wpf学习笔记-3D

本文先以一个简单的立方体来系统的阐述WPF中三维场景中的各元素。

      练练功底，我就简单说下，说不清楚大家可以移步到http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms747437.aspx这里，微软说的很清楚。

    先来说一些基础的东西。

三位坐标系

 
       在3-D坐标系中，原点位于呈现区域的中心（即容器中心），x 轴上的正值朝右，但是 y 轴上的正值朝上，z 轴上的正值从原点向外朝向观察者。

照相机

在接下来要介绍的示例中，我们用到的是PerspectiveCamera照相机。

PerspectiveCamera 指定3-D模型到2-D可视图面的投影。此投影包括透视缩短。 换言之，PerspectiveCamera描述各个面均聚集到某个水平点的平截体。对象离摄像机越近就显得越大，离得越远则显得越小。

立方体的创建

就此开始我们的示例。

3D场景

创建一个3D场景。

[csharp] view plaincopy

1. <Window  
2.         xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"  
3.         xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"  
4.         xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008" xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006" mc:Ignorable="d" x:Class="WpfApplication1.MainWindow"  
5.         Title="MainWindow" Height="350" Width="525">  
6.         <Grid>  
7.           <span style="color:#ff0000;">  <Viewport3D x:Name="Cube">  
8.             </Viewport3D>  
9. </span>        </Grid>  
10. </Window>  

照相机

既然是3D场景，那当然得有观察的方向了，也就是照相机了。在3D场景中添加照相机。这里我们使用透视相机PerspectiveCamera 。

[html] view plaincopy

1. <Grid>  
2.     <Viewport3D>  
3.        <span style="color:#ff0000;"> <Viewport3D.Camera>  
4.             <PerspectiveCamera Position="0,0,8" x:Name="camera"></PerspectiveCamera>  
5.         </Viewport3D.Camera>  
6.            </Viewport3D>  
7. </Grid>  

PerspectiveCamera 有很多属性，常用的有以下几个：

Position

获取或设置以世界坐标表示的摄像机位置。 （继承自ProjectionCamera。）

FieldOfView

获取或设置一个值，该值表示摄像机的水平视角。

LookDirection

获取或设置定义摄像机在世界坐标中的拍摄方向的 Vector3D。（继承自 ProjectionCamera。）

NearPlaneDistance

获取或设置一个值，该值指定到摄像机近端剪裁平面的摄像机的距离。（继承自ProjectionCamera。）

FarPlaneDistance

获取或设置一个值，该值指定到摄像机远端剪裁平面的摄像机的距离。 （继承自ProjectionCamera。）

UpDirection

获取或设置定义摄像机向上方向的 Vector3D。（继承自 ProjectionCamera。）

 我们现在从基本的做起，只定义了Position的属性。(0,0,8)意思为照相机距离屏幕为8.

模型

照相机也有了，现在就开始定义立方体模型了。大家都知道立方体有6个面，所以我们要定义6个GeometryModel3D。

[html] view plaincopy

1.    <Viewport3D>  
2.             <Viewport3D.Camera>  
3.                 <PerspectiveCamera Position="0,0,8" x:Name="camera"></PerspectiveCamera>  
4.             </Viewport3D.Camera>  
5.             <Viewport3D.Children>  
6.               <ModelVisual3D>  
7.                     <ModelVisual3D.Content>  
8.                         <Model3DGroup >  
9.                             <span style="color:#ff0000;"><GeometryModel3D>  
10.                                 <GeometryModel3D.Material>  
11.                                     <DiffuseMaterial Brush="Green"/>  
12.                                 </GeometryModel3D.Material>  
13.                                 <GeometryModel3D.Geometry>  
14.                                     <MeshGeometry3D Positions="0,0,0 2,0,0 2,2,0 0,2,0"   
15. TriangleIndices="0,1,2 0,2,3">  
16.                                     </MeshGeometry3D>  
17.                                 </GeometryModel3D.Geometry>  
18.                             </GeometryModel3D>  
19. </span>                        </Model3DGroup>  
20.                     </ModelVisual3D.Content>  
21.                 </ModelVisual3D>  
22.             </Viewport3D.Children>  
23.         </Viewport3D>  

Material是你要为模型填充的纹理，我们使用了绿色来填充。

MeshGeometry3D 用于生成3-D形状的三角形基元。这个说明太抽象，就是说你该定义你的模型框架了。

Positions="0,0,0 2,0,0 2,2,0 0,2,0" 定义了四个点。

有了这四个点，就应该开始绘制三角形基元，就是要把点串起来。TriangleIndices="0,1,2 0,2,3"，意思是将0、1、2这三个顶点连起来组成一个三角形，将0、2、3这三个顶点连起来组成另一个三角。这里有一个技巧，我姑且这样理解，在建立三角形时，如果是逆时针连接顶点，那么建立的三角形就是面向视野的，如果是顺时针连接，就是背向视野的（向外），大家可以试一下TriangleIndices="0,3,2 0,2,1"。这样就绘制出如下图所示的一个面了。

我们定义的是绿色，为什么是黑色的呢。天黑了，当然都是黑色的了！我们缺少光。

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1.         <Viewport3D>  
2.             <Viewport3D.Camera>  
3.                 <PerspectiveCamera Position="0,0,8" x:Name="camera"></PerspectiveCamera>  
4.             </Viewport3D.Camera>  
5.             <Viewport3D.Children>  
6.                 <ModelVisual3D>  
7.                     <ModelVisual3D.Content>  
8.                         <Model3DGroup >  
9.                             <GeometryModel3D>  
10.                                 <GeometryModel3D.Material>  
11.                                     <DiffuseMaterial Brush="Green"/>  
12.                                 </GeometryModel3D.Material>  
13.                                 <GeometryModel3D.Geometry>  
14.                                     <MeshGeometry3D Positions="0,0,0 2,0,0 2,2,0 0,2,0"   
15. TriangleIndices="0,1,2 0,2,3">  
16.                                     </MeshGeometry3D>  
17.                                 </GeometryModel3D.Geometry>  
18.                             </GeometryModel3D>  
19.                         </Model3DGroup>  
20.                     </ModelVisual3D.Content>  
21.                 </ModelVisual3D>  
22.                <span style="color:#ff0000;"> <ModelVisual3D x:Name="light">  
23.                     <ModelVisual3D.Content>  
24.                         <AmbientLight></AmbientLight>  
25.                     </ModelVisual3D.Content>  
26.                 </ModelVisual3D>  
27. </span>            </Viewport3D.Children>  
28.         </Viewport3D>  

加上红色的那段代码，就有光了，有光了，就变绿了。

接下来给大家几种光，具体的大家可以自己试试。

• AmbientLight：它所提供的环境光以一致的方式照亮所有的对象，而与对象的位置或方向无关。

• DirectionalLight：像远处的光源那样照亮。 将方向光的 Direction 指定为 Vector3D，但是没有为方向光指定位置。

• PointLight：像近处的光源那样照亮。 PointLight 具有一个位置并从该位置投射光。 场景中的对象是根据对象相对于光源的位置和距离而被照亮的。 PointLightBase 公开Range 属性，该属性确定一个距离，超过该距离后模型将无法由光源照亮。 PointLight 还公开了多个衰减属性，这些属性确定光源的亮度如何随距离的增加而减小。 您可以为光源的衰减指定恒定、线性或二次内插算法。

• SpotLight：从 PointLight 继承。 Spotlight 的照亮方式与 PointLight 类似，但是它既具有位置又具有方向。 它们在 InnerConeAngle 和 OuterConeAngle 属性所设置的锥形区域（以度为单位指定）中投射光。

好了，至此已经做出来一个面了。那接下来重复上述动作，把其他五个面画全。

[html] view plaincopy

1. <Grid >  
2.     <Viewport3D Margin="10">  
3.         <Viewport3D.Camera>  
4.             <PerspectiveCamera Position="0,0,8" x:Name="camera"></PerspectiveCamera>  
5.         </Viewport3D.Camera>  
6.         <Viewport3D.Children>  
7.             <ModelVisual3D>  
8.                 <ModelVisual3D.Content>  
9.                     <Model3DGroup >  
10.                         <GeometryModel3D x:Name="F1">  
11.                             <GeometryModel3D.Material>  
12.                                 <DiffuseMaterial Brush="Green"/>  
13.                             </GeometryModel3D.Material>  
14.                             <GeometryModel3D.Geometry>  
15.                                 <MeshGeometry3D Positions="0,0,0 2,0,0 2,2,0 0,2,0"   
16. ngleIndices="0,2,1 0,3,2">  
17.                                 </MeshGeometry3D>  
18.                             </GeometryModel3D.Geometry>  
19.                         </GeometryModel3D>  
20.                         <GeometryModel3D  x:Name="F2">  
21.                             <GeometryModel3D.Material>  
22.                                 <DiffuseMaterial Brush="Blue"/>  
23.                             </GeometryModel3D.Material>  
24.                             <GeometryModel3D.Geometry>  
25.                                 <MeshGeometry3D Positions="0,0,0 0,0,2 0,2,2 0,2,0"   
26. ngleIndices="0,1,2 0,2,3">  
27.                                 </MeshGeometry3D>  
28.                             </GeometryModel3D.Geometry>  
29.                         </GeometryModel3D>  
30.                         <GeometryModel3D  x:Name="F3">  
31.                             <GeometryModel3D.Material>  
32.                                 <DiffuseMaterial Brush="Gray"/>  
33.                             </GeometryModel3D.Material>  
34.                             <GeometryModel3D.Geometry>  
35.                                 <MeshGeometry3D Positions="0,0,0 0,0,2 2,0,2 2,0,0"   
36. ngleIndices="0,2,1 0,3,2">  
37.                                 </MeshGeometry3D>  
38.                             </GeometryModel3D.Geometry>  
39.                         </GeometryModel3D>  
40.                         <GeometryModel3D  x:Name="F4">  
41.                             <GeometryModel3D.Material>  
42.                                 <DiffuseMaterial Brush="Bisque"/>  
43.                             </GeometryModel3D.Material>  
44.                             <GeometryModel3D.Geometry>  
45.                                 <MeshGeometry3D Positions="2,0,0 2,2,0 2,2,2 2,0,2"   
46. ngleIndices="0,1,2 0,2,3">  
47.                                 </MeshGeometry3D>  
48.                             </GeometryModel3D.Geometry>  
49.                         </GeometryModel3D>  
50.                         <GeometryModel3D  x:Name="F5">  
51.                             <GeometryModel3D.Material>  
52.                                 <DiffuseMaterial Brush="Yellow"/>  
53.                             </GeometryModel3D.Material>  
54.                             <GeometryModel3D.Geometry>  
55.                                 <MeshGeometry3D Positions="0,2,2 2,2,2 2,2,0 0,2,0"   
56. ngleIndices="0,1,2 0,2,3">  
57.                                 </MeshGeometry3D>  
58.                             </GeometryModel3D.Geometry>  
59.                         </GeometryModel3D>  
60.                         <GeometryModel3D  x:Name="F6">  
61.                             <GeometryModel3D.Material>  
62.                                 <DiffuseMaterial Brush="Red"/>  
63.                             </GeometryModel3D.Material>  
64.                             <GeometryModel3D.Geometry>  
65.                                 <MeshGeometry3D Positions="0,2,2 2,2,2 0,0,2 2,0,2"   
66. ngleIndices="0,2,3 0,3,1">  
67.                                 </MeshGeometry3D>  
68.                             </GeometryModel3D.Geometry>  
69.                         </GeometryModel3D>  
70.                     </Model3DGroup>  
71.                 </ModelVisual3D.Content>  
72.             </ModelVisual3D>  
73.             <ModelVisual3D x:Name="light">  
74.                 <ModelVisual3D.Content>  
75.                     <AmbientLight></AmbientLight>  
76.                 </ModelVisual3D.Content>  
77.             </ModelVisual3D>  
78.         </Viewport3D.Children>  
79.     </Viewport3D>  
80. </Grid>  

至此，立方体模型已经建立。大家可以用blend，来回转动试试！

上面那个因为每个面的填充色不同，所以分为6个面来构造立方体。

那么如果一个所有面都是绿色的立方体如何构建呢，还要那么麻烦吗。我们理解到Position代表顶点，一个立方体有8个顶点。那么从这8个顶点来构建立方体可以吗？

[html] view plaincopy

1. <Grid >  
2.         <Viewport3D Margin="10">  
3.             <Viewport3D.Camera>  
4.                 <PerspectiveCamera Position="0,0,8" x:Name="camera"></PerspectiveCamera>  
5.             </Viewport3D.Camera>  
6.             <Viewport3D.Children>  
7.                 <ModelVisual3D>  
8.                     <ModelVisual3D.Content>  
9.                            <span style="color:#ff0000;"> <GeometryModel3D x:Name="F1">  
10.                                 <GeometryModel3D.Material>  
11.                                     <DiffuseMaterial Brush="Green"/>  
12.                                 </GeometryModel3D.Material>  
13.                                 <GeometryModel3D.Geometry>  
14.                                     <MeshGeometry3D Positions="0,0,0 2,0,0 2,2,0 0,2,0 0,2,2 0,0,2 2,0,2 2,2,2"   
15. TriangleIndices="0,2,1 0,3,2 0,4,3 0,5,4 0,1,6 0,6,5 3,4,7 3,7,2 4,5,6 4,6,7 7,6,1 7,1,2">  
16.                                     </MeshGeometry3D>  
17.                                 </GeometryModel3D.Geometry>  
18.                             </GeometryModel3D>  
19. </span>                    </ModelVisual3D.Content>  
20.                 </ModelVisual3D>  
21.                 <ModelVisual3D x:Name="light">  
22.                     <ModelVisual3D.Content>  
23.                         <AmbientLight></AmbientLight>  
24.                     </ModelVisual3D.Content>  
25.                 </ModelVisual3D>  
26.             </Viewport3D.Children>  
27.         </Viewport3D>  
28.     </Grid>  

blend中查看图如下（经过变换的）：

 好了，立方体的构造到此结束。