清华大学DirectX游戏编程第13章(全20章).ppt

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1、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。213.1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

2、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。313.1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，LANDOBJEC

3、T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。413.2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。513.2.1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P19

4、9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。613.2.2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CONSTD3DXVECTOR3*pV,//旋转轴FLOATAn

5、gle//旋转角度，以弧度为单位);713.2.3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。813.2.3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P202913.2.4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

6、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)。1013.2.4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

7、的高度和位置。行走、平移和飞行方法的实现如下：参见教材P2031113.3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/Downarrowkeys——俯仰。Left/Rightarrowkeys——偏转。N/M——翻滚。1213.3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，

8、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Cleanup函数内调用这个函数，不过传入的第一个参数为null。注意，该函数调用了desert.bmp作为它的纹理。这个文件同样也可以在同一文件夹中找到。1313.4小结在世界坐标系中，通常用4个向量来描述摄像机