Camera và Tương tác với camera

1.Xây dựng một camera

Bạn có thể khởi đầu với 1 camera tĩnh (FixedCamera), nó sẽ giúp bạn quan sát một model đứng yên và tất nhiên, cái camera của bạn cũng như thế!

Bạn xây dựng lớp FixedCamera như sau:

Code:

using System;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;



namespace Camera
{
    class FixedCamera
    {
Đây là góc nhìn, chúng ta cần nó để có thuộc tính AspectRatio dựa vào hình chiếu phối cảnh
        Viewport viewport;
Đây là 2 ma trận, chúng ta coi giá trị của nó là KQ để Draw bất cứ 1 model nào trong game, nhớ lại xem basic Effect cần 2 thuộc tính này đúng không nào?
//Để public cho đơn giản
        public Matrix viewMatrix;
        public Matrix projectionMatrix;

        public FixedCamera(Viewport viewport, ModelSprite sprite)
        {
            this.viewport = viewport;
Hình chiếu phối cảnh không cần thay đổi
            projectionMatrix = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.PiOver4, viewport.AspectRatio, 0.5f, 100f);
ViewMatrix phụ thuộc điểm mà camera huớng tới, do đó điểm target sẽ là tọa độ model chúng ta muốn quan sát còn vị trí đặt camera tất nhiên sẽ khác target rùi           
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(sprite.Position + new Vector3(0, 20, 20), sprite.Position, Vector3.Up);
        }
    }
}

Rất đơn giản đúng không, mình chắc chả có cái nào dễ hơn đâu! Bây giờ chúng ta dùng các matran của camera để Render Model lên màn hinh. Hoàn thiện Game1.cs thôi:
-Khai báo thể hiện của camera
-Tạo ra và thiết lập cho model
-Thiết lập cho camera
-Dùng cho Draw Method:
Model sẽ sử dụng 2 Matrix là chúng ta đã tạo trong lớp trên
Tốt nhất bạn hãy hoàn thành quy trình trên nếu không muốn phải ngồi Debug
2.Xoay và di chuyển camera trong không gian 3D
Xoay điểm target
Để xoay một điểm nói chung quanh một trục, VD như trục X, ta có thể sử dụng:
Đầu tiên tạo ra góc xoay: Matrix.CreateRorationX((float)góc xoay)
Sau đó tạo ra điểm đang xoay:

Code:

//cameraRotation la 1 ma tran xoay quanh truc toa do
Vector3.Transform(cameraOriginalTarget, cameraRotation);

Cộng giá trị ban đầu và giá trị trên, ta đc tọa độ mới của target

Code:

cameraFinalTarget = cameraPosition + cameraRotatedTarget;
 Khi muốn di chuyển position , ta thiết lập
//tốc độ di chuyển (const)
float moveSpeed = 0.05f; 
// Hưóng di chuyển tiếp theo của camera (tiến tới truớc       
            Vector3 cameraOriginalForward = new Vector3(0, 0, -1);
//Khi tiến tới thì camera sẽ xoay, làm camera ko đi thẳng tơi phía truớc mà đi xiên theo góc xoay, đó là thứ ta muốn
Vector3 cameraRotatedForward = Vector3.Transform(cameraOriginalForward, cameraRotation);
//tọa độ đặt camera sẽ thay đổi , nó tăng (tiến) theo VectorForward và Vector này bị "xiên"
            cameraPosition += moveSpeed * cameraRotatedForward;
//Update lại viewMatrix
            UpdateViewMatrix();

private void UpdateViewMatrix()
        {
//Vector Up và điểm target khi chưa xoay
            Vector3 cameraOriginalTarget = new Vector3(0, 0, -1);
            Vector3 cameraOriginalUpVector = new Vector3(0, 1, 0);
//sau khi xoay 2 cái trên
            Vector3 cameraRotatedTarget = Vector3.Transform(cameraOriginalTarget, cameraRotation);
//điểm target cần phải tiến theo vị trí của pos
            Vector3 cameraFinalTarget = cameraPosition + cameraRotatedTarget;
//Xoay vector Up
            Vector3 cameraRotatedUpVector = Vector3.Transform(cameraOriginalUpVector, cameraRotation);
//viewMatrix dc tao ra 1 cach hoan chinh
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(cameraPosition, cameraFinalTarget, cameraRotatedUpVector);
        }


Khi nao chúng ta xoay VectorUp? Khigóc nhìn của camera có khuynh huớng quay lên hay quay xuống, điều này có khi target của camera thay đổi tọa độ x ,y z.
Thay đổi tọa độ của camera:
Để thay đổi tọa độ, chúng ta thực hiện phép toán sau:
Position = Position + Movespeed*VectorForward;
tọa độ sẽ tiên đến theo phuơng của vectorForward với tôc độ là 1 hằng số.
Ví dụ như bạn muốn camẻra tiến về truớc, chúng ta có vectorForward là (0,0,-1), Speed thì tùy bạn thôi, kiểu của nó là float
Khi bạn muốn nó đi chéo qua một góc, bạn transform với góc đó (quanh 1 trục tọa độ) và dùng lại công thức trên
RotatedVectorForward = Vector3.Transform(RotatedVectorForward,CameraRotation);
Vector VectorForward sẽ bị xiên qua một góc mà CameraRotation quy định cho nó.
Position = Position + Movespeed*RotatedVectorForward;


3.Tạo camera góc nhìn thứ nhất (FPS)
Chúng ta dùng chuột để thay đổi góc nhìn cho camera. Khi bạn di chuyển chuột lên xuống. Chúng ta xoay điểm target theo trục X. Khi bạn di chuột trái hay phải. Chúng ta xoay điểm target theo trục Y. chúng ta khai báo các biến để lấy đc các giá trị trên:
originalMouseState là giá trị Vector2 nằm ở trung tâm màn hình.
Nếu chúng ta di chuọt (thay đổi tọa độ của nó) thì code như duới đây:

Code:

float xDifference = currentMouseState.X - originalMouseState.X;
float yDifference = currentMouseState.Y - originalMouseState.Y;
                leftrightRot -= rotationSpeed * xDifference;
                updownRot -= rotationSpeed * yDifference;
                Mouse.SetPosition(viewPort.Width / 2, viewPort.Height / 2);
                UpdateViewMatrix(); 
//Cập nhật lại viewMatrix theo điều khiển con chuột

        private void UpdateViewMatrix()
        {
            Matrix cameraRotation = Matrix.CreateRotationX(updownRot) * Matrix.CreateRotationY(leftrightRot);

            Vector3 cameraOriginalTarget = new Vector3(0, 0, -1);
            Vector3 cameraOriginalUpVector = new Vector3(0, 1, 0);
//Xoay điểm target
            Vector3 cameraRotatedTarget = Vector3.Transform(cameraOriginalTarget, cameraRotation);
//Cập nhật theo tọa độ của camera
            Vector3 cameraFinalTarget = cameraPosition + cameraRotatedTarget;
//Xoay và cập nhật lại cho VectorUp
            Vector3 cameraRotatedUpVector = Vector3.Transform(cameraOriginalUpVector, cameraRotation);
            Vector3 cameraFinalUpVector = cameraPosition + cameraRotatedUpVector;
//ViewMatrix đã hoàn thành
            viewMatrix = Matrix.CreateLookAt(cameraPosition, cameraFinalTarget, cameraRotatedUpVector);
        }

Khi bạn dùng phím múi tên để di chuyển con chuột, tức là bạn đang muốn có 1 vectorForward như ở phần truớc. đầu tiên code để chúng ta có cái vector đó. Ở đây có thêm phím Q va Z để thay đổi tọa độ Y của camerra
if (keyState.IsKeyDown(Keys.Up) || keyState.IsKeyDown(Keys.W))      //Forward
                AddToCameraPosition(new Vector3(0, 0, -1));
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Down) || keyState.IsKeyDown(Keys.S))    //Backward
                AddToCameraPosition(new Vector3(0, 0, 1));
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Right) || keyState.IsKeyDown(Keys.D))  //Right
                AddToCameraPosition(new Vector3(1, 0, 0));
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Left) || keyState.IsKeyDown(Keys.A))    //Left
                AddToCameraPosition(new Vector3(-1, 0, 0));
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Q))                                    //Up
                AddToCameraPosition(new Vector3(0, 1, 0));
            if (keyState.IsKeyDown(Keys.Z))                                    //Down
                AddToCameraPosition(new Vector3(0, -1, 0)); 

 Tiếp theo là một method AddToCameraPosition() để thay đổi tọa độ camera:
private void AddToCameraPosition(Vector3 vectorToAdd)
        {
            float moveSpeed = 0.5f;
            Matrix cameraRotation = Matrix.CreateRotationX(updownRot) * Matrix.CreateRotationY(leftrightRot);
            Vector3 rotatedVector = Vector3.Transform(vectorToAdd, cameraRotation);
            cameraPosition += moveSpeed * rotatedVector;
            UpdateViewMatrix();
        }

4.Kiểm tra Object có nằm trong sight của Camera
Khi bạn biết đc điều này, bạn sẽ biết object nào cần draw để làm nhẹ cho Ram và card màn hình.
Để biết thể tích vùng nhìn thấy, XNA cung cấp 1 lớp sẵn có cho chúng ta. Nó dc tính như sau:

Là tích của view và projection Matrix.
Khi bạn dùng cái này để kiểm tra va chạm với điểm hay bounding khác, nó sẽ trả về 1 trong 3 giá trị sau ở biến kiểu ContainmentType, tất nhiên chúng ta khai báo nó.

Contain: object hoàn toàn trong
Intersects: nằm trong 1 phần.
Disjoint: hoàn toàn nằm ngoài
1.Kiểm tra 1 điểm có nằm trong sight ko

2.Kiểm tra 1 đối tuợng có nằm trong sight
Với Object, chúng ta có thể tạo ra 1 bounding bao quanh object đó (Sphere hay Box), các bạn sử dụng method sau, nó nằm trong 1 class hỗ trợ lập trình khác mà chúng ta thảo luận chuơng sau:
myModel = XNAUtils.LoadModelWithBoundingSphere(ref modelTransforms, "Ship", Content);
Đại loại nó sẽ load model với một bounding nằm trong thuộc tính Tag của nó:
Lưu ý: Tag là thuộc tính có thể đc khai báo bằng struc của model, nó có thể lưu giữ thông tin bất kỳ như Sphere, texture... do người dùng định nghĩa


Khi bạn sử dụng model, sẽ có worldMatrix của nó, chúng ta tạo bounding kiểu Sphere theo vị trí ghi ở translate matrix, sau đó kiểm tra nó với frustum bounding của camera.
Trong code trên, model chỉ đc Draw nếu nó nằm trong sight của camera!
Qua chuơng sau bạn sẽ biết cách render model, h cứ hiểu thế đã.
Các bạn có thể dùng vòng for để tạo nhiều model, khi kiểm tra cũng dùng for đê KT từng thằng, tuy nhiên đây là cách ko thông minh, chúng ta có thể xây dựng lớp riêng cho Model theo kiểu DrawableGameComponent để chuơng trình chạy nhanh hơn.
6.Kiểm tra va chạm camera với model hay terrain

Nếu ko có phần này, camera mà chúng ta xây dựng ra sẽ tạo cho chúng ta cảm giác đi xuyên đc model hay ko có cảm giác trọng lực khi đi trên terrain.
Với Model
Để KT va chạm, model cần có bounding , để có nó các bạn load model như phần truớc.
Chúng ta cần tạo ra 1 bound bao quanh camera, sử dụng lớp có sẵn của XNA:

Đó là 1 hình cầu tâm là tọa độ camera và bán kính 1, nó đc dùng KT va chạm với boundng của model.
Sử dụng Model Bounding:

Tạo ra 1 biến lưu giữ tọa độ lần Update vị trí của camera, nếu có va chạm với bounding của Model, camera trở về vị trí truớc đó. KT va chạm ở Draw method, nó đc KT sau khi đã Update xong

2.Kiểm tra va chạm với terrain.
Việc tạo ra terrain ntn, các bạn sẽ biết trong chương sau. bây giờ chỉ là KT va chạm của camera với các thành phần của terrain đó thôi.
Chúng ta sử dụng lớp Terrain và một Method tính độ cao (tọa độ Y) tại một điểm bất kỳ trên terrain. Từ đó chúng ta suy ra tọa độ cao tối thiểu của camera tại điểm đó tức là camera của chúng ta sẽ ko thể đi xuyên xuống đất đc

Code sau đặt trong Update Method:

Dấu trừ "-" ở code trên là do khi xây dựng lớp Terrain, họ đã đưa các tham số theo số duơng trong method GetClippedHeightAt, mà khi tiến về phía truớc, theo Hệ tọa độ của XNA, là trái chiều trục Z => tọa độ Z luôn âm, chúng ta cần dấu trừ để nó duơng.

7.Thay đổi nền cho cảnh game (tạo Sky Box)

Chúng ta sẽ tạo một back ground = 1 texture. Đó phải là một cảnh gây cho chúng ta cảm giác rằng nó đang ở rất xa! Bởi lẽ nó chỉ là ảnh nền ko có tưong tác với các object khác. Do nó ở rất xa nên khi chúng ta tiến lại gần nó cũng ko có cảm giác to ra J nói cách khác là nó hoàn toàn tĩnh Đúng nghĩa của một BG.

Không gian của chúng ta gói lại trong một cube, player khi nhìn vào sẽ thấy mình đang đứng trong 1 vùng núi có những đám mây lững lờ.
Cái texture trên chứa 6 mặt của một hình cube, tất nhiên đó là 1 model. Nếu ko dùng model chúng ta có thể tạo ra cube bằng vertex.
Đầu tiên các bạn add c:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\mscorlib.dll vào Reference nếu project của bạn chưa có
Tuơng tự đầu tiên chúng ta load model:
Trong Method Draw:

Code:


graphics.GraphicsDevice.Clear(ClearOptions.Target | ClearOptions.DepthBuffer, Color.Black, 1, 0);

            device.SamplerStates[0].AddressU = TextureAddressMode.Clamp;
            device.SamplerStates[0].AddressV = TextureAddressMode.Clamp;

đầu tiên reset lại màn hình, bắt đầu draw Sky Box, sau đó chúng ta xóa đi các đường viền của model bằng cách lấy mẫu từ texture.
device.RenderState.DepthBufferWriteEnable = false;
Code sẽ Draw model mà không có thuộc tính độ sâu (trục Z), nghĩa là nó không chịu ảnh huởng của hình chiếu phối cảnh. Mặt khác, độ sâu của model ko có tức là nó luôn bị các object khác che đi.
effect.World = skyboxTransforms[mesh.ParentBone.Index] * Matrix.CreateTranslation(fpsCam.Position);
Vẽ worldMatrix theo từng mesh và nó luôn chuyển động theo camera, khoảng cách giữa nó và camera luôn ko đổi.

8.Chỉ vẽ những vùng nhìn thấy

Chia tách sight của camera thành những vùng nhỏ, những vùng này sẽ đc KT với sight của camera xem có collides ko, nếu có mới draw những object bên trong vùng đó. Một demo hay 1 game nhỏ thì không cần đến cái này nhưng nếu bạn muốn tạo ra 1 thế giới rộng lớn thì kỹ thuật duới đây rất có ích.

Để sử dụng, lớp OcTreeNode.cs sẽ đc add vào project của bạn. bạn đọc thêm về vertex và biết về đệ quy để hiểu đc lớp này.
Sử dụng trong Game1.cs :
OcTreeNode ocTreeRoot;
Thiết lập cho nó:
ocTreeRoot = new OcTreeNode(new Vector3(0, 0, 0), 21);
nó nghĩa là vùng trên scene của chúng ta nhận điểm gốc tọa độ làm tâm của vùng phân chia, nó có bán kính...
đó là vùng gốc nên chỉ cần 1 (hay nhiều hơn tùy bạn) từ vùng gốc đó chúng ta sẽ chia làm 8 vùng nhỏ để KT với camera. Đặt nó trong loadContent để còn load model vào trong nó để test:

Code:

int[] modelIDs = new int[8];
            modelIDs[0] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(1, 3, 5));
            modelIDs[1] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(5, 2, -1));
            modelIDs[2] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(10, -4, -1));
            modelIDs[3] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(1, 2, -3));
            modelIDs[4] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(5, 2, -3));
            modelIDs[5] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(10, -4, -3));
            modelIDs[6] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(8, 8, -3));
            modelIDs[7] = ocTreeRoot.Add(myModel, Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(10, 8, -3));
Lớp OcTreeNode cho phép bạn di chuyển vùng nhỏ đó và kéo theo cả camera:
 float time = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalMilliseconds/ 1000.0f;
            Vector3 startingPos = new Vector3(1, 3, 5);
            Vector3 moveDirection = new Vector3(0, 0, -1);
            Matrix newWMatrix = Matrix.CreateScale(0.001f) * Matrix.CreateTranslation(startingPos + time * moveDirection);
            int modelToChange = 0;
            ocTreeRoot.UpdateModelWorldMatrix(modelToChange, newWMatrix);
time luôn tăng (do nó đếm thời gian game đã chạy) => vị trí sẽ thay đổi dần. model ở vùng 0 sẽ di chuyển theo Matrix của nó.

Cuối cùng là Draw từng vùng nếu vùng đó nằm trong sight của camera, các bạn đặt nó trong Draw() Method:
//vùng đc vẽ
ocTreeRoot.ModelsDrawn = 0;
//sight camera
            BoundingFrustum cameraFrustrum = new BoundingFrustum(fpsCam.ViewMatrix * fpsCam.ProjectionMatrix);
//vẽ tất cả TreeRoot nếu có trong sight
            ocTreeRoot.Draw(fpsCam.ViewMatrix, fpsCam.ProjectionMatrix, cameraFrustrum);
//Method của Class để vẽ vùng thể hiện của từng vùng nhỏ
            ocTreeRoot.DrawBoxLines(fpsCam.ViewMatrix, fpsCam.ProjectionMatrix, device, basicEffect);
//Đếm số lưọng vùng đc vẽ
            Window.Title = string.Format("Models drawn: {0}", ocTreeRoot.ModelsDrawn);

9.Chỉ vẽ vùng terrain nhìn thấy.
Tưong tự phần trên, chúng ta sẽ chia cắt terrain để draw những vùng nhìn thấy, các bạn lưu ý phần truớc là Vùng chứa model còn ở đây là vùng chứa terrain dựng bằng file heightmap
Terrain đc dựng từ các node, là các điểm nhấn đc tạo ra từ QTnode, chúng ta sử dụng nó như sau:

//Khai báo biến

Code:

    QTNode rootNode;

//lấy chièu dài và rộng của texture
            int width = heightMap.Width;
            int height = heightMap.Height;
//lấy thông tin về chiều cao của height map
            float[,] heightData = TerrainUtils.LoadHeightData(heightMap);
//Dựng terrain từ heightmap, đầu tiên là vertex
            VertexPositionNormalTexture[] vertices = TerrainUtils.CreateTerrainVertices(heightData);
//tiếp đó là indices
            int[] indices = TerrainUtils.CreateTerrainIndices(width, height);
//mảng chứa các vertex tạo từ vertex và indices
            vertices = TerrainUtils.GenerateNormalsForTriangleStrip(vertices, indices)
//mảng chứa vertex theo 2 chiều dài và rộng của terrain tao từ vertex
            VertexPositionNormalTexture[,] vertexArray = Reshape1Dto2D<VertexPositionNormalTexture>(vertices, width, height);
//terrain sẽ đc dựng = khối gốc (chứa tất cả các thành phần khác)
//64 là kick thuớc lớn nhất của mỗi vùng nhỏ
            rootNode = new QTNode(vertexArray, device, grassTexture, 64);
        }
//method
        private T[,] Reshape1Dto2D<T>(T[] vertices, int width, int height)
        {
            T[,] vertexArray = new T[width, height];
            int i = 0;
            for (int h = 0; h < height; h++)
                for (int w = 0; w < width; w++)
                    vertexArray[w, h] = vertices[i++];

            return vertexArray;
        }

        protected override void UnloadContent()
        {
        }


//draw method

Code:

    protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            device.Clear(ClearOptions.Target | ClearOptions.DepthBuffer, Color.CornflowerBlue, 1, 0);

            //draw coordcross
            cCross.Draw(fpsCam.ViewMatrix, fpsCam.ProjectionMatrix);
//sight của camera
            BoundingFrustum cameraFrustrum = new BoundingFrustum(fpsCam.ViewMatrix * fpsCam.ProjectionMatrix);
//chưa render Nodes
            QTNode.NodesRendered = 0;
//Dựng nó lên
            rootNode.Draw(Matrix.CreateTranslation(-250, -20, 250), fpsCam.ViewMatrix, fpsCam.ProjectionMatrix, cameraFrustrum);
//đếm số nodes sẽ vẽ
            Window.Title = string.Format("{0} nodes rendered", QTNode.NodesRendered);

            base.Draw(gameTime);
        }

}
}
10.Sử dụng hiệu ứng cho camera

Camera chính là con mắt của các bạn khi chơi game, hiệu ứng cho camera cũng giông như là khi bạn đeo thêm 1 cái guơng lên mắt vậy, bạn có thể làm mọi vật nhèo đi hay thay đổi màu sắc của chúng thông qua cái kính đó!

Để sử dụng hiệu ứng chúng ta xây dựng lớp PostProcessor.cs lớp này có nhiệm vụ nhận các tham số của effect cung tên, xử lý nó và truyền cho effect
Để sử dụng lớp này trong Game1.cs của chúng ta, lần luợt làm như sau:
Chúng ta sẽ dùng hiệu ứng đảo màu theo thời gian cho camera làm ví dụ
//khai báo the hiện class postProcessor
//trong phần khai báo biến

//loadContent method
//load effect và load nó vào postProcessor

Effect ppEffect = Content.Load<Effect>("postprocessing");
postProcessor = new PostProcessor(device, ppEffect);
//Draw Method
//Tham số cho Effect

Code:

float time = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalMilliseconds / 1000.0f;
//Thiết đặt cho effect

            List<string> ppEffectsList = new List<string>();
//các technique có trong effect
            ppEffectsList.Add("Invert");
            ppEffectsList.Add("TimeChange");
            postProcessor.Parameters["xTime"].SetValue(time);
            postProcessor.PostProcess(ppEffectsList);           
        }
    }
}

Trong số 2 tham số của effect, Invert và TimeChange là 2 technique của effect. Giống như của BasicEffect, technique cũng như hiệu ứng làm mờ hay chiếu sáng.
xTime là biến của effect, chúng ta cần biến đổi nó theo thời gian (lưu ý ở Draw Method cũng có tác dụng Update game!

Sao bạn ko up project nên cho anh em tham khảo cho dễ nhỉ

ờ, vài hôm nữa mình làm code mẫu luôn

bạn down tạm code ở đây nhé, mình bận nên chả còn thời gian làm code mẫu cho bạn:

http://apress.com/book/downloadfile/4323