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WPF 的 Newton 游戏动力学扩展（第 2 部分）- 使用 Blender 和 3D Xaml 编辑器基础建模

Leslie Godwin
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2008年8月26日

CPOL

16分钟阅读

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使用 Blender 创建 WPF 场景，并导出到 3D Xaml 编辑器进行微调。

有了这个，你就可以… 10 秒概览

  • 使用一个很棒的 3D 建模软件 Blender 为 WPF 创建 3D 场景…
  • 在实时 3D 物理环境中玩转模型…
  • 编写你一直秘密想要写的下一代 Amazing World Game…
  • 把你的麦片和牛奶洒在键盘上，看看这有多容易…

参考文献

要求

Visual Studio 2008 (用于编译项目)
.Net framework 3.0 (用于查看演示)

计划发表的文章

第一部分 - 基本概念和 Moon Lander 游戏详解。
第二部分 - 使用 Blender 进行建模，并使用 Xml 编辑器调整模型的 Xaml 以实现物理效果。 (本文)
*第三部分 - 更高级的导出示例，逐步构建 Moon Lander 对象。
*第四部分 - 更多关于起重机项目的内容。(仅使用 Xaml 创建机械臂。无需编码！)

* - 尚未撰写。

项目内容

项目源代码包中还有更多内容，例如更新的 Moon Lander 游戏以及 Xaml 编辑器使用的所有库，但这是与本文相关的精选内容列表。

项目在源代码包中的位置
Xaml 编辑器 /XamlEditor
Blender 脚本 /Blender
Blender 示例 /Examples/Blender Exporting/Basic_Export1
/Examples/Blender Exporting/Stacked_Item

引言

在我为 Newton Dynamics Extensions 系列撰写的首篇文章中，我涵盖了 Newton 库在 Xaml 标记中的基本用法，但在进一步探索之前，您需要创建更复杂的模型。创建精美模型最简单的方法是使用专业的 3D 建模工具，例如 Blender。

现在，仅仅将 Blender 中的 3D 场景导出到 Xaml 中的 Viewport3D 场景会有一个问题，那就是您几乎总会想要在输出文件中更改或添加额外信息，以便在应用程序中使用。但是，当您回到模型进行更改然后重新导出时会发生什么？您将丢失所有更改。(厄运的毛绒兔子…对吧？) 对。

这时 Xaml 编辑器就派上用场了。它允许您有一个源文件，打开它，查看您的模型树，指定一些要更改的信息，并将这些信息与源文件分开。在这种情况下，在一个 ".xaml-project" 文件中，所以当您稍后重新加载时，您的更改将再次应用。

本文将涵盖此过程的基础知识。我不会深入讲解 Blender 建模，因为互联网上有很多教程涵盖这方面内容。我将讲解您在 Blender 中需要做些什么来创建一个用户友好的模型。

WPF 目前还不够快，无法成为一个功能齐全的游戏引擎，它甚至不支持所有那些很酷的 Direct-X 功能，但是它绝对有一个可以轻松学习和实验想法的场所，然后您就可以开始编写您一直想写的那个很棒的游戏了。这个项目可以轻松地在 Blender 中构建模型并进行玩耍。

Blender

3D 应用程序 Blender 被用作对象建模器。该项目包含“Blender 到 XAML 导出器”，经过特别修改，以便更容易地在 Blender 中构建模型，并允许通过 (Xml 编辑器) 进行修改，以包含 Newton 标记扩展。

安装 Xaml 导出器

要将 Xaml 导出器脚本安装到 Blender 中
将 (source)/Blender/xaml_export.py 文件复制到 (Program Files)/Blender/.blender/scripts 文件夹，然后重新启动 Blender。
然后，您应该会在 File > Export 菜单中看到 "Xaml (.xaml) (Empty Mesh ...)" 菜单项。

兴趣点

  • 如果您想学习如何使用 Blender，请访问 www.blender.org - Tutorials 网站。它确实是一个非常酷的产品。它对传统的 GUI 交互有一些有趣的转折，直到您看完他们的教程，这些可能一开始并不明显。
  • 我刚开始的时候非常挣扎，但是如果您喜欢 GUI 设计，看到一个不同的视角会很好。Blender 具有一些有趣的 UI 交互功能和行为。
  • 嘿，它是免费的，并且值得您花时间。
如果您想学习 Blender，请先阅读 Blender: Noob to Pro 文章。

Xaml 编辑器

一个 3D 编辑器。该编辑器并非真正的设计器，而是一个操纵器。它允许您探索导出的 Xaml 文件，并提供 3D Gizmo 操纵器来更改您将添加到模型的 Newton 物理属性。它接受一个源 Xaml 文件，并允许您对其进行微调(通常是添加 Newton 扩展 Xaml 标记，但任何标记的添加也可以完成)。然后您可以实时玩转模型。(这是有趣的部分 :-)) 然后您可以将结果保存到应用程序中使用，将原始源和更改分开，让您可以回到您的 3D 软件，进行更改，然后将模型重新加载到您的 WPF 应用程序中。

兴趣点

  • 加载任何 Xaml 文件。
  • 当源文件更改时，它会自动重新加载源文件并更新所有视图。 当您在 Blender 中更新模型时，这非常方便。您将立即看到更改。
  • 您可以以树状视图的形式浏览 Xaml 场景，并在下方的 xml 编辑器中进行更改，以便合并到最终输出中。
  • 可以使用鼠标查看和导航 Xaml 场景。如果对象附加了物理属性，您将能够使用覆盖在模型上的 Gizmo 来更改它们。然后，这些更改将被保存回 ".xaml-project" 文件中经过微调的信息。
  • 我正在使用 SharpDevelop 项目的“Source Editor Control”用于我的语法高亮编辑器。您可以查看我的代码，了解如何在自己的项目中使用该编辑器。
  • 该编辑器还使用我编写的一个新的 MouseGesture 类来处理 **鼠标移动** 和 **鼠标抬起** 按钮消息。默认的 WPF 类仅处理 鼠标按下 消息。摄像机移动通过 WPF CommandBindings 控制，因此您可以轻松更改用于导航的 UI/键盘组合，而无需重新编译应用程序。(请参见 Themes 文件夹)

Blender 和 Xaml：完美的结合

用于此示例的文件可以在 (source)/Examples/Blender Exporting/Basic_Export1 文件夹中找到。
如果您打开 BasicScene.blend.xaml-project 文件，物理夹具已经完成，场景也已修正。您可以加载它并玩转模拟模型。
如果您更大胆，可以打开源文件 BasicScene.blend.xaml 并按照接下来的示例进行操作。

一些截图

通过查看 2 张截图，您可以看到一个简单的场景，其中包含 3 个立方体。上面的两个立方体被父级化到中间的立方体，并放置在其父体的上方和后方。

前正交视图



相机视图

此视图来自场景的相机。导出时，您看到的相机视图将被导出。(请参见下一张截图)



在 Xaml 编辑器中查看的场景

如果您点击场景并拖动鼠标，您可以围绕场景导航。尝试在拖动时按住 Ctrl 或 Alt 键。



场景节点探索

树状视图已展开，显示了相机、主视觉、其子对象和光源。

初览

Xaml 导出器将整个场景导出为 Viewport3D 类，导出场景相机、灯光和模型对象及其所有变换。
导出场景对象时，它会将所有顶级/根对象导出为 ModelVisual3D 对象。几何体将被导出为 Model3DGroup，并且默认情况下子对象将作为 Model3DGroup 对象导出到主视觉的 Model3DGroup 下。(在下一篇文章中，您将看到如何也将子对象导出为 Visuals)。

注意

您现有的任何 Viewport3D Xaml 文件也可以在编辑器中打开，但可能会遇到一些问题。目前，该编辑器仅通过 Blender 导出的文件数据进行了测试。

Blender 中的“Outliner”视图

Outliner 视图以漂亮的树状视图给出了您所有的场景节点，类似于 Xaml 编辑器，您将主要使用此视图来选择对象，然后再操纵它们。

  • A

    节点这部分代表对象的主要视觉部分。将 图标视为将导出的变换属性。它将帮助您推断场景如何转换为 WPF 场景。请注意，Camera 和 Lamp 被导出为具有 Transform 属性的 Xaml 元素，因此即使相机具有 Position 和 LookDirection 属性，对象的 Transform 属性也已设置。

  • B

    如果您在节点中看到 图标，则表示 Model3DGroup 在导出到 ModelVisual3D.Content 或 Model3DGroup 容器时将包含 GeometryModel3D。导出时，子对象被导出为 Model3DGroup 元素，Model3DGroup 元素将应用变换。

  • C

    Outliner 还将显示场景的结构。请看根对象 Cube 下面的 2 个 Cube.xxx 对象。默认情况下，此类型的场景将在根 ModelVisual3D 对象下创建一个大型 Model3DGroup 树结构。(请参见上面 Xml 编辑器的 Xml 树视图的屏幕截图)

XZY -> XYZ 变换顺序问题。


就在您认为一切都变得如此容易，并且哈哈哈哈，“3D 图形，我拥有它们”时，出现了一个障碍，嗯，也不是完全是障碍。
也许更像是一个……牙签。
如果您查看 Blender 中的“3D 视图”，您会注意到视图左下角的变换顺序图标。请注意 Z (蓝色) 和 X (红色) 表示 Blender 使用X 作为其左右变换轴，而Z 作为其上下变换轴。然而，WPF 使用X 作为左右，Y 作为上下，Z 作为前后变换轴。这会导致场景导入 Xaml 编辑器(或任何 WPF 应用程序)时，会在X 轴上旋转 +90 度。这个小小的“陷阱”将在下一节中进行探讨，当您将 Viewport3D 场景转换为 ModelVisual3D 场景时。

清理导入的场景。

好的，那么您如何导入一个原始场景并且它看起来不错。除了 3D 视图中有点奇怪的蓝色色调，似乎将场景一分为二。那是什么意思？(我的意思是蓝色是一种漂亮的颜色，但是当您编写您的“Cubes Of Death”游戏时，您可能想要一个红色调的场景。)

蓝色色调来自 Xaml 编辑器默认添加到场景的 Terrain。您正透过它，从其半透明的底部观看。然而，场景已导出并带有其奇怪的轴问题。(要移除地形，您可以选择 Dynamics > Terrain 菜单项。)
目前，您可以移动相机，一切看起来仍然正常。这是因为相机也已导出并带有奇怪的变换，因此场景的变换和相机的变换相互抵消了问题。

您 Xaml 模型的下一个演变步骤是将场景从 Viewport3D 元素转换为 ModelVisual3D 元素，然后可以将其动态加载到您应用程序的场景中。为此，请选择Edit > Remove Viewport 菜单项。如果您查看下一张截图并将其与 Blender 的相机视图进行比较，就会发现转换问题，因为视口的相机被 Xaml 编辑器添加的默认(正常 X,Y,Z 变换)场景相机所取代。请注意模型是如何被旋转的。

移除 Viewport 后的场景

截图是在缩回相机并稍微旋转以显示对象方向后拍摄的。
请注意，模型现在已旋转 90 度。您现在也可以看到 Terrain 看起来更像 Terrain 了。

注意： 默认情况下，Terrain 定位在 0,0,0 处(正好在您的模型的中心)，但是一旦物理连接建立，它会自动进行调整。

Xml 视图显示您的项目现在是 ModelVisual3D 场景，而不是 Viewport3D。请注意，相机已被移除，因为它属于viewport，但光源仍被保留。常规做法是删除 Blender 场景中的灯光，因为您的应用程序场景将拥有独立于模型的灯光设置，但是您可能希望有一个带有父级化到对象本身的灯光的模型，这也很容易做到。无论如何，Xaml 编辑器将在场景不包含任何灯光时管理默认灯光。

现在，要纠正旋转问题，编辑器项目中有一个名为 "Model Rotation" 的属性，您只需将其设置为 "1,0,0: -90"，它会将根元素下的所有顶级 ModelVisual3D 元素沿 X 轴旋转 -90 度。
注意： 这本可以只应用于根元素，但我希望根元素在导出时不受任何变换影响，因为它可能会附加到程序中的某些内容，并且可以简化处理模型 Transform 需要包含 Transform3DGroup 的任务。

为您的 Glory Cubes (或者曾经的 *Death* Cubes)注入生命

模型虽然令人印象深刻，但它静止不动，“毫无生命”。就像一只死鹦鹉。(如果我的晦涩引用太晦涩，请在 YouTube 上搜索“Monty Python Dead Parrot”。)

调整 Xaml

在我之前的文章 Newton Dynamics Game Dynamics - The Moon Lander Game 中，您已经看到了用于 Newton 附加属性的 Xaml，这些属性被添加到视口场景中，以赋予 Visual 以物理属性。

<ModelVisual3D newton:World.Body="ConvexBody3D">
    <ModelVisual3D.Content>
        <GeometryModel3D>
        ...
<ModelVisual3D />

正如您将看到的，这同样的效果将在 Xaml 编辑器中实现，但不是通过进入源代码，而是通过配置对您希望合并附加属性到现有 Xaml 的 Xaml 元素的更改。

在 “Xml” 选项卡中，选择根元素下的第一个模型视觉元素，然后选择 Dynamics > Xml > Add Body Node 菜单项。查看屏幕底部的 Xaml。


请注意，它已从 <current></current> 更改为您在屏幕截图中看到的内容。<current> 元素是一个伪元素。它通过将定义在 <current> 元素内的任何元素附加到源元素，或者将定义在 <current> 元素上的任何属性合并到源元素的属性中，来修改最终输出(在“View”选项卡中查看)。

所以，在源 Xaml 上
<ModelVisual3D>
    <ModelVisual3D.Content>
        ...
<ModelVisual3D />
以下 Xaml 调整
<current>
  <newton:World.Body>
    <newton:ConvexBody3D Mass="1" />
  </newton:World.Body>
</current>
或
<current newton:World.Body="ConvexBody3D">
<current />
将导致
<ModelVisual3D>
  <newton:World.Body>
    <newton:ConvexBody3D Mass="1" />
  </newton:World.Body>
<ModelVisual3D /;>
或
<ModelVisual3D newton:World.Body="ConvexBody3D">
    <ModelVisual3D.Content>
        ...
<ModelVisual3D />
被应用于最终输出。3D 视图显示最终输出，所以您所见即所得。

“物理，你拥有它们”

好了！物理已经添加(很简单，对吧？对。)
如果您现在返回 “View” 选项卡，您会看到 Terrain 已向下移动，并且 Cubes 已被华丽的线框图和时髦的黄色质心 Gizmo(就在模型中心)所装饰。
所有这些 Gizmo 闪光或装饰都是物理属性被设计器拾取的结果。去模拟！！

要开始模拟，请选择Dynamics > Start/Stop Simulation 菜单项。
您可以点击模型上的任意位置，使用Pick Force Gizmo 来拖动它。

要调整对象的“质心”，请点击对象中心的小黄色立方体，在点击时不要移动鼠标。当您松开按钮时，您会看到一个 Gizmo 允许您移动“质心”。点击箭头来移动对象。无论模拟是否打开，您都可以移动质心。看到物体对新的质量动力学做出反应非常酷。

尝试通过稍微向后移动质量来使物理模拟更准确，以使物体失去平衡。

注意： 我将在以后的文章中更详细地介绍我如何创建 3D 编辑器。

要重置模型，请转到 “Xml” 选项卡，然后返回 “View” 选项卡。

结论

好吧，好吧，我们还没完成，但一篇文章的长度有限，我还需要美容觉。我年纪大了，越来越需要它。相信我，下一篇文章不会花这么长时间才能发表。
嗯，你知道的……一旦我删除了所有被版主命令删除的脏话。说真的。Cubes……有时候需要脏话来形容它们。

我讨论了 Blender 导出的*基础*以及您需要注意的问题。我还简单介绍了调整的可能性。还有其他重要的场景，例如为更好的合并命名您的元素，以及导出到 <class>.xaml 文件以供您的 WPF 应用程序使用。这就是我为 Moon Lander 游戏所做的。

显然，罗马不是一天建成的，所以直到下一篇文章，它将从本文结束的地方继续。

历史

  • 2008-08-25 - 初次发布。(已删除脏话)
  • 2008-08-27 - 修复了许多可怕的错别字。我真是太特别了。
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