WPF 3D 模型旋转

更新时间：2022-08-15 11:05:51

WPF 是 Microsoft 在 Framework3.0 中支持的一种技术，它能作出很绚丽的界面，同时它也支持3D的操作。在3D操作主要包括平移(Translate)、旋转(Rotation)、缩放(Scale)。

本文中主要是讨论3D 模型的旋转。对于旋转操作可以采用旋转模型，通过模型的Transform属性来完成；也可以通过第一人称的摄像机通过旋转摄像机来完成旋转。当然处于对性能的考虑本文选择第二种方法的方式来旋转模型。

完成摄像机的旋转需要通过以下几个步骤：

1. 对于不同的模型，设置摄像机的位置(Position)，远焦距(FarPlaneDistance)，近焦距(NearPlaneDistance)，看的方向(LookDirection)，向上的向量(UpDirection)。

2. 旋转围绕的旋转抽和围绕旋转的中心。

首先，对于不同的模型放入到世界坐标中摄像机的位置肯定会不同。如何确定摄像机的位置呢？在XNA中XNA框架提供了一个SphereBounding的属性来获得模型的外切圆，从而得到了圆心。然而在WPF中却没有发现SphereBounding的身影。不过仔细想想，Microsoft 不可能在XNA中提供了计算外切圆的方法，在WPF中不可能不提供类似的方法。然后我们仔细寻找，你会发现在MeshGeometry3D有一个Bounds的属性，该属性是返回MesheGeometry3D的边界Rect3D。Rect3D表示一个三维矩形，也就是模型的外切矩形。

对于一个模型很有可能是由多个ModelVisual3D组成，这就预味着要把这些ModelVisual3D的外切矩形合并，好在在Rect3D中提供了Union方法(MSDN: 已重载。更新指定的 Rect3D 以反映该 Rect3D 与第二个指定 Rect3D 的联合)。最后通过对三维矩形的Size 和 Location 来计算出矩形的中心。

View Code

 1 private void UnionRect(ModelVisual3D model, ref Rect3D rect3D)
 2         {
 3             for (int i = 0; i < model.Children.Count; i++)
 4             {
 5                 var child = model.Children[i] as ModelVisual3D;
 6                 UnionRect(child, ref rect3D);
 7 
 8             }
 9             if (model.Content != null)
10                 rect3D.Union(model.Content.Bounds);
11         }

通过上面获得的中心和矩形的对角线来计算出矩形外切圆的半径。在本例中我们让模型围绕Y轴以自己为中心旋转，所以只需要通过中心点和半径来设置摄像机的Z或者X，通过设置摄像机的X和Z。这样就使得中心点 X,Z在同一个平面中，同时还在同一个圆形中，这样就是的摄像机的旋转围绕着圆点做圆心运动。

 public void MeasureModel(ModelVisual3D model)
        {
            var camera = _baseModel.Camera;
            var rect3D = Rect3D.Empty;
            UnionRect(model, ref rect3D);

            _center = new Point3D((rect3D.X + rect3D.SizeX / 2), (rect3D.Y + rect3D.SizeY / 2),
                                  (rect3D.Z + rect3D.SizeZ / 2));

            double radius = (_center - rect3D.Location).Length;
            Point3D position = _center;
            position.Z += radius * 1.2;
            position.X = position.Z;
            camera.Position = position;
            camera.LookDirection = _center - position;
            camera.NearPlaneDistance = radius / 100;
            camera.FarPlaneDistance = radius * 100;
        }

　　设置摄像机的相关属性后，接下来就该是对摄像机做旋转操作了。WPF中旋转提供了两个类AxisAngleRotation3D 和 QuaternionRotation3D。本例中我们选择最常用的AxisAngleRotation3D来完成。在AxisAngleRotation3D提供了CenterX，CenterY，CenterZ这几个属性，用来设置旋转围绕的中心，默认的中心点为(0,0,0)，本例中为了实现模型以自己为中心旋转，因此我们需要设置旋转中心。

public void Yaw(bool leftRight, double angleDeltaFactor)
        {
            var camera = _baseModel.Camera;
            var axis = new AxisAngleRotation3D(camera.UpDirection, leftRight ? angleDeltaFactor : -angleDeltaFactor);
            var rt3D = new RotateTransform3D(axis) { CenterX = _center.X, CenterY = _center.Y, CenterZ = _center.Z };
            Matrix3D matrix3D = rt3D.Value;
            Point3D point3D = camera.Position;
            Point3D position = matrix3D.Transform(point3D);
            camera.Position = position;
            camera.LookDirection = camera.LookDirection = _center - position;
        }

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