Быть может кто-то из Вас знает игру Sims, к какому жанру она относиться? Жизненная симуляция, ролевая игра, там можно и дома строить..... |
Опубликован: 10.04.2009 | Доступ: свободный | Студентов: 3247 / 243 | Оценка: 4.49 / 4.39 | Длительность: 17:21:00
Темы: Компьютерная графика, Программирование, Игры
Специальности: Программист
Теги:
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.
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.
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.