在WPF中绘制多维数据集

Posted 2021-11-26 lonelyxmas

原文 https://stuff.seans.com/2008/08/13/drawing-a-cube-in-wpf/

是时候使用WPF绘制一个简单的3D对象了。作为WPF中3D图形的快速介绍，让我们只渲染一个最简单的对象 - 一个立方体。

在这个例子中，我将直接在XAML中定义我们需要的所有内容。与WPF中的其他内容一样，我们可以直接在代码中完成所有这些操作。但是在XAML中定义所有内容更加清晰，因为它使对象层次结构更加明显。在实际项目中，您显然会在代码中执行此操作，例如创建或加载3D网格（我们要显示的对象）。

让我们从最终的XAML开始吧。以下是Window1.xaml文件的完整内容：

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<Window x:Class="SimpleCube.Window1"     xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"     xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"     Title="Window1" Height="398" Width="608"     <Grid>         <Viewport3D Name="viewport3D1">             <Viewport3D.Camera>                 <PerspectiveCamera x:Name="camMain" Position="6 5 4" LookDirection="-6 -5 -4">                 </PerspectiveCamera>             </Viewport3D.Camera>             <ModelVisual3D>                 <ModelVisual3D.Content>                     <DirectionalLight x:Name="dirLightMain" Direction="-1,-1,-1">                     </DirectionalLight>                 </ModelVisual3D.Content>             </ModelVisual3D>             <ModelVisual3D>                 <ModelVisual3D.Content>                     <GeometryModel3D>                         <GeometryModel3D.Geometry>                             <MeshGeometry3D x:Name="meshMain"                                 Positions="0 0 0  1 0 0  0 1 0  1 1 0  0 0 1  1 0 1  0 1 1  1 1 1"                                 TriangleIndices="2 3 1  2 1 0  7 1 3  7 5 1  6 5 7  6 4 5  6 2 0  2 0 4  2 7 3  2 6 7  0 1 5  0 5 4">                             </MeshGeometry3D>                         </GeometryModel3D.Geometry>                         <GeometryModel3D.Material>                             <DiffuseMaterial x:Name="matDiffuseMain">                                 <DiffuseMaterial.Brush>                                     <SolidColorBrush Color="Red"/>                                 </DiffuseMaterial.Brush>                             </DiffuseMaterial>                         </GeometryModel3D.Material>                     </GeometryModel3D>                 </ModelVisual3D.Content>             </ModelVisual3D>         </Viewport3D>     </Grid> </Window>

这里的基本思想是我们需要一个Viewport3D对象，它包含渲染立方体所需的一切。显示Viewport3D及其子对象的简化结构是：

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Viewport3D     ModelVisual3D   (defines lighting)         DirectionalLight     ModelVisual3D   (defines object to render)         GeometryModel3D             MeshGeometry3D             DiffuseMaterial

以下是每个对象负责的内容：

• Viewport3D - 渲染3D内容的地方
• ModelVisual3D - 视口包含的3D对象，可以是灯光或几何
• DirectionalLight - 在特定方向照射的光
• GeometryModel3D - 一个3D几何对象
• MeshGeometry3D - 定义3D对象的三角形集
• DiffuseMaterial - 用于渲染3D对象的材质，例如画笔

也许这些类中最有趣的是MeshGeometry3D。“网格”基本上由一系列三角形组成，通常所有三角形都连接起来形成您想要渲染的3D对象。所述MeshGeometry3D对象通过指定一系列的点，然后三角形的集合定义了一个网格。点集合表示网格中的所有顶点，并由Positions属性定义。存储在TriangleIndices属性中的三角形是根据点使用索引到Positions集合中定义的。

起初这似乎有点奇怪。为什么不定义一组三角形，每个三角形由三个点组成？为什么将点定义为单独的集合，然后通过引用点来定义三角形？答案是该方案允许在多个三角形中重复使用单个点。

在我们的例子中，绘制一个立方体，我们为立方体的八个顶点定义了八个点。下图显示了从0到7编号的点，与我们将它们添加到位置的顺序相匹配。立方体的左后角位于（0,0,0）。

定义点后，我们定义构成表面立方体的12个三角形 - 每个面两个三角形。我们通过仅列出构成三角形的三个点的索引来定义每个三角形。

注意我们列出每个三角形的索引的顺序也很重要。该顺序指示垂直于三角形的向量的方向，该向量指示我们可以看到的三角形的哪一侧。规则是：当您查看三角形的可见面时，逆时针添加顶点。

除了网格，我们还定义了用于渲染立方体的材质。在这种情况下，它是一个DiffuseMaterial，它允许用简单的画笔绘制立方体的表面。

我们还需要在我们的场景中添加一个摄像头，通过指定它的位置以及它所在的方向。为了看到我们的立方体，我们将摄像机置于（6,5,4），然后设置其LookDirection，向量，到（-6，-5，-4），使它回头看原点。

最后，为了看到立方体，我们需要照明。我们定义了一个单独的光源，它是一个DirectionalLight - 一个没有位置但只是在特定方向投射光线的光。

最终结果是一个简单的红色立方体。