模型和骨骼動畫僅僅是開啟3D游戲的敲門磚，置入基於攝像機的場景設計方能呈現最完美的3D游戲。本節，我們依舊從簡單着手，一步步創建基於模型的3D游戲場景。
《XNA4.0學習指南(中文)》是一本絕對值得一看的好書，對於3D游戲的基礎知識、概念以及簡單應用講解非常全面。比如書中提到關於XNA內置了創建攝像機的方案代碼，根據該提示我們便可輕松實現一個名為Camera3D的類：
3D攝像機
/// 3D攝像機
/// </summary>
public sealed class Camera3D : Object3D {
public Matrix View { get; set; }
public Matrix Projection { get; set; }
public Vector3 Target { get; set; }
public Vector3 Up { get; set; }
public float Near { get; set; }
public float Far { get; set; }
/// <summary>
/// 獲取或設置視角模式
/// </summary>
public ViewModes ViewMode { get; set; }
public Camera3D(ContentManager content, GraphicsDevice device, Vector3 position, Vector3 target, Vector3 up, float near, float far) :
base(content, device) {
this.Position = position;
this.Target = target;
this.Up = up;
this.Near = near;
this.Far = far;
}
/// <summary>
/// 更新以3D角色為中心的視口
/// </summary>
/// <param name="role3D"></param>
public void UpdateViewPort(Role3D role3D) {
if (role3D != null) {
Vector3 center = role3D.Position;
switch (ViewMode) {
case ViewModes.FirstPerson:
SetViewPort(center, - 5, - 10, role3D.Eye - 10, role3D.Eye - 10); break;
case ViewModes.ThirdPersonHeadlook:
SetViewPort(center, 30, - 410, role3D.Eye, role3D.Eye - 130); break;
case ViewModes.ThirdPersonOverlook:
SetViewPort(center, role3D.Eye + 80, 0, role3D.Eye + 100, 0); break;
}
}
}
/// <summary>
/// 從(0,y1,a)向(0,y2,b)方向看,其中a,b調節遠近,y1,y2調節高度,Scale伸縮攝像機
/// </summary>
/// <param name="center"> 參照物中心位置 </param>
/// <param name="a"> Position的Z位置 </param>
/// <param name="b"> Target的Z位置 </param>
/// <param name="y1"> Position的Y位置 </param>
/// <param name="y2"> Target的Y位置 </param>
void SetViewPort(Vector3 center, float a, float b, float y1, float y2) {
a *= Scale;
b *= Scale;
float x1 = ( float)(a * Math.Sin(RotationY));
float z1 = ( float)(a * Math.Cos(RotationY));
float x2 = ( float)(b * Math.Sin(RotationY));
float z2 = ( float)(b * Math.Cos(RotationY));
Position = center + new Vector3(x1, y1, z1);
Target = center + new Vector3(x2, y2, z2);
}
/// <summary>
/// 更新攝像機的視圖矩陣和投影矩陣
/// </summary>
public override void Update(GameTimerEventArgs e) {
View = Matrix.CreateLookAt(Position, Target, Up) ;
Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.PiOver4,
device.Viewport.AspectRatio,
Near, Far);
}
}
攝像機是我們觀查3D世界的窗口，很多游戲開發者會親切的稱之為“上帝之眼”。毫不誇張的說，有了它，市面上一切3D游戲視覺設定都能隨意實現。
比如“第一人稱視角”的RPG和FPS，經典代表作有《魔法門》，《反恐精英》等：
第一人稱視角的最大特點是玩家置入感強，屏幕就好比玩家的眼睛，玩家通過屏幕看去仿佛置身其中，身臨其境般感覺，非常真實。
當然，在此基礎上又進化出來了“第三人稱平視”視角，該視角很好的規避了“第一人稱視角”中存在的視覺死角以及容易產生眩暈等問題，動作感及玩家操控體驗更強，逐漸成為3D游戲，尤其是動作和射擊類3D游戲的主流視角。
經典代表作有ACT《鬼泣》和TPS《全球使命》等：
而“第三人稱俯視”視角則是我們最最常見的游戲視角，該視角非常有利於玩家時刻觀察大范圍周邊環境，視覺面廣，立體感強，操作尤為爽快。應該感謝網游，使之能夠成為目前絕大多數玩家最鍾愛的3D(2.5D)游戲視角模式。經典游戲耳熟能詳，舉不勝舉，比如ARPG《暗黑破壞神》和SLG《英雄無敵》：
總體來說，游戲視角的選取應該符合游戲本身的性質以及匹配游戲的核心玩法，像《刺客信條》等神作，為了在不同動作、環境時得到最好的玩家操控體驗，采用了極為復雜的動態視角切換技術。當然還有比如《上古卷軸5》和《輻射3》等大作，為了不失去任何玩家，系統可根據玩家自身適應性與操作習慣選擇相應的特定視角等等。
通過對以上案例的分析，目的只想向大家傳遞一個思想：開發3D游戲若能很好的把握住攝像機的運作原理，對於3D游戲場景設計來說，一切都是小Case。
接下來，為了讓大家更進一步理解3D攝像機，以上一節中的骨骼動畫角色作為主角，以3DMAX導出的FBX格式建築模型模擬游戲實際場景，再根據之前創建的攝像機代碼，通過修改其中的Position和Target兩個關鍵參數即可調節出任意3D視角：
當我們將攝像機置於主角的眼睛位置(很多射擊類游戲會將攝像機置於角色胸口處，這樣角色的雙手及手中的武器都能清晰可見)，並同時看向主角的正前方時，此時便形成了“第一人稱視角”(通常我們會在屏幕正中心放置一個十字准心，用於方向與目標的定位)：
當攝像機置於主角身邊某處(比如正后方)並穿過主角看向前方，同時僅作圍繞主角的垂直方向旋轉時，便形成了“第三人稱平視”視角：
將攝像機固定於主角的上空，並呈一定角度的傾斜對准主角腳底俯視時，便形成了“第三人稱俯視”視角：
其實很簡單對吧，不妨將攝像機看作是我們的游戲屏幕，那么各類視角的實現其實都不過如此。
最后，為了配合Windows Phone等移動設備獨特的操作方式，按照游戲玩家們的傳統習慣，即左手控制角色移動，右手控制行為指令；那么我們便可創建出一個名為Controller的“虛擬拇指搖桿控制器”類，並分別置於屏幕左右兩邊：
虛擬拇指搖桿
/// 基於虛擬拇指搖桿的控制器
/// </summary>
public sealed class Controller : Object2D {
Texture2D rtexture, ltexture, backStick;
const int maxThumbstickDistance = 50;
const int distanceThumbsticks = 50;
Vector2 rightCornerPosition, leftCornerPosition;
Vector2 rightBackStick, leftBackStick;
Vector2 rightPosition, leftPosition;
Vector2 rightThumbstickCenter, leftThumbstickCenter;
public Controller(ContentManager content, Vector2 size)
: base(content) {
backStick = content.Load<Texture2D>( " Image/BackgroundStick ");
rtexture = content.Load<Texture2D>( " Image/RStick ");
ltexture = content.Load<Texture2D>( " Image/LStick ");
Vector2 middleTexture = new Vector2(rtexture.Width / 2, rtexture.Height / 2);
rightThumbstickCenter = new Vector2(size.X - distanceThumbsticks - middleTexture.X, size.Y - distanceThumbsticks - middleTexture.Y);
leftThumbstickCenter = new Vector2(distanceThumbsticks + middleTexture.X, size.Y - distanceThumbsticks - middleTexture.Y);
rightCornerPosition = rightThumbstickCenter - middleTexture;
leftCornerPosition = leftThumbstickCenter - middleTexture;
rightBackStick = rightCornerPosition - new Vector2(distanceThumbsticks, distanceThumbsticks);
leftBackStick = leftCornerPosition - new Vector2(distanceThumbsticks, distanceThumbsticks);
}
/// <summary>
/// 獲取或設置操作模式(精確度)
/// </summary>
public ControlModes ControlMode { get; set; }
/// <summary>
/// 獲取或設置左側虛擬拇指搖桿位置
/// </summary>
public Vector2 LeftThumbstick {
get {
// 縮放向量計算觸摸位置的中心,縮放最大搖桿距離
Vector2 l = (leftPosition - leftThumbstickCenter) / maxThumbstickDistance;
// 如果長度大於1,轉化為單位矢量
if (l.LengthSquared() > 1f) { l.Normalize(); }
return l;
}
}
/// <summary>
/// 獲取或設置右側虛擬拇指搖桿位置
/// </summary>
public Vector2 RightThumbstick {
get {
Vector2 l = (rightPosition - rightThumbstickCenter) / maxThumbstickDistance;
if (l.LengthSquared() > 1f) { l.Normalize(); }
return l;
}
}
public override void Update(GameTimerEventArgs e) {
TouchLocation? leftTouch = null, rightTouch = null;
TouchCollection touches = TouchPanel.GetState();
foreach (TouchLocation touch in touches) {
switch (ControlMode) {
case ControlModes.Accurate:
if (Math.Pow((touch.Position.X - leftThumbstickCenter.X), 2) + Math.Pow((touch.Position.Y - leftThumbstickCenter.Y), 2) <= Math.Pow(backStick.Width / 2, 2)) {
leftTouch = touch;
leftPosition = touch.Position;
continue;
}
if (Math.Pow((touch.Position.X - rightThumbstickCenter.X), 2) + Math.Pow((touch.Position.Y - rightThumbstickCenter.Y), 2) <= Math.Pow(backStick.Width / 2, 2)) {
rightTouch = touch;
rightPosition = touch.Position;
continue;
}
break;
case ControlModes.Rough:
if (touch.Position.X <= TouchPanel.DisplayWidth / 2 && touch.Position.Y >= TouchPanel.DisplayHeight / 3) {
leftTouch = touch;
leftPosition = touch.Position;
continue;
}
if (touch.Position.X > TouchPanel.DisplayWidth / 2 && touch.Position.Y >= TouchPanel.DisplayHeight / 3) {
rightTouch = touch;
rightPosition = touch.Position;
continue;
}
break;
}
if (leftTouch.HasValue && rightTouch.HasValue) { break; }
}
if (!leftTouch.HasValue) { leftPosition = leftThumbstickCenter; }
if (!rightTouch.HasValue) { rightPosition = rightThumbstickCenter; }
}
public override void Draw(GameTimerEventArgs e, SpriteBatch spriteBatch) {
if (RightThumbstick.Length() > 0) {
spriteBatch.Draw(backStick, rightBackStick, Color.White);
}
spriteBatch.Draw(rtexture, rightCornerPosition + RightThumbstick * distanceThumbsticks, Color.White);
if (LeftThumbstick.Length() > 0) {
spriteBatch.Draw(backStick, leftBackStick, Color.White);
}
spriteBatch.Draw(ltexture, leftCornerPosition + LeftThumbstick * distanceThumbsticks, Color.White);
}
}
}
在本節的Demo中，左手遙控桿用於移動角色。需要說明一點，基於XNA右手坐標系下，一個場景模型從3DMAX中默認坐標系中導入進游戲，角色若要在其表面上移動，改變的不是X、Y值，而是X、Z值，Y值代表實際高低深度，這與后面章節將要講到的HeightMap有很大區別：
右手遙控桿則用來旋轉攝像機和角色(模擬PC中的鼠標右鍵按住不放時的場景旋轉功能)，實際游戲開發中大家可以在此基礎上作更進一步設計，比如單擊、雙擊、長時按壓以實現主角攻擊、射擊、特技、魔法等行為，使得遙控桿功能得以最大化，滿足游戲更多的操控需求：
本節源碼中集成了EngineNine源碼的核心部分，源碼下載地址：(WP)SLXnaGame2
手記小結：本節主要講解了基於不同視角的3D場景搭建以及傳統的基於遙控桿的游戲操控功能實現，也算是非常簡單的3D游戲開發入門級場景設計知識。后續章節我將在本節源碼的基礎上進行深度拓展，通過搭建出各種類型的經典3D游戲Demo案例向大家展示SL.XNA在跨平台3D游戲開發方面的強大與高效，敬請關注。