XNA Simple Animation
因為我的大學專題是寫一款四人網路連線的格鬥遊戲，所以對 XNA 這套微軟提供的遊戲開發平台有點研究，之前在痞客邦寫網誌的時候有寫過幾篇這個作品的開發情況，後來因為實在太忙了所以沒有繼續介紹下去，現在這個遊戲已經在去年完成了，也得到不錯的成績，有機會我會 PO…
因為我的大學專題是寫一款四人網路連線的格鬥遊戲，所以對 XNA 這套微軟提供的遊戲開發平台有點研究，之前在痞客邦寫網誌的時候有寫過幾篇這個作品的開發情況，後來因為實在太忙了所以沒有繼續介紹下去，現在這個遊戲已經在去年完成了，也得到不錯的成績，有機會我會 PO 上來分享一些製作心得。
在網誌搬到 Blogger 之後一直沒有機會寫一些跟 XNA 有關的文章，我打算介紹一些 XNA Creators Club 教學範例中所使用到的開發技術，國內介紹 XNA 的文章不多，有興趣用 XNA 開發遊戲的人，推薦可以到 點部落 去看一些不錯的文章。
這一篇我想先介紹 XNA 如何使用 Model、ModelBone 和 ModelMesh 等技術去載入一個 3D 模型，然後控制一些簡單的 3D 動畫。
首先必須先準備一個 3D 模型，XNA 預設的類型有 .x 跟 .fbx 兩種模型檔，這裡我們先用微軟提供的坦克車模型（ part1）（ part2 ）來作示範。
一開始先建立一個 XNA 的專案。
將模型檔加入到 Content 資料夾內。
新增一個 Tank.cs ：
using Microsoft.Xna.Framework;using Microsoft.Xna.Framework.Content;using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
namespace SimpleAnimationSample{ /// <summary> /// 能讓零件動作的坦克車模型類別 /// </summary> public class Tank { /// <summary> /// 坦克車模型 /// </summary> private Model tankModel;
/// <summary> /// 坦克所有組件的平移矩陣 /// </summary> private Matrix[] boneTransforms;
/// <summary> /// 載入坦克車資源 /// </summary> public void Load(ContentManager content) { // 從ContentManager載入坦克車模型. this.tankModel = content.Load<Model>("tank");
// 配置所有組件的平移矩陣 this.boneTransforms = new Matrix[this.tankModel.Bones.Count]; } /// <summary> /// 坦克車的繪圖機制 /// </summary> /// <param name="world">世界矩陣</param> /// <param name="view">觀察矩陣</param> /// <param name="projection">投影矩陣</param> public void Draw(Matrix world, Matrix view, Matrix projection) { // 設定坦克車最上層的平移矩陣為世界矩陣 this.tankModel.Root.Transform = world;
// 更新所有組件的平移矩陣 this.tankModel.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(this.boneTransforms);
// 繪製模型 foreach (ModelMesh mesh in this.tankModel.Meshes) { foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects) { effect.World = this.boneTransforms[mesh.ParentBone.Index]; effect.View = view; effect.Projection = projection;
effect.EnableDefaultLighting(); }
mesh.Draw(); } } }}修改遊戲主程式 Game1.cs（這裡我命名為 SimpleAnimation.cs ）：
using Microsoft.Xna.Framework;using Microsoft.Xna.Framework.Content;using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;using Microsoft.Xna.Framework.Input;
namespace SimpleAnimationSample{ /// <summary> /// 控制坦克車模型動畫的範例程式 /// </summary> public class SimpleAnimation : Microsoft.Xna.Framework.Game { private GraphicsDeviceManager graphics;
private Tank tank; public SimpleAnimation() { this.graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
this.graphics.PreferredBackBufferWidth = 600; this.graphics.PreferredBackBufferHeight = 450;
this.Content.RootDirectory = "Content"; }
/// <summary> /// 初始化遊戲內容 /// </summary> protected override void Initialize() { this.tank = new Tank();
base.Initialize(); }
/// <summary> /// 載入遊戲資源 /// </summary> protected override void LoadContent() { this.tank.Load(this.Content); }
/// <summary> /// 遊戲繪圖更新 /// </summary> /// <param name="gameTime">上一次繪圖後經過的時間</param> protected override void Draw(GameTime gameTime) { this.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
// 視窗畫面 Viewport viewport = this.GraphicsDevice.Viewport;
// 畫面長寬比 float aspectRatio = (float)viewport.Width / (float)viewport.Height;
// 世界矩陣(縮放矩陣, 旋轉矩陣, 平移矩陣) Matrix world = Matrix.CreateScale(1.0f) * Matrix.CreateRotationY(MathHelper.PiOver4) * Matrix.CreateTranslation(Vector3.Zero);
// 觀察矩陣(攝影機座標, 攝影機焦點座標, 攝影機上方的向量) Matrix view = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(1000, 600, 0), new Vector3(0, 100, 0), Vector3.Up);
// 投影矩陣(畫面視角呈現弧度, 畫面長寬比, 近景值, 遠景值) Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.PiOver4, aspectRatio, 10, 10000);
this.tank.Draw(world, view, projection);
base.Draw(gameTime); } }}上面我們完成了基本的坦克車模型載入，接下來要讓它的每個組件都能動作。
如果要讓模型內的組件獨立動作的話，會需要用到 ModelBone 這個類別，這裡我們先示範讓坦克車的左前輪轉動。
要讓左前輪動就必須知道他在模型內的 Mesh 命名，如果不知道當初建模時的命名，可以照下圖的步驟找出左前輪的名稱。
找到左前輪的命名 "l_front_wheel_geo" 後，就可以開始用程式去控制它了，修改 Tank.cs ：
using Microsoft.Xna.Framework;using Microsoft.Xna.Framework.Content;using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
namespace SimpleAnimationSample{ /// <summary> /// 能讓零件動作的坦克車模型類別 /// </summary> public class Tank { /// <summary> /// 坦克車模型 /// </summary> private Model tankModel;
// 坦克左前輪組件 private ModelBone leftFrontWheelBone;
// 坦克左前輪的平移矩陣 private Matrix leftFrontWheelTransform;
/// <summary> /// 坦克所有組件的平移矩陣 /// </summary> private Matrix[] boneTransforms; // 輪子的旋轉值 private float wheelRotationValue;
/// <summary> /// Get或Set輪子的旋轉值. /// </summary> public float WheelRotation { get { return wheelRotationValue; } set { wheelRotationValue = value; } }
/// <summary> /// 載入坦克車資源 /// </summary> public void Load(ContentManager content) { // 從ContentManager載入坦克車模型. this.tankModel = content.Load<Model>("tank");
// 參照坦克左前輪組件 this.leftFrontWheelBone = this.tankModel.Bones["l_front_wheel_geo"];
// 取得左前輪平移矩陣 this.leftFrontWheelTransform = this.leftFrontWheelBone.Transform;
// 配置所有組件的平移矩陣 this.boneTransforms = new Matrix[this.tankModel.Bones.Count]; } /// <summary> /// 坦克車的繪圖機制 /// </summary> /// <param name="world">世界矩陣</param> /// <param name="view">觀察矩陣</param> /// <param name="projection">投影矩陣</param> public void Draw(Matrix world, Matrix view, Matrix projection) { // 設定坦克車最上層的平移矩陣為世界矩陣 this.tankModel.Root.Transform = world;
// 輪子繞著X軸旋轉 Matrix wheelRotation = Matrix.CreateRotationX(this.wheelRotationValue); // 左前輪的平移矩陣 = 旋轉矩陣 * 平移矩陣 this.leftFrontWheelBone.Transform = wheelRotation * this.leftFrontWheelTransform;
// 更新所有組件的平移矩陣 this.tankModel.CopyAbsoluteBoneTransformsTo(this.boneTransforms);
// 繪製模型 foreach (ModelMesh mesh in this.tankModel.Meshes) { foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects) { effect.World = this.boneTransforms[mesh.ParentBone.Index]; effect.View = view; effect.Projection = projection;
effect.EnableDefaultLighting(); }
mesh.Draw(); } } }}接著馬上更新遊戲主程式，讓坦克的左前輪旋轉，修改 Game1.cs（ SimpleAnimation.cs ）：
using Microsoft.Xna.Framework;using Microsoft.Xna.Framework.Content;using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;using Microsoft.Xna.Framework.Input;
namespace SimpleAnimationSample{ /// <summary> /// 控制坦克車模型動畫的範例程式 /// </summary> public class SimpleAnimation : Microsoft.Xna.Framework.Game { private GraphicsDeviceManager graphics;
private Tank tank; public SimpleAnimation() { this.graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
this.graphics.PreferredBackBufferWidth = 600; this.graphics.PreferredBackBufferHeight = 450;
this.Content.RootDirectory = "Content"; }
/// <summary> /// 初始化遊戲內容 /// </summary> protected override void Initialize() { this.tank = new Tank();
base.Initialize(); }
/// <summary> /// 載入遊戲資源 /// </summary> protected override void LoadContent() { this.tank.Load(this.Content); }
/// <summary> /// 遊戲邏輯更新 /// </summary> /// <param name="gameTime">上一次更新後經過的時間</param> protected override void Update(GameTime gameTime) { // 上次更新後到現在經過幾秒 float time = (float)gameTime.TotalGameTime.TotalSeconds;
// 更新坦克輪子的旋轉值 this.tank.WheelRotation = time * 5;
base.Update(gameTime); }
/// <summary> /// 遊戲繪圖更新 /// </summary> /// <param name="gameTime">上一次繪圖後經過的時間</param> protected override void Draw(GameTime gameTime) { this.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
// 視窗畫面 Viewport viewport = this.GraphicsDevice.Viewport;
// 畫面長寬比 float aspectRatio = (float)viewport.Width / (float)viewport.Height;
// 世界矩陣(縮放矩陣, 旋轉矩陣, 平移矩陣) Matrix world = Matrix.CreateScale(1.0f) * Matrix.CreateRotationY(MathHelper.PiOver4) * Matrix.CreateTranslation(Vector3.Zero);
// 觀察矩陣(攝影機座標, 攝影機焦點座標, 攝影機上方的向量) Matrix view = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(1000, 600, 0), new Vector3(0, 100, 0), Vector3.Up);
// 投影矩陣(畫面視角呈現弧度, 畫面長寬比, 近景值, 遠景值) Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.PiOver4, aspectRatio, 10, 10000);
this.tank.Draw(world, view, projection);
base.Draw(gameTime); } }}沒意外的話坦克車的左前輪就會開始旋轉了，接著其他的組件也只要按照上面的步驟加入程式碼，就能完成一部很酷的坦克車動畫了，手邊如果有其他模型檔的話也可以玩玩看~
完整範例程式：
參考資料：