30.公告牌BillboardSceneNode类
BillboardSceneNode类的代码主要参考自3.11 Billboarding：在3D世界绘制2D图像使它们总是面向相机，使用的是这篇文章中的第二个方法，即在GPU中实现Billboard，只实现了圆柱形Billboard。代码如下:
namespace StunEngine.SceneNodes
{
///
/// BillboardSceneNode是一个始终朝向相机的带纹理的平面。
///
public class BillboardSceneNode :GenericMaterialSceneNode
{
///
/// BillboardSceneNode旋转轴方向，默认为向上
///
private Vector3 allowedRotDir = Vector3.Up ;
///
/// 获取或设置BillboardSceneNode旋转轴方向，默认为向上
///
public Vector3 AllowedRotDir
{
get { return allowedRotDir; }
set
{
allowedRotDir = value;
material.EffectInstance.Parameters["gAllowedRotDir"].SetValue(allowedRotDir);
}
}
///
/// 创建一个BillboardSceneNode对象。
///
/// 引擎
/// 所属场景
/// 漫反射纹理名称
public BillboardSceneNode(StunXnaGE engine, Scene setScene,string setDiffuseTextureName)
: base(engine, setScene, setDiffuseTextureName, Vector2 .One , null, Vector2 .Zero )
{
// 设置材质和默认effect参数
material.CurrentTechniqueName ="CylBillboard";
material.EffectInstance.Parameters["gAllowedRotDir"].SetValue(allowedRotDir);
}
///
/// 初始化
///
public override void Initialize()
{
this.UpdateOrder = SceneNodeOrdering.TransparentNode.GetValue();
base.Initialize();
// 创建Billboard顶点数据
this.mesh =MeshBuilder .CreatBillBoard (engine .GraphicsDevice );
}
public override int Draw(GameTime gameTime, bool useReflection)
{
int tris = base.Draw(gameTime, useReflection);
// 绘制完成后需将图形设备的状态重置为默认值
engine.GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = false;
engine.GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = true;
engine.GraphicsDevice.RenderState.AlphaTestEnable = false;
//返回绘制的三角形数量
return tris;
}
#region 单元测试
#if DEBUG
///
/// 测试BillboardSceneNode类
///
public static void TestBillboardSceneNode()
{
TestGame.Start("测试BillboardSceneNode类",
delegate
{
for (int x = -6; x <= 6;x+=2)
for (float y=1f;y<=13;y+=2)
for (int z=-6;z<=6;z+=2)
{
BillboardSceneNode bb = new BillboardSceneNode(TestGame.engine, TestGame.scene, "Textures\\tree");
TestGame.scene.AddNode(bb);
Vector3 position = new Vector3(x, y, z);
bb.Pose.SetPosition(ref position);
}
TestGame.scene.IsShowMouse = false;
});
}
#endif
#endregion
}
}
在MeshBuilder中的静态方法CreatBillBoard中创建billboard的顶点，这个方法与创建平面顶点的方法类似，不同之处在于顶点坐标默认为(0,0,0)，实际顶点坐标是根据该顶点的纹理坐标在shader中自动计算得出的，代码如下：
////// 创建BillBoard /// /// 图形设备 ///public static Mesh CreatBillBoard(GraphicsDevice g) { VertexDeclaration bbVertexDeclaration = new VertexDeclaration(g, VertexPositionNormalTexture.VertexElements); //创建地形4个顶点 VertexPositionNormalTexture[] bbVertices = new VertexPositionNormalTexture[4]; Vector3 center = Vector3.Zero ; // 左下顶点 bbVertices[0].Position = center; bbVertices[0].TextureCoordinate = new Vector2(0, 1); bbVertices[0].Normal = Vector3.Backward; // 左上顶点 bbVertices[1].Position = center; bbVertices[1].TextureCoordinate = new Vector2(0, 0); bbVertices[1].Normal = Vector3.Backward; // 右下顶点 bbVertices[2].Position = center; bbVertices[2].TextureCoordinate = new Vector2(1, 1); bbVertices[2].Normal = Vector3.Backward; // 右上顶点 bbVertices[3].Position = center; bbVertices[3].TextureCoordinate = new Vector2(1, 0); bbVertices[3].Normal = Vector3.Backward; // 创建顶点缓冲和索引缓冲 VertexBuffer bbVertexBuffer = new VertexBuffer(g, VertexPositionNormalTexture.SizeInBytes * bbVertices.Length, BufferUsage.WriteOnly); bbVertexBuffer.SetData(bbVertices, 0, 4); return new Mesh(PrimitiveType.TriangleStrip, bbVertexBuffer, bbVertexDeclaration, 4, 2); }
真正有趣的部分在effect文件中，我把它放在了Generic.fx中：
// Billboard的旋转轴
uniform extern float3 gAllowedRotDir;
// Billboard使用额顶点着色器输入结构
struct BBVS_INPUT
{
float3 Position : POSITION0;
float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};
// Billboard使用额顶点着色器输出结构
struct BBVS_OUTPUT
{
float4 Position : POSITION0;
float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};
//------- Technique: CylBillboard --------
BBVS_OUTPUT CylBillboardVS(BBVS_INPUT Input)
{
BBVS_OUTPUT Output = (BBVS_OUTPUT)0;
// 将billboard的中心点位置根据世界矩阵平移，世界矩阵的第4行前三个数字就是x,y,z方向的平移
float3 center=gWorld._m30_m31_m32;
// 计算相机指向中心点的向量
float3 eyeVector = center - gCameraPos;
// 根据billboard的向上方向计算向右方向
float3 upVector = gAllowedRotDir;
upVector = normalize(upVector);
float3 sideVector = cross(eyeVector,upVector);
sideVector = normalize(sideVector);
// 根据顶点的纹理坐标计算顶点的坐标
// 例如顶点的纹理坐标是（0,0）表示这个顶点位于左上角，由下面的代码可以计算出它的坐标为（-0.5,0.5,0）
// 还要施加缩放。缩放的数据位于世界矩阵的对角线上，即第一行第一个数据是x方向的缩放值，第二行第二个数据是y方向的缩放
float3 finalPosition = center;
finalPosition += (Input.TexCoord.x-0.5f)*sideVector*gWorld._m00;
finalPosition += (0.5f-Input.TexCoord.y)*upVector*gWorld._m11;
float4 finalPosition4 = float4(finalPosition, 1);
float4x4 preViewProjection = mul (gView, gProjection);
Output.Position = mul(finalPosition4, preViewProjection);
Output.TexCoord = Input.TexCoord;
return Output;
}
float4 BillboardPS(BBVS_OUTPUT Input) : COLOR0
{
return tex2D(textureSampler, Input.TexCoord);
}
technique CylBillboard
{
// 首先绘制billboard中不透明的像素，本例中为alpha值大于245的像素
pass RenderOpaquePixels
{
VertexShader = compile vs_3_0 CylBillboardVS();
PixelShader = compile ps_3_0 BillboardPS();
AlphaBlendEnable = false;
AlphaTestEnable = true;
AlphaFunc = Greater;
AlphaRef = 245;
ZEnable = true;
ZWriteEnable = true;
}
// 然后绘制billboard中透明的像素，本例中为alpha值小于245的像素
pass RenderAlphaBlendedFringes
{
VertexShader = compile vs_3_0 CylBillboardVS();
PixelShader = compile ps_3_0 BillboardPS();
AlphaBlendEnable = true;
SrcBlend = SrcAlpha;
DestBlend = InvSrcAlpha;
AlphaTestEnable = true;
AlphaFunc = LessEqual;
AlphaRef = 245;
ZEnable = true;
ZWriteEnable = false;
}
}
为了简单起见，billboard并没有实现光照，如果想实现并不难，可参考Generic.fx中的TexturedLights的做法。
让billboard始终面向相机的方法位于顶点着色器中，具体解释可参见3.11 Billboarding：在3D世界绘制2D图像使它们总是面向相机，在这篇文章的最后还介绍了如何通过在自定义顶点格式中添加一个Vector4改变billboard的大小，但我的引擎中billboard大小是存储在节点的pose的世界矩阵中的，所以处理方法有所不同，请见代码中的注释。
最后，因为billboard通常包含透明部分，要让它们正确显示需要使用一些技巧，具体解释请参见3D系列4.17 设置Alpha混合的Renderstate，核心思想就是每个billboard都要绘制两次，一次只绘制不透明部分，第二次再绘制透明部分。3D系列4.17 设置Alpha混合的Renderstate这个操作是在Draw方法中进行的，我把这个操作移到了shader的technique CylBillboard中，第一个Pass绘制不透明部分，第二个Pass绘制透明部分，这个方法是参考自XNA官网的billboard示例：http://creators.xna.com/en-US/sample/billboard，源代码BillboardSample.rar下载。以上两种方法结果是相同的，帧数也差不多。
单元测试截图如下：
发布时间：2010/4/28 上午8:05:01 阅读次数：6610
