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C#+Direct3D9.0开发实例之月亮绕着地球转

　　　　一、建立空窗体

　　新建一个工程，添加引用，并导入名称空间。

　　加入一个设备对象变量：

private Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device = null;

　　添加初始化图形函数，并在这里面对设备对象进行实例化：

public void InitializeGraphics()
{
　PresentParameters presentParams = new PresentParameters();
　presentParams.Windowed = true;
　presentParams.SwapEffect = SwapEffect.Flip;
　presentParams.AutoDepthStencilFormat = DepthFormat.D16;
　presentParams.EnableAutoDepthStencil = true;
　device = new Microsoft.DirectX.Direct3D.Device(0, Microsoft.DirectX.Direct3D.DeviceType.Hardware, this, 　CreateFlags.HardwareVertexProcessing, presentParams);
}

　　当程序执行时，需要绘制场景，代码在这个函数里：

public void Render()
{
　// 清空设备，并准备显示下一帧。
　device.Clear(ClearFlags.Target | ClearFlags.ZBuffer, Color.Black , 1.0f, 0);
　// 设置照相机的位置
　SetupCamera();
　//开始场景
　device.BeginScene();
　if(meshLoaded)
　{
　　mesh.Render(meshLoc);
　}
　device.EndScene();
　//显示设备内容。
　device.Present();
}

　　设置照相机的位置：

private void SetupCamera()
{
　device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH((float)Math.PI / 4, this.Width / this.Height, 1.0f, 1000.00f);
　device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(new Vector3(0.0f ,0.0f, 20.0f), new Vector3(0.0f,0.0f, 0.0f), new Vector3(0,1,0));
}

　　现在改变主函数，调用我们写的初始化函数，并显示场景：

[STAThread]

static void Main()
{
　using (Form1 EarthForm = new Form1())
　{
　　EarthForm.InitializeGraphics();
　　EarthForm.Show();

　　while(EarthForm.Created)
　　{
　　　EarthForm.Render();
　　　Application.DoEvents();
　　}
　　EarthForm.Dispose();
}

　　运行程序，会显示一个空的窗体。

　　二、加入地球：

　　在这一步里需创建一个3D网格对象，来作为要显示的地球，为此，在工程中新加入一个类Earth，此类可以包含所创建的网格对象的信息。

　　加入一些相关变量，含义见注释：

public class Earth : BaseEarth
{
　private Material[] mMaterials; //保存材质
　private Texture[] mTextures; //保存纹理
　private Matrix locationOffset; //用来保存网格对象的相对位置
　private Mesh mMesh = null; //三角形网格对象
　private Device meshDevice; //需要显示在哪个设备上。
}

　　在构造函数中，把Device设备拷贝到私有成员变量，这样就可以在这个类的其它方法内使用它，另外就是把位置变量进行赋值：

public Earth(ref Device device, Matrix location): base(ref device)
{
　meshDevice = device;
　locationOffset = location;
}

　　下面这个函数是装入.X文件。

public bool LoadMesh(string meshfile)
{
　ExtendedMaterial[] mtrl;
　try
　{
　　// 装载文件
　　mMesh = Mesh.FromFile(meshfile, MeshFlags.Managed, meshDevice, out mtrl);
　　// 如果有材质的话，装入它们
　　if ((mtrl != null) && (mtrl.Length > 0))
　　{
　　　mMaterials = new Material[mtrl.Length];
　　　mTextures = new Texture[mtrl.Length];

　　　// 得到材质和纹理

　　　for (int i = 0; i < mtrl.Length; i++)
　　　{
　　　　mMaterials[i] = mtrl[i].Material3D;
　　　　if ((mtrl[i].TextureFilename != null) && (mtrl[i].TextureFilename != string.Empty))
　　　　{
　　　　　//前面得到的纹理的路径是相对路径，需要保存的是绝对路径，通过应用程序路径可以获得
　　　　　mTextures[i] = TextureLoader.FromFile(meshDevice, @"..\..\" + mtrl[i].TextureFilename);
　　　　}
　　　}
　　}
　　return true;
　}
　catch
　{
　　return false;
　}
}

　　在这个方法内，使用Mesh.FromFile（）这个方法，从给定的文件名中找到.X文件，并装入相关数据，一旦数据格式设置完成，可以从此文件中找到材质和贴图信息，并把它存放在数组中，并通过文件路径，得到纹理文件文件的路径，最后返回真值，如果整个过程出现错误，返回假值。

　　下面这个Render()方法，是把此对象，即地球显示在设备对象上，此方法较简单，通过变形操作来得到网格对象的X，Y，Z坐标，接着设置网格对象的材质和纹理，最后，将每个材质和纹理应用到每个网格。

public void Render(Matrix worldTransform)
{
　/把位置变为世界坐标
　meshDevice.Transform.World = Matrix.Multiply(locationOffset, worldTransform);
　//绘制网格
　for (int i = 0; i < mMaterials.Length; i++)
　{
　　meshDevice.Material = mMaterials[i];
　　meshDevice.SetTexture(0, mTextures[i]);
　　mMesh.DrawSubset(i);
　}
}

　　现在回到窗体代码中，添加引用网格对象的相关变量：

private Earth mesh = null;
private Matrix meshLoc;
private bool meshLoaded = false;

　　在图形初始化函数中，需要对网格对象进行初始化。加入下面的代码：

meshLoc = Matrix.Identity;
meshLoc.M41 = 2.0f;
mesh = new Earth(ref device, meshLoc);
if (mesh.LoadMesh(@"..\..\earth.x"))
{
　meshLoaded = true;
}

　　代码第一句把网格对象的位置定为原点，接着偏移X轴2个单位，接下来从文件中得到此.X文件。如果成功设置，meshLoaded置为真。注意，这里有一个.X文件，在源代码中有此文件。

　　在设置相机的函数中，加入一盏灯光：

device.Lights[0].Type = LightType.Directional;
device.Lights[0].Diffuse = Color.White;
device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, -1, -1);
device.Lights[0].Update();
device.Lights[0].Enabled = true;


　　此灯光较简单，仅为一个直射型白光灯。

最后，在Render()方法中，调用网格对象的Render()方法，以显示地球。


　　三、使地球旋转

　　前面用一个网格对象来建立地球，但此类没有平移，旋转及缩放等方法，下面就加入这些方法，因为这些方法具有通用性，因此可以新建一个类，把这些方法写在这些类中，使地球对象成为它的派生类。

　　在工程中新添加一个类：BaseEarth；

　　加入进行平移、旋转、缩放的变量：

private float xloc = 0.0f;
private float yloc = 0.0f;
private float zloc = 0.0f;
private float xrot = 0.0f;
private float yrot = 0.0f;
private float zrot = 0.0f;
private float xscale = 1.0f;
private float yscale = 1.0f;
private float zscale = 1.0f;


　　加入相应的属性代码：

public float XLoc
{
　get
　{
　　return xloc;
　}
　set
　{
　　xloc = value;
　}
}
…………


　　在Render()虚函数中，应用平移、旋转及缩放。

public virtual void Render()
{
　objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.Translation(xloc, yloc, zloc));
　objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.RotationAxis(new Vector3(1.0f, 0.0f, 0.0f), xrot));
　objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.RotationAxis(new Vector3(0.0f, 1.0f, 0.0f), yrot));
　objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.RotationAxis(new Vector3(0.0f, 0.0f, 1.0f), zrot));
　objdevice.MultiplyTransform(TransformType.World,Matrix.Scaling(xscale, yscale, zscale));
　return;
}


　　现在回到地球类，需要将其改为新类的派生类，同时更改构造函数，另外，在Render()方法中，应先调用基类的Render()方法：

public override void Render()
{
　base.Render();
　//把位置变为世界坐标
　// meshDevice.Transform.World = Matrix.Multiply(locationOffset, worldTransform);
　//绘制网格
　。。。。。。
}


　　现在，由于在基类中可以设置对象位置，因此，可以把与locationOffset相关，即与设置位置的变量及语句注释掉。

　　四、加入月球

　　在这一步加入月球，实际上是再创建一个网格对象新实例，只是把纹理进行更改即可，为了代码模块性更好，把两个对象放在一个新类CModel中，在工程中新添加一个类CModel,并声明对象实例。

public class cModel
{
　private cMeshObject mesh1 = null;
　private cMeshObject mesh2 = null;
　private bool modelloaded;
}


　　把窗口代码中的Load()事件，放在CModel中，这次不仅生成了地球，而且生成了月球。

public void Load(ref Device device)
{
　mesh1 = new Earth(ref device);
　mesh2 = new Earth(ref device);
　if (mesh1.LoadMesh(@"..\..\earth2.x"))
　{
　　modelloaded = true;
　}
　else
　{
　　modelloaded = false;
　}
　if (mesh2.LoadMesh(@"..\..\moon.x"))
　{
　　mesh2.XLoc += 20.0f;
　　modelloaded = true;
　}
　else
　{
　　modelloaded = false;
　}
}


　　下面的Update()方法中，参数dir 用来判断是顺时针旋转还是逆时针旋转，另外，地球和月球绕Y轴增加的角度大小不同，也就决定了二者旋转的速度不同。

public void Update(int dir)
{
　if(dir > 0)
　{
　　mesh1.YRot += 0.02f;
　　mesh2.YRot += 0.05f;
　}
　else if(dir < 0)
　{
　　mesh1.YRot -= 0.02f;
　　mesh2.YRot -= 0.05f;
　}
}


　　在下面的render()方法中，生成显示月球和地球：

public void Render(ref Device device)
{
　device.Transform.World = Matrix.Identity;
　if(modelloaded)
　{
　　mesh1.Render();
　　mesh2.Render();
　}
}


　　把窗口代码中的加入灯光的方法，也放在此类中：

public void LoadLights(ref Device device)
{
　device.Lights[0].Type = LightType.Directional;
　device.Lights[0].Diffuse = Color.White;
　device.Lights[0].Position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 25.0f);
　device.Lights[0].Direction = new Vector3(0, 0, -1);
}
public void Light(ref Device device)
{
　device.Lights[0].Update();
　device.Lights[0].Enabled = true;
}


　　五、与鼠标交互操作

　　为了实现与键盘、鼠标交互，新添加一个类：CMouse，添加引用Microsoft.DirectX.DirectInput，并添加命名空间。加入相关变量：

private Microsoft.DirectX.DirectInput.Device mouse = null;
public System.Threading.AutoResetEvent MouseUpdated;
private float x, y, z = 0.0f;
private byte[] buttons;


　　在下面的构造函数代码中，首先创建鼠标设备，并初始化回调事件：

public CMouse(System.Windows.Forms.Control control)
{
　mouse = new Microsoft.DirectX.DirectInput.Device(SystemGuid.Mouse);
　mouse.SetCooperativeLevel(control, CooperativeLevelFlags.Background | CooperativeLevelFlags.NonExclusive);
　mouse.Properties.AxisModeAbsolute = false;
　MouseUpdated = new System.Threading.AutoResetEvent(false);
　mouse.SetEventNotification(MouseUpdated);
　mouse.Acquire();
　Update();
}


　　下面的Update()方法中获得鼠标的坐标值，并赋给私有成员变量：

public void Update()
{
　MouseState state = mouse.CurrentMouseState;
　x = state.X;
　y = state.Y;
　z = state.Z;
　buttons = state.GetMouseButtons();
}


　　还需要有一个函数来检测鼠标左键是否按下：

public bool LeftButtonDown
{
　get
　{
　　bool a;
　　return a = (buttons[0] != 0);
　}
}


　　六、大结局

　　现在已经做完了准备工作，返回到窗口代码中，需要对这里的代码重新进行一些调整：

　　在图形初始化函数中创建一个CModel类及CMouse类：

private CModel model = null;
private CMouse mouse = null;
private bool leftbuttondown = false;
private float mousexloc;


　　添加对鼠标初始化的方法：

public void InitializeInput()
{
　mouse = new CMouse(this);
}


　　添加UpdateInputState()方法，当按下鼠标左键时，将leftbuttondown值设置为真，当鼠标抬起时，将mousexloc置0：

private void UpdateInputState()
{
　mouse.Update();
　if (mouse.LeftButtonDown)
　{
　　if(leftbuttondown == false)
　　{
　　　mousexloc = 0.0f;
　　　leftbuttondown = true;
　　}
　　else
　　{
　　　mousexloc = -mouse.X;
　　}
　}
　else
　{
　　leftbuttondown = false;
　　mousexloc = 0.0f;
　}
}


　　在此程序中，只对X值进行了操作，即只能左右转。

　　Render（）方法更新如下：

public void Render()
{
　UpdateInputState();
　device.Clear(ClearFlags.Target | ClearFlags.ZBuffer, Color.DarkGray, 1.0f, 0);
　SetupCamera();
　device.BeginScene();
　model.Update((int)mousexloc);
　model.Light(ref device);
　model.Render(ref device);
　device.EndScene();
　device.Present();
}


　　最后更改Main()主函数：

static void Main()
{
　using (Form1 EarthForm = new Form1())
　{
　　EarthForm.InitializeGraphics();
　　EarthForm.InitializeInput();
　　EarthForm.Show();
　　while(EarthForm.Created)
　　{
　　　EarthForm.Render();
　　　Application.DoEvents();
　　}
　　EarthForm.Dispose();
　}


　　运行程序，按下鼠标左键拖动，即可旋转月球与地球。

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