渲染了如图13.8所示的一个场景。通过键盘的输入可以自由地在场景里穿梭。具体的按键作用如下： W/S ——前进/后退。 A/D——向左平移/向右平移。 R/F——向上/向下飞行。 Up/Down arrow keys——俯仰。 Left/Right arrow keys——偏转。 N/M——翻滚。 13.3 示例：摄像机 Display函数的定义如下： 参见教材P205 一开始，传入一个合法的IDirect3DDevice9指针来建立整个场景，因此，建议在Setup函数内调用这个函数。 如果要清除整个场景，那么在Cleanu