WPF 3D vjj 1

Transkript

1 WPF 3D vjj 1

2 vjj 3 samples WindowsSDK WPF Samples WPF4 Unleashed chapter 16

3 vjj 4 3D Point3D X, Y, Z Point3DCollection Size3D Rect3D Vector3D

4 vjj 5 Viewport3D 2D Visual objekt - kontejner - pro zobrazení 3D scény

5 vjj 7 Viewport3D <Viewport3D> <ModelVisual3D> <Viewport3D> <Viewport3D.Children> <ModelVisual3D> <ModelVisual3D> <ModelVisual3D>... </Viewport3D.Children> <Viewport3D.Camera> </Viewport3D> <Viewport3D.Camera> </Viewport3D>

6 vjj 8 <ModelVisual3D> <ModelVisual3D.Content> ModelVisual3D <GeometryModel3D> nebo <...Light... > nebo <Model3DGroup> </ModelVisual3D.Content> </ModelVisual3D>

7 vjj 9 <Model3DGroup> Model3DGroup <GeometryModel3D> <GeometryModel3D> <GeometryModel3D> <GeometryModel3D>... <...Light... > </Model3DGroup>

8 GeometryModel3D vjj 10

9 vjj 11 GeometryModel3D síťový model předmětů na scéně komponenty: Geometry Material - tvar - graffiti na přední straně BackMaterial - graffiti na zadní straně

10 vjj 12 GeometryModel3D <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions="4 1 0, 4 0 0, 0 1 0, 0 0 0" TriangleIndices=" 0 1 2, 1 3 2" /> </GeometryModel3D.Geometry> MeshGeometry <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="Cyan" /> </GeometryModel3D.Material> Material <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="Red" /> </GeometryModel3D.BackMaterial> </GeometryModel3D> BackMaterial

11 vjj 13 Positions souřadnice bodů MeshGeometry3D TriangleIndices trojice bodů tvořících trojúhelník přední strana = counterclockwise zadní strana = clockwise TextureCoordinates mapování trojúhelníku na štětec Normals

12 vjj 14 obdélník <MeshGeometry3D Positions ="4 1 0, 4 0 0, 0 1 0, 0 0 0" TriangleIndices ="0 1 2, 1 3 2" />

13 vjj 15 obdélník (reverse) <MeshGeometry3D Y Positions ="4 1 0, 4 0 0, 0 1 0, 0 0 0" 2: 0,1,0 0: 4,1,0 3: 0,0,0 1: 4,0,0 X TriangleIndices ="0 1 2, 1 3 2" /> Z

14 vjj 16 má mít každý trojúhelník kolik bodů? samostatné definice bodů pro vrcholy jednotlivých trojúhelníků, nebo mají trojúhelníky definice bodů sdílet? Positions ="4 1 0, 4 0 0, 0 1 0, 0 0 0" TriangleIndices ="0 1 2, 1 3 2" Positions ="4 1 0, 4 0 0, 0 1 0, 4 0 0, 0 0 0, 0 1 0" TriangleIndices ="0 1 2, 3 4 5"

15 material

16 vjj 18 GeometryModel3D <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions="4 1 0, 4 0 0, 0 1 0, 0 0 0" TriangleIndices=" 0 1 2, 1 3 2" /> </GeometryModel3D.Geometry> MeshGeometry <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="Cyan" /> </GeometryModel3D.Material> Material <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="Red" /> </GeometryModel3D.BackMaterial> </GeometryModel3D> BackMaterial

17 vjj 19 material <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="Cyan" /> </GeometryModel3D.Material> <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="Red" /> </GeometryModel3D.BackMaterial>

18 vjj 20 material DiffuseMaterial má stejnou barvu bez ohledu na to, odkud je pozorován jak moc je vidět záleží na osvětlení Brush EmissiveMaterial vyzařuje světlo, tj. nepotřebuje osvětlení k tomu, aby byl vidět, ale neosvětluje okolí SpecularMaterial zrcadlová plocha - záleží na tom, odkud je osvětlena a odkud je pozorována

19 vjj 21 MaterialGroup je možné nadefinovat pro plochu více než jeden materiál (MaterialGroup) v takovém případě se aplikuje zobrazení jednotlivých materiálů postupně druhý a další materiál by neměly zakrývat podklad, viz např. DiffuseMaterial a SpecularMaterial

20 DiffuseMaterial vjj 22

21 vjj 23??? jak vybarvit trojúhelník Color vs. Brush vs. AmbientColor štětec nemusí být jednobarevný, ale v tom případě vyžaduje TextureCoordinates gradient image tile drawing visual - štětec definovaný obdélníkovým kontejnerem directionallight Color + ambientlight AmbientColor Brush

22 vjj 24 trojúhelník <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions="0 0 0, 0 2 0, 1 2 0" TriangleIndices=" 0 1 2" /> (1,2,0) (2) (0) (1) </GeometryModel3D.Geometry> (0,0,0) (0,2,0) <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="Blue" /> </GeometryModel3D.Material> <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.BackMaterial> </GeometryModel3D>

23 vjj 25 trojúhelník <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions="0 0 0, 0 2 0, 1 2 0" TriangleIndices=" 0 1 2" /> (1,2,0) (2) (0) (1) </GeometryModel3D.Geometry> (0,0,0) (0,2,0) <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.Material> (0,0) <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.BackMaterial> </GeometryModel3D> (1,1)

24 vjj 26 trojúhelník <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions="0 0 0, 0 2 0, 1 2 0" (1,2,0) (2) TriangleIndices=" 0 1 2" (0) TextureCoordinates="0.2 0, 0.2 1, 1 0.6" /> (1) </GeometryModel3D.Geometry> (0,0,0) (0,2,0) <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.Material> (0,0) <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.BackMaterial> </GeometryModel3D> (1,1)

25 vjj 27 trojúhelník <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions="0 0 0, 0 2 0, 1 2 0" (1,2,0) (2) TriangleIndices=" 0 1 2" (0) TextureCoordinates="0.2 0, 0.2 1, 1 0.6" /> (1) </GeometryModel3D.Geometry> (0,0,0) (0,2,0) <GeometryModel3D.Material> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.Material> <GeometryModel3D.BackMaterial> <DiffuseMaterial Brush="... " /> </GeometryModel3D.BackMaterial> </GeometryModel3D> (0,0) (0.2,1) -> (1) (0.2,0) -> (0) (1,0.5) -> (2) (1,1)

26 EmissiveMaterial vjj 28

27 vjj 29 EmissiveMaterial Color filtr (default = White) Brush vyzařované barvy (default = null) zvyšuje viditelnost o součin Brush * Color tj. zdánlivě má svoje vlastní osvětlení, takže bude vidět i když z vnějšku není vůbec osvětlen, např. pro ovládací prvky neosvětluje okolí nezakrývá podklad, takže se nedoporučuje používat samostatně, ale v MaterialGroup společně ještě s dalším materiálem, např. DiffuseMaterial Black

28 Emissive Material vjj 30

29 vjj 31 Emissive Material <GeometryModel3D x:name="teapot"> <GeometryModel3D.Material> <EmissiveMaterial Brush="Green" /> </GeometryModel3D.Material>...

30 green Emissive over black Diffuse vjj 32

31 vjj 33 green Emissive over black Diffuse <GeometryModel3D x:name="teapot"> <GeometryModel3D.Material> <MaterialGroup> <DiffuseMaterial Brush="Black" /> <EmissiveMaterial Brush="Green" /> </MaterialGroup> </GeometryModel3D.Material>...

32 SpecularMaterial vjj 36

33 vjj 37 SpecularMaterial zrcadlová plocha odráží světelné zdroje, ale ne jiné objekty SpecularPower the degree to which a material reflects the lighting model as shine (default = 40) Color barevný filtr Brush barevný filtr (default = White) (default = null) nezakrývá podklad, takže se nedoporučuje používat samostatně, ale v MaterialGroup společně ještě s dalším materiálem, např. DiffuseMaterial Black záleží na Material Opacity Light Direction Light Color

34 sole white SpecularMaterial vjj 38

35 vjj 39 sole white SpecularMaterial <GeometryModel3D x:name="teapot">... <GeometryModel3D.Material> <SpecularMaterial Brush="White" SpecularPower="40" /> </GeometryModel3D.Material>

36 white Specular over red Diffuse vjj 40

37 vjj 41 white Specular over red Diffuse <GeometryModel3D x:name="teapot"> <GeometryModel3D.Material> <MaterialGroup> <DiffuseMaterial Brush="Red" /> <SpecularMaterial Brush="White" SpecularPower="40" /> </MaterialGroup> </GeometryModel3D.Material>

38 Light vjj 45

39 ModelVisual3D <ModelVisual3D> <ModelVisual3D.Content> <GeometryModel3D> </ModelVisual3D.Content> </ModelVisual3D> <ModelVisual3D> <ModelVisual3D.Content> <...Light...> </ModelVisual3D.Content> </ModelVisual3D> vjj 46

40 vjj 47 ModelVisual3D <ModelVisual3D> <ModelVisual3D.Content> <Model3DGroup> <GeometryModel3D>... </GeometryModel3D> <...Light...> </Model3DGroup> </ModelVisual3D.Content> </ModelVisual3D>

41 vjj 48 Ambient Color Directional Direction Point rozptýlené (default = White) směrové bodové Position ConstantAttenuation LinearAttenuation QuadraticAttenuation Range Spot InnerAngle OuterAngle reflektor Light

42 vjj 49 Light <AmbientLight Color="White" /> <DirectionalLight Color="White" Direction="2,-3,-1" /> <PointLight <SpotLight Color="White" Position="0,0,2" LinearAttenuation="0.1" Range="20" /> (Constant.., Quadratic..) Color="White" Position="4 5 10" Direction="0 0-1" ConstantAttenuation="0.3" InnerConeAngle="30" OuterConeAngle="45" />

43 AmbientLight vjj 50

44 kvádr vjj 51

45 vjj 52 kvádr 1. verze pouze ambientní osvětlení body pro vrcholy definice bodů jsou sdílené 2. verze pouze ambientní osvětlení body pro vrcholy každý obdélník má individuální množinu definic bodů výsledek je v obou případech stejný

46 DirectionalLight vjj 53

47 vjj verze kvádr směrové osvětlení obdélníky sdílejí definice vrcholů

48 Shared Vertices Square Cuboid vjj 55

49 vjj verze kvádr směrové osvětlení každý obdélník má svou vlastní množinu vrcholů

50 kvádr vjj 57

51 vjj verze: Convex Surface každý obdélník má svou vlastní množinu definic vrcholů

52 hexadekagon vjj 59

53 vjj verze: sdílené definice vrcholů Convex Surface viditelné různě jasné trojúhelníky v obdélníku

54 hexadekagon with shared vertices vjj 61

55 vjj 62 předchozí verze: Convex Surface bez explicitní definice normál ve vrcholu je automaticky dopočítána normála jako geometrický průměr normál všech trojúhelníků, které vrchol sdílejí, každý vrchol je sdílen třemi trojúhelníky tj. v tomto případě jsou normály pootočené vždy k tomu obdélníku, jehož oba trojúhelníky vrchol sdílejí

56 Triangle with Normals vjj 63

57 vjj 64 Triangle with Normals <MeshGeometry3D Positions="0 0 0, 2 0 0, 1 2 0" TriangleIndices=" 0 1 2" Normals="0 0 1, 2 0 1, " /> <DirectionalLight Color="White" Direction="0 0-1" />

58 vjj 65 Convex Surface 3. verze: definice správně spočítaných normál Mach bands along the boundary between adjacent shades of the same color, the darker area falsely appear even darker and the lighter area falsely appear even lighter

59 hexadekagon with normals vjj 66

60 sole DirectionalLight vjj 67

61 Directional + Ambient vjj 68

62 vjj 69 Directional + Ambient <ModelVisual3D x:name="light"> <ModelVisual3D.Content> <Model3DGroup> <DirectionalLight/> <AmbientLight Color="#FF555555" /> </Model3DGroup> </ModelVisual3D.Content> </ModelVisual3D>

63 vjj 70 výpočet barvy pixelu pro difuzní materiál

64 vjj light attenuation Attenuation = ConstantAttenuation + LinearAttenuation * distance + QuadraticAttenuation * distance ^ 2 default values: ConstantAttenuation = 1 LinearAttenuation = 0 QuadraticAttenuation = 0

65 vjj intenzita dopadajícího světla if (Attenuation < 0) no light at all if (Attenuation > 1) { Light intensity at given distance = Light / Attenuation }

66 vjj 73 Diffuse Material Lambert's cosine law 2. Normals intenzita odraženého světla = normal factor * intenzita dopadajícího světla normal factor = - cos (úhel mezi normálou a vektorem dopadu) Gouraud shading 1. výpočet pouze ve vrcholech trojúhelníků 2. Interpolace na hranách 3. Interpolace na ploše

67 four normals - Gouraud shading vjj 74

68 vjj DiffuseMaterial Color color filter for the material's texture [default: White] AmbientColor how the material reflects AmbientLight [default: White] Brush material

69 vjj 76 finalcolor = 3.a. Color DirectionalLight1 * normalfactor * DiffuseMaterial.Color + DirectionalLight2 * normalfactor * DiffuseMaterial.Color AmbientLight1 * DiffuseMaterial.AmbientColor + AmbientLight2 * DiffuseMaterial.AmbientColor +...

70 vjj 77 Color = finalcolor 3.b. Brush * DiffuseMaterial.Brush.Color

71 SpotLight vjj 78

72 vjj 79 SpotLight vnitřní kužel standardní výpočet osvětlení (Attenuation, normály) vně vnějšího kužele tma mezikruží interpolace k tomu, aby byl jako výsledek kuželovitého osvětlení vidět "kruh", musí být osvětlená plocha poskládána z co nejvíce malých segmentů

73 SpotLight vjj 80

74 SpotLight vjj 81

75 SpotLight <!-- ================================================ SpotLightDemo.xaml (c) 2007 by Charles Petzold ================================================ --> <Page xmlns=" xmlns:x=" WindowTitle="SpotLight Demo" Title="SpotLight Demo"> <Viewport3D> <ModelVisual3D> <ModelVisual3D.Content> <GeometryModel3D> <GeometryModel3D.Geometry> <MeshGeometry3D Positions= "0 0 0, 1 0 0, 2 0 0, 3 0 0, 4 0 0, 5 0 0, 6 0 0, 7 0 0, 8 0 0, 9 0 0, 0 1 0, 1 1 0, 2 1 0, 3 1 0, 4 1 0, 5 1 0, 6 1 0, 7 1 0, 8 1 0, 9 1 0, 0 2 0, 1 2 0, 2 2 0, 3 2 0, 4 2 0, 5 2 0, 6 2 0, 7 2 0, 8 2 0, 9 2 0, 0 3 0, 1 3 0, 2 3 0, 3 3 0, 4 3 0, 5 3 0, 6 3 0, 7 3 0, 8 3 0, 9 3 0, 0 4 0, 1 4 0, 2 4 0, 3 4 0, 4 4 0, 5 4 0, 6 4 0, 7 4 0, 8 4 0, 9 4 0, 0 5 0, 1 5 0, 2 5 0, 3 5 0, 4 5 0, 5 5 0, 6 5 0, 7 5 0, 8 5 0, 9 5 0, 0 6 0, 1 6 0, 2 6 0, 3 6 0, 4 6 0, 5 6 0, 6 6 0, 7 6 0, 9 6 0, 9 6 0, 0 7 0, 1 7 0, 2 7 0, 3 7 0, 4 7 0, 5 7 0, 6 7 0, 7 7 0, 8 7 0, 9 7 0, 0 8 0, 1 8 0, 2 8 0, 3 8 0, 4 8 0, 5 8 0, 6 8 0, 7 8 0, 8 8 0, 9 8 0, 0 9 0, 1 9 0, 2 9 0, 3 9 0, 4 9 0, 5 9 0, 6 9 0, 7 9 0, 8 9 0, 9 9 0" TriangleIndices=" , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , vjj 82

76 Camera vjj 83

77 vjj 84 Camera <Viewport3D> <Viewport3D.Camera> <...Camera...> </Viewport3D.Camera> </Viewport3D>

78 vjj 85 Camera PerspectiveCamera Position LookDirection UpDirection FieldOfView úhel záběru ve stupních NearPlane Distance FarPlaneDistance OrtographicCamera MatrixCamera

79 Camera vjj 86

80 vjj 87 PerspectiveCamera <Viewport3D.Camera> <PerspectiveCamera Position="10,-2,20" LookDirection="-10,2,-20" UpDirection="0,0,1" FieldOfView="60" NearPlaneDistance="1" FarPlaneDistance="100" /> </Viewport3D.Camera>

81 vjj 88 <Viewport3D>... OrthographicCamera <Viewport3D.Camera> <OrthographicCamera Position="-2 2 4" LookDirection=" " UpDirection="0 1 0" Width="5" /> </Viewport3D.Camera> </Viewport3D>

82 vjj 89 MatrixCamera ViewMatrix A Matrix3D that represents the position, look direction and up vector for the camera m11, m12, m13, m14 m21, m22, m23, m24 m31, m32, m33, m34 offsetx, offsety, offsetz, m44 ProjectionMatrix Transform Transform3D: AxisAngleRotation3D QuaternionRotation3D

83 vjj 93 GeometryModel3D <Page.Resources> <GeometryModel3D x:key="name">... </GeometryModel3D> </Page.Resources> <Viewport3D> <ModelVisual3D Content="{StaticResource name}"> <ModelVisual3D.Transform> <...Transform... /> </ModelVisual3D.Transform> </ModelVisual3D>... </Viewport3D>

84 vjj 94 GeometryModel3D <Page.Resources> <MeshGeometry3D x:key="name1" Positions="..." TriangleIndices="..." /> <DiffuseMaterial x:key="name2" Brush="Gray" /> </Page.Resources> <Viewport3D> <ModelVisual3D.Content> <Model3DGroup> <GeometryModel3D Geometry="{StaticResource name1}" Material="{StaticResource name2}"> </GeometryModel3D> <Model3DGroup> </ModelVisual3D.Content>... </Viewport3D>