// (значения <О являются недопустимыми) DWORD dwButtons;// I="кнопка" активна (нажата) ) _3DINPUTSTATE;

Как видно из листинга, значения шести основных параметров лежат в интервале от -1,0 до 1,0. Кроме того, в структуре присутствует член dPov, определяющий направление, в котором вы смотрите, - вперед, влево, вправо и т. д. (на некоторых джойстиках имеется специальная кнопка для выбора направления). Значение dPov представляет собой угол в градусах, измеряемый от направления <вперед>.

Контроллер задает скорость и углы крена, атаки и тонгажа по входным значениям параметров z, x, у и и соответственно. Для повышения чувствительности я применил масштабные коэффициенты, значения которых были определены эмпирическим путем.

Если вы захотите усложнить управление летящим объектом, попробуйте убрать комментарии из строк, в которых углы атаки и крена умножаются на скорость.

После определения текущей скорости и величины смещения объекта, следующим шагом является применение поворотов к фрейму. Для этого мы вызываем функцию AddRotation и указываем, что поворот должен быть выполнен до текущего преобразования. Это необходимо для того, чтобы объект вращался вокруг собственной оси, а не вокруг оси макета.

Завершающий шаг - перемещение объекта в новое положение. Сначала мы вызываем функцию GetDirection, чтобы получить вектор направления объекта (то есть направление, в котором он летит). Затем вектор направления умножается на скорость - их произведение равно величине смещения от текущего положения объекта. Наконец, мы определяем текущее положение объекта, прибавляем к нему смещение и переносим объект в новое положение.

Возможно, вы обратили внимание на то, что в программе используются версии функций GetDirection, GetPosition и SetPosition, в которых значения x, у и z

Устройство ввода

145

заданы в виде отдельных аргументов, а не в виде объекта C3dVector. Никакой особой причины для этого нет, и вы вполне можете в качестве упражнения переписать данные функции с использованием аргументов-векторов.

Последнее замечание: скорость перемещения в нашем случае не является постоянной. Функции обновления вызываются в периоды пассивной работы приложения, а количество времени, которое требуется для перерисовки макета, зависит от взаимного расположения объектов. Если вы захотите добиться постоянной скорости перемещения, придется пойти более сложным путем - например, измерять текущее время функцией timeGetTime (объявленной в файле Mmsystem.h) и определять смещение каждого объекта в зависимости от времени.

Самостоятельно движущиеся объекты

Контроллер полета способен привести объект в движение, однако все равно вам приходится непрерывно управлять его перемещением. Лично я не люблю подолгу сидеть за рулем, поэтому разработал несколько примеров того, как заставить объекты самостоятельно двигаться по фиксированной траектории.

Первый пример, находящийся в каталоге Cruise, приводит в движение камеру, чтобы создать иллюзию кругового полета на самолете вокруг горы. На рис. 6-6 изображен внешний вид экрана приложения (кроме того, на вкладке имеется цветная иллюстрация).

Рис. 6-6. Полет над холмами

Перед тем как писать это приложение, я нарисовал план местности на миллиметровке, обозначив на нем границы всех холмов. Затем я вручную закодировал все вершины и данные граней для создания ландшафта. Не стану приводить здесь фрагмент исходного текста, поскольку он состоит лишь из длинного массива вершин, за которыми следует не менее длинный список данных граней. При желании можете найти его в файле MainFrm.cpp в каталоге Cruise.

146

Глава 6. Перемещение объектов в макете

Кроме того, я вручную изобразил небольшой самолет и наложил на ландшафт текстуру, чтобы придать ему более привлекательный вид (создание и применение текстур рассмотрено в главе 8). Последним этапом в создании макета стала установка камеры в начальной позиции и увеличение ее обзорного поля для получения более широкой панорамы:

BOOL CMainFrame::SetScene() t

// Задать траекторию полета камеры m_vCamera = C3dVector(5, 5, 0);

m_dRadius = 5.0;

// Задать обзорное поле m_pScene->SetCameraField (1.5) ;

}

Траектория выбирается таким образом, чтобы камера вращалась вокруг заданной точки. На рис. 6-7 изображено движение камеры в нашем макете.

Рис. 6-7. Траектория полета камеры

Все, что осталось сделать, - организовать совместное перемещение камеры и самолета при каждой итерации:

BOOL CMainFrame::Update(double d)

(

// Обновить положение камеры C3dMatrix r;

r.Rotate(0, 2.0, 0) ;

m vCamera = r * m vCamera;

m_pScene->SetCameraPosition (m_vCamera) ;

// Задать верхний вектор C3dVector vu(0, 1, 0) ;

// Построить вектор направления C3dVector vf = m_vCamera * vu;

m_p3cene->SetCameraDirection (vf, vu) ;

// Задать положение самолета относительно камеры r.Rotate(0, 20, 0);

C3dVector vp = r * m vCamera;

m_pPlane->SetPosition(vp) ;

// Задать направление C3dMatrix rp;

rp.Rotate(0, 0, 10); // Слегка покачаем крьшьями vu = rp * vu;

vf = vp * vu;

m_pPlane->SetDirection (vf, vu) ;

return m_wnd3d.Update(TRUE);

)

Текущее положение камеры хранится в объекте C3dVector. Для определения ее нового положения вектор умножается на матрицу поворота. Затем камера переносится на новое место - но это еще не все. Необходимо изменить ориентацию камеры, чтобы она по-прежнему была направлена по касательной к окружности. Чтобы вычислить новое направление камеры, мы умножаем (векторно) верхний вектор (vu) на вектор положения камеры (m_vCamera). Вектор-результат совпадает с вектором направления камеры (рис. 6-8).

Рис. 6-8. Вычисление вектора направления камеры 148 SUSy Глава 6. Пеоемешение объеет-ов в мякртр

Векторное произведение оказывается очень полезным, когда требуется найти вектор, перпендикулярный плоскости, которая определена двумя другими векторами, как в нашем случае.

Последнее, что осталось сделать, - вычислить положение и направление маленького самолета, летящего перед камерой. Самолет перемещается по той же траектории, что и камера, однако он на несколько градусов опережает камеру. Чтобы определить положение самолета, мы берем вектор положения камеры и поворачиваем его чуть дальше, пользуясь для этого другой матрицей (г). При определении ориентации самолета я сначала вычислял векторное произведение точно так же, как и для камеры. Однако мне показалось, что смотреть на самолет, который идеально ровно летит впереди камеры, довольно скучно. Я слегка повернул вектор вверх, чтобы создать иллюзию покачивания самолета. Эффект не очень впечатляющий, но зато легко реализуемый.

Относительное движение

Наше следующее приложение имитирует часовой механизм, состоящий из нескольких частей, которые находятся в непрерывном движении по отношению друг к другу. На рис. 6-9 изображен внешний вид окна приложения, находящегося в каталоге Clock (на вкладке имеется цветная иллюстрация).

Рис. 6-9. Часовой механизм

Механизм состоит из трех вращающихся стержней. К центральному стержню прикреплена минутная стрелка и небольшая шестеренка. Ко второму стержню, охватывающему часть центрального, прикреплена часовая стрелка и большая шестеренка. На третьем стержне имеются две шестеренки, большая и маленькая, которые сцеплены с шестеренками для двух стрелок - минутной (центральный стержень) и часовой (внешний стержень).

149

Относительное движение

Когда я впервые попытался создать это приложение, то изобразил шестеренки в виде дисков, и на <все про все> у меня ушло около часа. Отладка работы шестеренок потребовала уже целых трех часов! Фрагмент кода, в котором конструируется данный механизм, выглядит довольно просто. Сначала мы создаем стержни и присоединяем к ним шестеренки и стрелки в качестве фреймов-потомков. Затем начинаем вращать стержни. Я подобрал частоту вращения таким образом, чтобы создать впечатление, будто механизм действительно приводится в действие шестеренками. Если внимательно присмотреться, можно заметить, что иллюзия получилась не полной.

Чтобы весь часовой механизм вращался в окне, я создал фрейм, являющийся родительским по отношению ко всем трем стержням. Когда этот фрейм поворачивается вокруг оси у, изображение работающего механизма также начинает вращаться (наблюдательные читатели могли заметить, что передаточный коэффициент шестеренок составляет 4:1 вместо более привычного 12:1, как в большинстве часов). Давайте рассмотрим фрагмент файла MainFrm.cpp, в котором создается стержень с минутной стрелкой. Два других стержня определяются аналогичным образом:

BOOL CMainFrame::SetScene() (

// Создать часовой механизм C3dFrame clock;

clock.Create(m_pScene) ;

double dSpin = -0.1;

// Создать стержень с минутной стрелкой C3dFrame si;

si.Create(Sclock) ;

C3dShape rl;

rl.CreateRod(0, 0, -0.5, О, О, 10, 0.4, 16);

rl.SetColor(0, 0, 1);

sl.AddChild(Srl) ;

// Присоединить минутную стрелку CHand bighand(lO) ;

sl.AddChild(Sbighand) ;

bighand.SetPosition(0, 0, 0) ;

// Присоединить шестеренку CGear gl(1.5, 1.5, 8) ;

sl.AddChildf&gl) ;

gl.SetPosition(0, 0, 5.5);

// Привести стержень во вращение sl.SetRotation(0, 0, 1, dSpin);

}

150 Я>:'?' Глава 6. Перемещение объектов в макете

Фрейм стержня создается как потомок по отношению к фрейму всего механизма. Затем к фрейму стержня присоединяется цилиндрический объект, который является его визуальным представлением. Минутная стрелка создается как объект класса CHand, производного от CSdShape, который мы рассмотрим чуть позже. Шестеренка тоже является объектом отдельного класса CGear, производного от CSdShape, и точно так же присоединяется к фрейму стержня. Последнее, что осталось сделать, - привести фрейм во вращение функцией C3dFrame::SetRotation.

Стрелки создаются из двух цилиндров и конуса:

CHand::CHand(double 1)

{

CreateRod(0, 0, О, О, О, 0.5, 1, 16);

SetColor(l, 1, 0);

CSdShape r;

r.CreateRod(0, 0, 0.25, 0, 1-3, 0.25, 0.20, 16);

r.SetColor(0, 0, 1);

AddChild(&r) ;

CSdShape с;

c.CreateCone(0, 1-3, 0.25, 0.75, TRUE, 0, 1, 0.25, 0, FALSE, 16);

c.SetColor(l, 1, 0);

AddChild(Sc) ;

}

С шестеренками дело обстоит несколько сложнее. Внешний и внутренний радиус зубцов определяется двумя окружностями. Затем окружности разбиваются на части по числу зубцов, что и дает нам положения вершин (рис. 6-10). Генерация списка данных для внешних граней зубцов завершает первую стадию создания фигуры.

Рис. 6-10. Конструирование зубцов шестеренки

При создании боковых граней шестеренки используются нормали, чтобы грани воспроизводились в виде плоских поверхностей. Если не задавать нормали, механизм визуализации скругляет стороны шестеренок, и на их гранях появляют-

Относитепьное лвижймий Ш^ 151

ся какие-то странные треугольные ячейки. Разумеется, за пять минут работы с Autodesk 3D Studio можно было бы создать идеальные шестеренки и без этого кода:

CGear::CGear(double r, double t, int teeth)

{

double twopi = 6.28318530718;

double rl = r - 0.3;

double r2 = r + 0.3;

int nFaceVert = teeth * 4;

int nVert = nFaceVert * 2;

D3DVECTOR* Vertices = new D3DVECTOR[nVert];

D3DVECTOR* pv = Vertices;

double da = twopi / (teeth * 4);

double a = 0;

for (int i = 0; i