Balder 3D开发系列之创建自己的primitives

一、About primitives

 

        在Balder中，有很多已经创建好了的基本体，你只要直接调用就可以了，这和3DMax等软件类似，里面也提供了一系列的基本体，给设计者扩展使用。目前，Balder的Geometries命名空间下已经有Box，Cylinder，Ring等等基本体。在之前的文章中，我们已经使用过了其中的Box，也就是那个立方体。当然，如果就这么些基本体，对于越来越复杂的需求，是不够的，因此Balder提供更大的扩展性。那么，该如何实现呢？请往下看...

二、How to create your own primitives

 

        想要创建自定义的基本体，其实很简单，基本体，说到底其实就是一个Geometry（几何体）。而在Balder中，每个Geometry拥有一个实现了IGeometryContext  接口的GeometryContext类的属性，通过GeometryContext就可以创建被称为GeometryDetailLevel的东西。那么GeometryDetailLevel又是什么东西呢？它其实就是按照Balder想要进行渲染的细分级别来被渲染的一个对象。在大部分情况下，balder使用full detail level来进行渲染。在Geometry中有一个FullDetailLevel 属性，通过它，我们就可以方便的来产生一个几何体了。

 

三、a demo for creating a primitive

        接下来，通过一个实例，来示范下基本体的创建过程，这里，我们通过创建一个三棱锥来作为例子：

首先，你需要创建一个你自己的基本体类继承自Geometry类

using Balder.Objects.Geometries;

 namespace MeshDemo

{

    public class MyMesh:Geometry

    {

    }

}

这样，你就可以把该对象加到页面中去了，就像这样：

 1 <UserControl x:Class="MeshDemo.MainPage"

 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"

 5     xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"

 6     xmlns:Execution="clr-namespace:Balder.Execution;assembly=Balder"

 7     xmlns:View="clr-namespace:Balder.View;assembly=Balder"

 8     xmlns:Lighting="clr-namespace:Balder.Lighting;assembly=Balder"         

 9     xmlns:Local="clr-namespace:MeshDemo"

     mc:Ignorable="d"

     d:DesignHeight="300" d:DesignWidth="400">

 

     <Grid x:Name="LayoutRoot">

         <Execution:Game Width="640" Height="480" >

             <Execution:Game.Camera>

                 <View:Camera Position="-10,5,-10"/>

             </Execution:Game.Camera>

                 <Local:MyMesh/>             <!--加进去的基本体对象-->

         </Execution:Game>

     </Grid>

 </UserControl>

但是，你此时编译运行它，在浏览器中，什么都看不到。因为，现在在几何体类中，没有创建任何的几何数据，为了创建这些，你需要实现重载Prepare()方法：

 public override void Prepare(Viewport viewport)

 {

 }

 

 通过该方法，我们将加入3D网格数据，以创建基本体三棱锥，这里主要由三部分组成：

1.Vertices( 顶点）

2.Lines (线)

3.Face(面)

为了使得结构更清晰，我们把它们分别封装在三函数中：

private void GenerateVertices()  //创建顶点

private void GenerateLines()   //创建线

 private void GenerateFaces()  //创建面

接下来，我们一个个来分别完成，首先是创建顶点的：

 1  private void GenerateVertices()

 2         {

 3             var dimensionAsVector = new Vertex(5f, 5f, 5f);

 4             var halfDimension = new Vertex(2.5f, 2.5f, 2.5f);

 5             var Top = new Vertex(0f, dimensionAsVector.Y, 0f);

 6             var backBottomLeft = new Vertex(-(halfDimension.X/2)*sqt, 0f, halfDimension.Z/2);

 7             var backBottomRight = new Vertex(halfDimension.X/2*sqt, 0f, halfDimension.Z/2);

 8             var frontBottom = new Vertex(0f, 0f, -halfDimension.Z);

 9             FullDetailLevel.AllocateVertices(4);

             FullDetailLevel.SetVertex(0, Top);

             FullDetailLevel.SetVertex(1, backBottomLeft);

             FullDetailLevel.SetVertex(2, backBottomRight);

             FullDetailLevel.SetVertex(3, frontBottom);

 

             

         }

在balder中的3D点是通过Vertex（x，y，z）对象生成的，其参数代表在所在坐标。前面两行只是实例化了两个Vertex对象，在后面可以通过其的X，Y，Z属性进行初始化三棱锥顶点坐标位置。三棱锥一共有4个顶点，所以FullDetailLevel.AllocateVertices(4);分配了4个顶点。其中的sqt是一个常量，为了控制在空间中的位置，不必理会，你可以自己定义基本体的空间位子。

对于线的函数，与之类似，就不详细介绍，直接看代码：

 1    private void GenerateLines()

 2         {

 3             FullDetailLevel.AllocateLines(6);

 4             FullDetailLevel.SetLine(0, new Line(0, 1));

 5             FullDetailLevel.SetLine(1, new Line(1, 3));

 6             FullDetailLevel.SetLine(2, new Line(0, 2));

 7             FullDetailLevel.SetLine(3, new Line(3, 2));

 8             FullDetailLevel.SetLine(4, new Line(1, 2));

 9             FullDetailLevel.SetLine(5, new Line(0, 3));

         

 

         }

完成这两个函数，我们在 Prepare函数中调用它们，运行后你会看到这样的结果：

 这样一个基本体就创建好了，当然，如果想要看到实体的话，就还需要完成面的组成函数：

 private void GenerateFaces()

        {



            FullDetailLevel.AllocateFaces(4);

            FullDetailLevel.SetFace(0, new Face(3, 1, 0));

            FullDetailLevel.SetFace(1, new Face(2, 3, 0));

            FullDetailLevel.SetFace(2, new Face(2, 0, 1));

            FullDetailLevel.SetFace(3, new Face(3, 2, 1));

          



        }

 在创建面的时候需要注意，就是顶点的连接顺序，每个面由三个顶点组成的，依次连接它们，在balder中连接顺序是按照顺时针方向的（这和Opengl正好相反），而且是你必须在几何体的外面来观察它。自己画个图形，应该容易理解，弄好后，别忘了加入到Prepare函数，运行，看结果：

 

你会发现，怎么是黑的？主要有两个原因：一是还没有给场景添加灯光照亮，二是需要法向量。balder中提供了一个 GeometryHelper对象，通过它，就可以方便的创建法向量：

在创建好顶点和面后加入：    GeometryHelper.CalculateNormals(FullDetailLevel); 

然后我们在修改xaml文件：

 <Grid x:Name="LayoutRoot">

         <Execution:Game Width="640" Height="480" >

             <Execution:Game.Camera>

                 <View:Camera Position="-10,5,-10"/>

             </Execution:Game.Camera>

             <Lighting:OmniLight  Position="10,20,-15"  />

             <Local:MyMesh InteractionEnabled="True" Color="Blue"/>

         </Execution:Game>

     </Grid>

加入灯光和物体颜色，ok，搞定，看看最后效果：