C#?WPF實(shí)現(xiàn)3D操作幾何體效果

更新時(shí)間：2023年03月02日 10:28:43 作者：微小冷

眾所周知，我的世界就是無(wú)數(shù)個(gè)像素塊的集合，而像素塊也就是立方體。關(guān)于新建立方體，這個(gè)大家已經(jīng)非常熟練了，本文就來(lái)說(shuō)說(shuō)如何實(shí)現(xiàn)3D操作幾何體效果吧

操作幾何體

據(jù)說(shuō)我的世界是三個(gè)程序員用一周開(kāi)發(fā)出來(lái)的，那一個(gè)程序員用半天開(kāi)發(fā)出一個(gè)乞丐版的我的世界，講道理是完全沒(méi)有問(wèn)題的。

而眾所周知，我的世界就是無(wú)數(shù)個(gè)像素塊的集合，而像素塊也就是立方體。關(guān)于新建立方體，這個(gè)大家已經(jīng)非常熟練了，不僅能新建一個(gè)立方體，甚至能新建要多少有多少的立方體。

新建正方體

但目前并不能用手新建，所以接下來(lái)添加一個(gè)快捷方式Ctrl+N來(lái)快速創(chuàng)建立方體。當(dāng)按下Ctrl+N時(shí)效果為

這對(duì)于已經(jīng)能生成一排立方體的人來(lái)說(shuō)絕對(duì)是小意思了，首先在構(gòu)造函數(shù)中綁定快捷方式

public MainWindow()
{
    InitializeComponent();
    KeyDown += MainWindow_KeyDown;
}

MainWindow_KeyDown定義為

private void MainWindow_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e)
{

    if ((Keyboard.IsKeyDown(Key.LeftCtrl) || Keyboard.IsKeyDown(Key.RightCtrl)) && Keyboard.IsKeyDown(Key.N))
    {
        MeshGeometry3D mesh = MakeCubeMesh(0, 0, 0, 1);
        Color color = Color.FromArgb(255, 0, 255, 0);
        DiffuseMaterial material = new DiffuseMaterial(new SolidColorBrush(color));
        GeometryModel3D model = new GeometryModel3D(mesh, material);
        group3d.Children.Add(model);
    }
}

其中MakeCubeMesh為自定義的函數(shù)，早在本系列第一篇博客就已經(jīng)寫(xiě)過(guò)了，其他諸如光效等亦然。唯一的區(qū)別是這次并不一開(kāi)始就生成多個(gè)立方體，所以無(wú)需DefineModel函數(shù)。

設(shè)置立方體位置

剛剛雖然新建了一個(gè)立方體，但并不能確定立方體的位置，接下來(lái)就要新建一個(gè)對(duì)話框，用以設(shè)置新建立方體的位置。

右鍵項(xiàng)目，新建窗口，名為ParaDialog，其xaml為

<Window x:Class="MyWord.ParaDialog"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="輸入?yún)?shù)" Height="180" Width="300">
    <DockPanel LastChildFill="True">
        <StackPanel DockPanel.Dock="Bottom"
            Orientation="Horizontal" HorizontalAlignment="Right">
            <Button Content="設(shè)置" Click="okButton_Click" Margin="5" Width="60" Height="25"/>
            <Button Content="取消" IsCancel="True" Margin="5" Width="60" Height="25"/>
        </StackPanel>
        <UniformGrid Columns="1" Margin="5" x:Name="ufgLabel"/>
        <UniformGrid Columns="1" Margin="5" x:Name="ufgTextBox"/>

???????    </DockPanel>
</Window>

其cs的核心代碼為

public partial class ParaDialog : Window
{
    static readonly string[] labels = new string[4] { "x坐標(biāo)", "y坐標(biāo)", "z坐標(biāo)", "邊長(zhǎng)" };
    List<TextBox> paraBoxes = new List<TextBox>();
    public double[] para;
    public ParaDialog(double[] para)
    {
        this.para = para;
        InitializeComponent();
        string tmp;
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            //向UniformGrid中歐給填充文字塊
            ufgLabel.Children.Add(new TextBlock() { Text = labels[i] });
            paraBoxes.Add(new TextBox());
            ufgTextBox.Children.Add(paraBoxes[i]);
        }
    }

    private void okButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
            para[i] = double.Parse(paraBoxes[i].Text);
        DialogResult = true;
    }
}

最后，更改Ctrl+N的響應(yīng)代碼

//...前面不用改
if ((Keyboard.IsKeyDown(Key.LeftCtrl) || Keyboard.IsKeyDown(Key.RightCtrl)) && Keyboard.IsKeyDown(Key.N))
{
  double[] para = new double[4];
  ParaDialog pDialog = new ParaDialog(para);
  pDialog.ShowDialog();
  if (pDialog.DialogResult != true)
      return;
  MeshGeometry3D mesh = MakeCubeMesh(para[0],para[1],para[2],para[3]);
  //...后面不用改
}

選中立方體

若想操作幾何體，前提是選中它，接下來(lái)就綁定一個(gè)鼠標(biāo)動(dòng)作，來(lái)完成選中的操作，先更改xaml代碼，將Viewport3D放到一個(gè)border中

<Border Name="mainBorder" Background="White" MouseDown="mainBorder_MouseDown">
    <Viewport3D x:Name="v3dMain">
    </Viewport3D>
</Border>

然后新建mainBorder_MouseDown函數(shù)

private void mainBorder_MouseDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)
{
    if (e.LeftButton == MouseButtonState.Released) return;

    Color color = Color.FromArgb(255, 0, 255, 0);
    var material = new DiffuseMaterial(new SolidColorBrush(color));

    //獲取鼠標(biāo)在對(duì)象中的位置
    Point mousePos = e.GetPosition(v3dMain);

    // 執(zhí)行點(diǎn)擊操作
    HitTestResult result = VisualTreeHelper.HitTest(v3dMain, mousePos);

    //此即鼠標(biāo)點(diǎn)擊到曲面上的結(jié)果
    var meshResult = result as RayMeshGeometry3DHitTestResult;
    GeometryModel3D model = null;
    if ((meshResult != null) && (meshResult.ModelHit is GeometryModel3D))
        model = meshResult.ModelHit as GeometryModel3D;

    //如果剛才選了別的模型，則使之恢復(fù)綠色
    if (SelectedModel != null)
        SelectedModel.Material = material;
    //選擇新的模型
    SelectedModel = model;
    if (model != null) 
        model.Material = new DiffuseMaterial(Brushes.Fuchsia);
}

其效果為

挪動(dòng)幾何體

既然已經(jīng)可以選中了，那么挪動(dòng)什么的絕對(duì)就是小意思了。

回顧此前的鼠標(biāo)操作攝像機(jī)，其基本流程是，鼠標(biāo)點(diǎn)擊之后，綁定另一個(gè)函數(shù)，當(dāng)松開(kāi)鼠標(biāo)時(shí)解綁。

在WPF 3D中，提供了Tranform成員，可用于移動(dòng)幾何體，所以在新建幾何體時(shí)，務(wù)必注意添加一行

//MainWindow_KeyDown函數(shù)
model.Transform = new TranslateTransform3D(0, 0, 0);

然后添加全局變量用以保存舊的位置

private Point3D oldPoint;

然后修改mainBorder_MouseDown，其實(shí)只需在末尾添加

mainBorder.CaptureMouse();
mainBorder.MouseMove += MainBorder_MouseMove;
mainBorder.MouseUp += MainBorder_MouseUp;

接下來(lái)是鼠標(biāo)挪動(dòng)和彈起時(shí)的動(dòng)作，其中彈起時(shí)非常簡(jiǎn)單，無(wú)非是解綁鼠標(biāo)動(dòng)作；而鼠標(biāo)挪動(dòng)時(shí)，則需更改幾何體的變化參數(shù)。

private void MainBorder_MouseUp(object sender, MouseButtonEventArgs e)
{
    mainBorder.ReleaseMouseCapture();
    mainBorder.MouseMove -= MainBorder_MouseMove;
    mainBorder.MouseUp -= MainBorder_MouseUp;
}

private void MainBorder_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
{
    Point newPoint = e.GetPosition(mainBorder);
    var res = VisualTreeHelper.HitTest(v3dMain, newPoint);
    if (res == null) return;
    var newResult = res as RayMeshGeometry3DHitTestResult;

    var deltaPt = newResult.PointHit - oldPoint;
    var trans = SelectedModel.Transform as TranslateTransform3D;
    trans.OffsetX += deltaPt.X;
    trans.OffsetY += deltaPt.Y;
    trans.OffsetZ += deltaPt.Z;
    oldPoint = newResult.PointHit;
}

效果為