在D3D中實現第一人稱視角控制(轉)

在D3D中實現第一人稱視角控制(轉)[@more@]

　　這兩天做了第一人稱視角控制，就像quake一樣用滑鼠控制方向，用鍵盤控制左右前後。滑鼠和鍵盤用directinput控制輸入。

　　

　　首先，我們可以知道d3d的view矩陣有三個組成部分，分別是三個向量：眼睛所在點、眼看著的點、向上的方向。

　　

　　所以，我們首先定義三個向量：

　　

　　D3DXVECTOR3 VDot，VAtPoint，VUp;

　　

　　賦予初值：

　　

　　VDot=D3DXVECTOR3( 2.0f, 0.0f, 2.0f );

　　VAtPoint=D3DXVECTOR3( 0.0f, 0.0f, 0.0f );

　　VUp=D3DXVECTOR3( 0.0f, 1.0f, 0.0f );

　　

　　輸入到VIEW矩陣matView：

　　

　　void SetView()

　　{

　　　　D3DXMatrixLookAtLH( &matView,&VDot, &VAtPoint, &VUp );

　　}

　　

　　下面就可以開始做鍵盤控制前進、後退、左移、右移了：我們可以看到在這些控制中，VUp向量是不可以變化的，否則就會有斜著看的效果，只要同時控制VDot和VAtPoint兩點的位置就可以了。

　　

　　由上圖，a點就是VDot，b點就是VPoint，ac就是VUp向量。首先，我們計算前進後退：前進後退實際上就是沿著ab的方向同時移動a點和b點：

　　

　　第一步,計算向量ab: D3DXVec3Subtract(&ab,&VAtPoint,&VDot);

　　

　　第二步，計算移動的方向和步長： D3DXVec3Normalize(&pOut2,&ab);

　　pOut2.x*=u; pOut2.y*=u; pOut2.z*=u;

　　

　　第三步，將移動的位置加到a和b兩點中去，就可得到新的前後位置。

　　pOut=VDot;

　　D3DXVec3Add(&VDot,&pOut,&pOut2);

　　pOut=VAtPoint;

　　D3DXVec3Add(&VAtPoint,&pOut,&pOut2);//*/

　　SetView();

　　

　　接下來，我們計算左右移動，實際上就是沿著abc面的法線n同時移動a和b點：

　　

　　第一步，計算abc面的法線向量n：D3DXVec3Cross(&pOut,&ab,&ac);

　　

　　其它步驟同上：

　　D3DXVec3Normalize(&pOut2,&pOut);

　　pOut2.x*=u;pOut2.y*=u;pOut2.z*=u;

　　pOut=VDot;

　　D3DXVec3Add(&VDot,&pOut,&pOut2);

　　pOut=VAtPoint;

　　D3DXVec3Add(&VAtPoint,&pOut,&pOut2);

　　SetView();

　　

　　接下來的滑鼠控制方向就不是那麼簡單了，它涉及到圍繞空間的軸旋轉空間某點，簡單來說這裡就是固定a點，使b點繞經過a點的一條軸線旋轉：

　　

　　我們把方向分為水平旋轉和垂直旋轉，其它的方向都是這兩個方向的疊加。要繞任意軸旋轉變換，我們要知道旋轉軸在空間的一點（VDot）和其方向數（a，b，c）（注意這裡的abc和上面的不同，這裡是數值而不是點），就可以求出變換矩陣。

　　

　　首先，是水平方向旋轉，這是VAtPoint繞VUp旋轉的結果：

　　

　　方向數必須是標準化的，即是長度為1。 D3DXVec3Normalize(&pOut,&ac);

　　a=pOut.x;b=pOut.y;c=pOut.z;

　　v=(float)sqrt(c*c+b*b);

　　

　　把VDot點移至原點：

　　R=D3DXMATRIX(1,0,0,0,

　　　　　　　　 0,1,0,0,

　　　　　　　　 0,0,1,0,

　　　　　　　　 -VDot.x,-VDot.y,-VDot.z,1);

　　//D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);

　　R2=R;

　　

　　

　　把現在的ab旋轉至ZXO面，原來的變換矩陣是這樣的：

　　

　　D3DXMATRIX(1,0,0,0,

　　　　　　　 0,cos(j1),sin(j1),0,

　　　　　　　 0,-sin(j1),cos(j1),0,

　　　　　　　 0,0,0,1);

　　

　　但因為cos(j1)＝c/v；sin(j1)=b/v;所以變為下面的矩陣

　　

　　RT=D3DXMATRIX(1,0,0,0,

　　　　　　　　　0,c/v,b/v,0,

　　　　　　　　　0,-b/v,c/v,0,

　　　　　　　　　0,0,0,1);

　　D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

　　

　　同理：

　　

　　

　　cos（j2）＝v/|OA|=v/1=v (OA已經標準化了) sin（j2）=-a/|OA|=a;所以得到下面的矩陣：

　　

　　RT=D3DXMATRIX(v,0,a,0,

　　　　　　　　　0,1,0,0,

　　　　　　　　　-a,0,v,0,

　　　　　　　　　0,0,0,1);

　　D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

　　

　　這時我們就可以使VAtPoint繞VUp旋轉變為在新座標系中繞Z軸轉u角（弧度表示）

　　RT=D3DXMATRIX((float)cos(u),(float)sin(u),0,0,

　　　　　　　　　-(float)sin(u),(float)cos(u),0,0,

　　　　　　　　　0,0,1,0,

　　　　　　　　　0,0,0,1);

　　D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

　　

　　接下來進行逆變換；

　　RT=D3DXMATRIX(v,0,-a,0,

　　　　　　　　　0,1,0,0,

　　　　　　　　　a,0,v,0,

　　　　　　　　　0,0,0,1);

　　D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

　　

　　RT=D3DXMATRIX(1,0,0,0,

　　　　　　　　　0,c/v,-b/v,0,

　　　　　　　　　0,b/v,c/v,0,

　　　　　　　　　0,0,0,1);

　　D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);R2=R;

　　

　　RT=D3DXMATRIX(1,0,0,0,

　　　　　　　　　0,1,0,0,

　　　　　　　　　0,0,1,0,

　　　　　　　　　VDot.x,VDot.y,VDot.z,1);

　　D3DXMatrixMultiply(&R,&R2,&RT);

　　

　　這時得到的R就是VAtPoint繞VUp旋轉的變換矩陣

　　D3DXVec3Transform(&Vtemp,&VAtPoint,&R);

　　VAtPoint.x=Vtemp.x;VAtPoint.y=Vtemp.y;

　　VAtPoint.z=Vtemp.z;

　　SetView();

　　

　　而垂直方向的旋轉原理上是一樣的，但不是繞VUp旋轉，而是繞abc面的法線旋轉，所以開始應該先計演算法線並標準化：

　　

　　D3DXVec3Cross(&pOut2,&ab,&VUp);

　　D3DXVec3Normalize(&pOut,&pOut2);

　　

　　剩下的同上，但是為了限制向上和向下的範圍（0　　

　　s1=D3DXVec3Length(&ab)*D3DXVec3Length(&VUp);

　　s1=(float)acos(D3DXVec3Dot(&ab,&VUp)/s1);

　　if(u>0)

　　{

　　　　if(s1<=0.018)

　　　　　　return;

　　}//1度

　　else if(s1>=3.124)

　　　　return;//179度

　　

　　這樣，第一人稱視角的矩陣控制就完成了。