WPF 3D开发教程

Posted 2021-03-15 lonelyxmas

原文:WPF 3D开发教程（三）

三、3D模型

3D模型就是物体，是3D开发中的主角。我们在第一部分提过，使用三角网格法表示面。而三角形由顶点组成，每个面又有一定的材质，这些都是怎么表示的呢？三角形面由Positions和TriangleIndices两个属性确定，而材质的显示主要由TextureCoordinates和Material两个属性确定。我们具体解释一下这些属性。

3.1 Positions和TriangleIndices

我们举一个简单的例子说明问题。假设我们要表示如下一个平面：

这是一个矩形，我们最少用两个三角形去表示它。不失一般性，可以用<P0,P3,P1>和<P0,P2,P3>两个三角形表示这个矩形。Positions是一个Point3D结构的列表，在XAML里面，用一串字符串表示这个列表，形式为："x1,y1,z1 x2,y2,z2……"。上述两个三角形合并到一个字符串里，就有6个点，即："0,2,0 1,0,0 1,2,0    0,2,0 0,0,0 1,0,0"。

上述的表示方法，似乎已经把这个面表示出来了。那TriangleIndices是干什么的呢？它是一个Positions索引的列表，如："0 1 2 3 4 5"，其表示，Positions[0]、Positions[1]、Positions[2]组成一个三角形，Positions[3]、Positions[4]、Positions[5]组成另一个三角形。

乍一看，似乎TriangleIndices是多余的，其实不然。我们可以发现，P0、P3在两个三角形里面都出现了，对于复杂的3D模型，共用点的情况更多。那么，存储这么多重复的点，是不是会浪费空间呢？当然。所以，对于上述平面，Positions记录4个点就可以了："0,2,0 1,2,0 1,0,0 0,0,0"。

可这样一来，究竟是哪些点组成一个三角形呢？终于到TriangleIndices发挥作用的时候了。两个三角形，就会有6个点，它的内容为："0,2,3 0,3,1"。

3.2 TextureCoordinates和Material

Material比较好理解，它可以是纯颜色、渐变颜色、图片等，就像平面绘图里的SolidColorBrush、LinearGradientBrush、ImageBrush。

TextureCoordinates用于描述材质如何贴在平面上。材质是用一个矩形去描述的，假设我们有如下一个图片材质：

但我们的面都是由三角形组成的，一个矩形怎么映射到一个三角形呢？

TextureCoordinates是一个二维点的列表，列表长度跟Positions一致。二维点的取值是0-1，代表了在材质矩形中的位置。例如(0,0)表示材质矩形的左上角，(0,5,0,5)表示矩形的中心。

假设有一个三角形的TextureCoordinates为(0.2,0 0,1 1,1)，则其表示一个三角形截取了以下区域：

然后这个三角形变形到真实的形状，即为渲染后的效果：