cocos2dx 3.x 相機機制


一,3.x相機使用方法:

  CCSize winSize=CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();

    Camera* camera=Camera::create();

    camera->setCameraFlag(CameraFlag::USER1);

    this->addChild(camera);

    sprite->setCameraMask(2);    //因為2 & CameraFlag::USER1 !=0,所以cameraMask=2與CameraFlag::USER1匹配,sprite將使用上面創建的camera

    Vec3 eyePosOld=camera->getPosition3D();

    Vec3 eyePos=Vec3(x,y,eyePosOld.z);

    camera->setPosition3D(eyePos);

  assert(eyePos.z>0);

    camera->lookAt(Vec3(eyePos.x,eyePos.y,0), Vec3(0, 1, 0));

注意,這里有個坑:camera->lookAt必須在camera->setPostion3D之后,因為lookAt中有一句

Vec3::subtract(this->getPosition3D(), lookAtPos, &zaxis),即相減得出相機空間z軸,

使用了getPosition3D。所以必須先設定好position3D再調lookAt才能得到正確結果。

參考:

http://www.cocos2d-x.org/news/344

cocos2d_tests - Camera3DTest.cpp

二,3.x與2.x相機的差別:

cocos2dx 3.x中的相機機制與cocos2dx 2.x中差別很大。

在2.x中每個節點都有camera,所以每個節點都有自己的局部view矩陣。矩陣堆棧將形如:(proj,view,model,view,model,...)

而在3.x中相機不是隸屬於節點的,而是全局的,所以節點沒有自己的局部view矩陣,只有一個起始的view矩陣,即矩陣堆棧將形如:(proj,view,model,model,model,...)

三,3.x相機實現原理:

前面已經看到,使用3.x相機關鍵有三點:

1,用戶自己創建相機並指定cameraFlag。

2,為節點指定與cameraFlg按位與不為0的cameraMask,則此節點即使用此相機。

3,相機可addChild到任意一個節點(盡量使用根節點)。

自定義相機的cameraFlag可取USER1~USER8,定義如下:

enum class CameraFlag

{

    DEFAULT = 1,

    USER1 = 1 << 1,

    USER2 = 1 << 2,

    USER3 = 1 << 3,

    USER4 = 1 << 4,

    USER5 = 1 << 5,

    USER6 = 1 << 6,

    USER7 = 1 << 7,

    USER8 = 1 << 8,

};

Node::setCameraMask(unsigned short mask, bool applyChildren)用來指定cameraMask,其第二個參數用來指明子節點是否遞歸地使用相同的mask,默認為true。要特別注意:node->setCameraMask(mask,true)只能使node的當前所有子節點的cameraMask設置為mask,但在此之后新添加的子節點則不會受影響(仍然是默認camera),需要記着手動進行設置,這里很容易被坑。又比如在Layer::init()里開頭寫了一句this->setCameraMask(mask,true)緊接着加了些子節點,那么要意識到這些子節點是不會被設置的,要么對每個子節點都手動調一次setCameraMask,要不就把this->setCameraMask寫到init函數的末尾。

不管camera被addChild到哪個節點,其都會被添加到Scene的_cameras成員中。如果Scene中任何一個節點都沒有添加用戶自定義相機,則scene的_cameras成員中只含有一個默認相機,就是Scene::_defaultCamera所引用的相機;如果Scene中某些節點添加了用戶自定義相機,則_cameras[0]是默認相機,其余元素是用戶相機。

至於camera是如何被添加到_cameras中的,邏輯在Camera的onEnter函數中,如下:

void Camera::onEnter()

{

    if (_scene == nullptr)

    {

        auto scene = getScene();

        if (scene)

            setScene(scene);

    }

    Node::onEnter();

}

void Camera::setScene(Scene* scene)

{

    if (_scene != scene)

    {

        //remove old scene

        if (_scene)

        {

            auto& cameras = _scene->_cameras;

            auto it = std::find(cameras.begin(), cameras.end(), this);

            if (it != cameras.end())

                cameras.erase(it);

            _scene = nullptr;

        }

        //set new scene

        if (scene)

        {

            _scene = scene;

            auto& cameras = _scene->_cameras;

            auto it = std::find(cameras.begin(), cameras.end(), this);

            if (it == cameras.end())

                _scene->_cameras.push_back(this);

        }

    }

}

下面解釋3.x是如何實現相機與節點通過cameraFlag/cameraMask值進行配對兒的:

只需看Scene::render(Renderer* renderer)函數:

void Scene::render(Renderer* renderer)

{

    auto director = Director::getInstance();

    Camera* defaultCamera = nullptr;

    for (const auto& camera : _cameras)

    {

        Camera::_visitingCamera = camera;

        if (Camera::_visitingCamera->getCameraFlag() == CameraFlag::DEFAULT)

        {

            defaultCamera = Camera::_visitingCamera;

            continue;

        }

        

        director->pushMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

        director->loadMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION, Camera::_visitingCamera->getViewProjectionMatrix());

        

        //visit the scene

        visit(renderer, Mat4::IDENTITY, 0);

        renderer->render();

        

        director->popMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

    }

    //draw with default camera

    if (defaultCamera)

    {

        Camera::_visitingCamera = defaultCamera;

        director->pushMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

        director->loadMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION, Camera::_visitingCamera->getViewProjectionMatrix());

        

        //visit the scene

        visit(renderer, Mat4::IDENTITY, 0);

        renderer->render();

        

        director->popMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

    }

    Camera::_visitingCamera = nullptr;

}

上面函數邏輯看起來寫得很墨跡,其實意思是:

對於這個Scene,用其_cameras中各相機分別render一遍。(不過它把默認相機的那遍render強制放到最后了,正是這個舉動使代碼變墨跡的)。

針對上面邏輯,需澄清下面兩個問題:

問題1,關於“_cameras中各相機分別render一遍”:

問題來了,假如_cameras里有十個相機,那么Scene就要render十遍,這不坑爹嗎?其實也不算很坑爹,因為每遍render只render與當前相機匹配的節點,所以總起來仍然是每個節點render一次(除非用戶人為地為某節點創建了兩個cameraFlg與此節點cameraMask相匹配的相機)。

從哪里可以看出每次render只render與當前相機匹配的節點呢?下面Node::visit(...)中的bool visibleByCamera = isVisitableByVisitingCamera()一句就是這個作用。

void Node::visit(Renderer* renderer, const Mat4 &parentTransform, uint32_t parentFlags)

{

    // quick return if not visible. children won't be drawn.

    if (!_visible)

    {

        return;

    }

 

    uint32_t flags = processParentFlags(parentTransform, parentFlags);

 

    // IMPORTANT:

    // To ease the migration to v3.0, we still support the Mat4 stack,

    // but it is deprecated and your code should not rely on it

    Director* director = Director::getInstance();

    director->pushMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);

    director->loadMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW, _modelViewTransform);

    

    bool visibleByCamera = isVisitableByVisitingCamera();

 

    int i = 0;

 

    if(!_children.empty())

    {

        sortAllChildren();

        // draw children zOrder < 0

        for( ; i < _children.size(); i++ )

        {

            auto node = _children.at(i);

 

            if ( node && node->_localZOrder < 0 )

                node->visit(renderer, _modelViewTransform, flags);

            else

                break;

        }

        // self draw

        if (visibleByCamera)

            this->draw(renderer, _modelViewTransform, flags);

 

        for(auto it=_children.cbegin()+i; it != _children.cend(); ++it)

            (*it)->visit(renderer, _modelViewTransform, flags);

    }

    else if (visibleByCamera)

    {

        this->draw(renderer, _modelViewTransform, flags);

    }

 

    director->popMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);

    

    // FIX ME: Why need to set _orderOfArrival to 0??

    // Please refer to https://github.com/cocos2d/cocos2d-x/pull/6920

    // reset for next frame

    // _orderOfArrival = 0;

}

 

bool Node::isVisitableByVisitingCamera() const

{

    auto camera = Camera::getVisitingCamera();

    bool visibleByCamera = camera ? (unsigned short)camera->getCameraFlag() & _cameraMask : true;

    return visibleByCamera;

}

問題2,關於“把默認相機的那遍render強制放到最后”:

不知道cocos團隊為何要這樣做,我還由於這個被坑了一次,經過如下:

我在layer上加了一個background sprite (zOrder=0),然后又加了一個layer2 (zOrder=1),其中layer2使用了自定義相機camera2。
本想讓layer2顯示在background sprite前面,但顯示結果卻是background會擋住layer2。
開始不解,然后去看引擎代碼,發現此結果是Scene::render(...)函數的邏輯造成:
Scene::render(...)的邏輯是先用自定義相機去渲染使用它的相應節點,最后再用default相機渲染使用它的相應節點。
所以導致無論zOrder怎么設,都會先渲染使用自定義相機的layer2,然后再渲染使用默認相機的background sprite。
於是為了能夠先渲染background sprite再渲染layer2,我只好又定義了一個camera1,讓background sprite改為使用camera1(並且保證camera1是在camera2之前加到Scene:: _cameras中,即camera1先於camera2加到場景中),這樣渲染效果就正常了。

 


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