Übersicht über 3D-Grafiken3-D Graphics Overview

Die 3-d-Funktion in Windows Presentation Foundation (WPF)Windows Presentation Foundation (WPF) ermöglicht es Entwicklern, zeichnen, umwandeln und Animieren von 3D-Grafiken in sowohl Markup- und prozeduralem Code.The 3-D functionality in Windows Presentation Foundation (WPF)Windows Presentation Foundation (WPF) enables developers to draw, transform, and animate 3-D graphics in both markup and procedural code. Entwickler können 2D- und 3D-Grafik Grafiken, um umfassende Steuerelemente zu erstellen, komplexe Illustrationen von Daten bereitstellen oder verbessern die benutzerfreundlichkeit der Schnittstelle einer Anwendung kombinieren.Developers can combine 2-D and 3-D graphics to create rich controls, provide complex illustrations of data, or enhance the user experience of an application's interface. 3-d-Unterstützung in WPFWPF dient nicht um eine voll funktionsfähige Spieleentwicklung Plattform bereitzustellen.3-D support in WPFWPF is not designed to provide a full-featured game-development platform. Dieses Thema enthält eine Übersicht über 3D-Grafiken Funktionen in der WPFWPF Grafiksystem.This topic provides an overview of 3-D functionality in the WPFWPF graphics system.

3D in einem 2D-Container3-D in a 2-D Container

In Inhalte von 3D-Grafiken WPFWPF in ein Element gekapselt Viewport3D, kann das Teil einer zweidimensionalen Elementstruktur sein.3-D graphics content in WPFWPF is encapsulated in an element, Viewport3D, that can participate in the two-dimensional element structure. Das Grafiksystem behandelt Viewport3D als ein zweidimensionales visuelles Objekt, in wie viele andere WPFWPF.The graphics system treats Viewport3D as a two-dimensional visual element like many others in WPFWPF. Viewport3D fungiert als Fenster – ein Anzeigebereich – in eine dreidimensionale Szene.Viewport3D functions as a window—a viewport—into a three-dimensional scene. Genauer gesagt handelt es sich um eine Oberfläche, auf die eine 3D-Szene projiziert wird.More accurately, it is a surface on which a 3-D scene is projected.

Verwenden Sie in einer herkömmlichen 2-D-Anwendung Viewport3D wie andere Containerelement wie Raster oder Canvas.In a conventional 2-D application, use Viewport3D as you would another container element like Grid or Canvas. Sie können zwar Viewport3D mit andere 2-D-Objekte im selben szenegraphen, Sie 2D- und 3D-Grafik Objekte innerhalb durchdringen können keinem Viewport3D.Although you can use Viewport3D with other 2-D drawing objects in the same scene graph, you cannot interpenetrate 2-D and 3-D objects within a Viewport3D. In diesem Thema liegt der Schwerpunkt auf zum Zeichnen von 3D-Grafiken innerhalb der Viewport3D.This topic will focus on how to draw 3-D graphics inside the Viewport3D.

3D-Koordinatenbereich3-D Coordinate Space

Die WPFWPF -Koordinatensystem für 2D-Grafiken befindet sich der Ursprung in der oberen linken Ecke des Renderingbereichs (in der Regel der Bildschirm).The WPFWPF coordinate system for 2-D graphics locates the origin in the upper left of the rendering area (typically the screen). Im 2D-System verlaufen die positiven Werte der x-Achse nach rechts und die positiven Werte der y-Achse nach unten.In the 2-D system, positive x-axis values proceed to the right and positive y-axis values proceed downward. Im 3D-Koordinatensystem jedoch der Ursprung in der Mitte des Renderingbereichs positiven Werte der x-Achse nach rechts aber die positiven Werte der y-Achse nach oben und die z positive Achsenwerte nach außen vom Ursprung befindet , auf den Betrachter.In the 3-D coordinate system, however, the origin is located in the center of the rendering area, with positive x-axis values proceeding to the right but positive y-axis values proceeding upward instead, and positive z-axis values proceeding outward from the origin, toward the viewer.

KoordinatensystemeCoordinate systems
Darstellungen herkömmlicher 2D- und 3D-KoordinatensystemeConventional 2-D and 3-D coordinate system representations

Der von diesen Achsen definierte Raum ist der feststehende Verweisrahmen für 3D-Objekte in WPFWPF.The space defined by these axes is the stationary frame of reference for 3-D objects in WPFWPF. Wenn Sie innerhalb dieses Raumes Modelle erstellen und Lichter und Kameras, um sie anzuzeigen, ist es hilfreich, diesen feststehenden Verweisrahmen oder „Weltenraum“ vom lokalen zu unterscheiden, den Sie beim Anwenden von Transformationen für jedes Modell erstellen.As you build models in this space and create lights and cameras to view them, it's helpful to distinguish this stationary frame of reference, or "world space," from the local frame of reference you create for each model when you apply transformations to it. Beachten Sie außerdem, dass Objekte im Weltenraum je nach der Kamera und den Einstellungen völlig anders oder überhaupt nicht angezeigt werden können. Die Position der Kamera ändert aber nicht die Position von Objekten im Weltenraum.Remember also that objects in world space might look entirely different, or not be visible at all, depending on light and camera settings, but the position of the camera does not change the location of objects in world space.

Kameras und ProjektionenCameras and Projections

Entwickler, die in 2-D arbeiten sind daran gewöhnt, zeichnende primitive Typen in einem zweidimensionalen Bildschirm positionieren.Developers who work in 2-D are accustomed to positioning drawing primitives on a two-dimensional screen. Bei der Erstellung einer 3D-Szene ist es wichtig zu beachten, dass Sie wirklich eine 2-D-Darstellung der 3D-Objekte erstellen.When you create a 3-D scene, it's important to remember that you are really creating a 2-D representation of 3-D objects. Da es sich bei eine 3D-Szene hängt von der Sicht des Betrachters aussieht, müssen Sie diese Perspektive angeben.Because a 3-D scene looks different depending on the onlooker's point of view, you must specify that point of view. Die Camera Klasse können Sie diese Perspektive für eine 3D-Szene zu angeben.The Camera class allows you to specify this point of view for a 3-D scene.

Eine weitere Möglichkeit, zu verstehen, wie eine 3D-Szene dargestellt wird, auf einer 2-D-Oberfläche wird, die die Szene als eine Projektion auf die Ansichtsoberfläche beschrieben.Another way to understand how a 3-D scene is represented on a 2-D surface is by describing the scene as a projection onto the viewing surface. Die ProjectionCamera können Sie verschiedene Projektionen und deren Eigenschaften so ändern Sie die 3-d-Modellen angeben.The ProjectionCamera allows you to specify different projections and their properties to change how the onlooker sees 3-D models. Ein PerspectiveCamera gibt eine Projektion an, die die Szene verkürzt.A PerspectiveCamera specifies a projection that foreshortens the scene. Das heißt, die PerspectiveCamera Fluchtpunktperspektive bereitstellt.In other words, the PerspectiveCamera provides vanishing-point perspective. Sie können die Position der Kamera im Koordinatenbereich der Szene, die Richtung und das Sichtfeld der Kamera und ein Vektor angeben, der die Richtung „nach oben“ in der Szene definiert.You can specify the position of the camera in the coordinate space of the scene, the direction and field of view for the camera, and a vector that defines the direction of "up" in the scene. Das folgende Diagramm veranschaulicht die PerspectiveCameradie Projektion.The following diagram illustrates the PerspectiveCamera's projection.

Die NearPlaneDistance und FarPlaneDistance Eigenschaften ProjectionCamera schränkt den Bereich der Kameraprojektion.The NearPlaneDistance and FarPlaneDistance properties of ProjectionCamera limit the range of the camera's projection. Da sich Kameras überall in der Szene befinden können, kann die Kamera auch innerhalb eines Modells oder sehr nah an einem Modell positioniert werden. Dies erschwert ordnungsgemäße die Unterscheidung von Objekten.Because cameras can be located anywhere in the scene, it's possible for the camera to be actually positioned inside a model or very near a model, making it hard to distinguish objects properly. NearPlaneDistance können Sie einen Mindestabstand zur Kamera angeben, jenseits derer keine Objekte gezeichnet werden.NearPlaneDistance allows you to specify a minimum distance from the camera beyond which objects will not be drawn. Im Gegensatz dazu FarPlaneDistance ermöglicht die Angabe eine Entfernung von der Kamera, jenseits derer Objekte nicht gezeichnet werden werden, der sicherstellt, dass die Objekte zu weit weg, um erkannt zu werden nicht in der Szene enthalten sind.Conversely, FarPlaneDistance lets you specify a distance from the camera beyond which objects will not be drawn, which ensures that objects too far away to be recognizable won't be included in the scene.

KamerasetupCamera setup
KamerapositionCamera position

OrthographicCamera Gibt eine orthogonale Projektion eines 3D-Modells verwendet, eine 2-D visuelle Oberfläche an.OrthographicCamera specifies an orthogonal projection of a 3-D model to a 2-D visual surface. Wie andere Kameras gibt es eine Position, Blickrichtung und die Richtung „nach oben“ an.Like other cameras, it specifies a position, viewing direction, and "upward" direction. Im Gegensatz zu PerspectiveCamerajedoch OrthographicCamera beschreibt eine Projektion, die keine perspektivische Verkürzung enthält.Unlike PerspectiveCamera, however, OrthographicCamera describes a projection that does not include perspective foreshortening. Das heißt, OrthographicCamera beschreibt ein Sichtfeld, dessen Seiten parallel, anstelle eines, dessen Seiten in einem Punkt der Kamera zu erfüllen.In other words, OrthographicCamera describes a viewing box whose sides are parallel, instead of one whose sides meet in a point at the camera. Die folgende Abbildung zeigt das gleiche Modell mithilfe von PerspectiveCamera und OrthographicCamera.The following image shows the same model as viewed using PerspectiveCamera and OrthographicCamera.

Orthografische und perspektivische ProjektionOrthographic and perspective projection
Perspektivische und orthografische ProjektionenPerspective and Orthographic Projections

Der folgende Code zeigt einige typische Kameraeinstellungen.The following code shows some typical camera settings.

// Defines the camera used to view the 3D object. In order to view the 3D object,
// the camera must be positioned and pointed such that the object is within view 
// of the camera.
PerspectiveCamera myPCamera = new PerspectiveCamera();

// Specify where in the 3D scene the camera is.
myPCamera.Position = new Point3D(0, 0, 2);

// Specify the direction that the camera is pointing.
myPCamera.LookDirection = new Vector3D(0, 0, -1);

// Define camera's horizontal field of view in degrees.
myPCamera.FieldOfView = 60;

// Asign the camera to the viewport
myViewport3D.Camera = myPCamera;
' Defines the camera used to view the 3D object. In order to view the 3D object,
' the camera must be positioned and pointed such that the object is within view 
' of the camera.
Dim myPCamera As New PerspectiveCamera()

' Specify where in the 3D scene the camera is.
myPCamera.Position = New Point3D(0, 0, 2)

' Specify the direction that the camera is pointing.
myPCamera.LookDirection = New Vector3D(0, 0, -1)

' Define camera's horizontal field of view in degrees.
myPCamera.FieldOfView = 60

' Asign the camera to the viewport
myViewport3D.Camera = myPCamera

Modell- und primitive GittertypenModel and Mesh Primitives

Model3D ist die abstrakte Basisklasse, die ein generisches 3D-Objekt darstellt.Model3D is the abstract base class that represents a generic 3-D object. Um eine 3D-Szene zu erstellen, benötigen Sie einige anzuzeigende Objekte und die Objekte, aus denen die szenengraph abgeleitet Model3D.To build a 3-D scene, you need some objects to view, and the objects that make up the scene graph derive from Model3D. Derzeit den WPFWPF unterstützt das Modellieren von Geometrien mit GeometryModel3D.Currently, the WPFWPF supports modeling geometries with GeometryModel3D. Die Geometry -Eigenschaft dieses Modell nimmt einen primitiven gittertyp.The Geometry property of this model takes a mesh primitive.

Um ein Modell zu erstellen, erstellen Sie zuerst einen primitiven Typen oder ein Gitter.To build a model, begin by building a primitive, or mesh. Ein 3-d primitiver Typ ist eine Auflistung der Vertices, die eine 3-d-Einheit zu bilden.A 3-D primitive is a collection of vertices that form a single 3-D entity. Die meisten 3D--Systeme bieten primitive Typen, die auf der einfachsten geschlossenen Figur modelliert: durch drei Vertices definiertes Dreieck.Most 3-D systems provide primitives modeled on the simplest closed figure: a triangle defined by three vertices. Da die drei Punkte eines Dreiecks auf derselben Ebene liegen, können Sie weiterhin Dreiecke hinzufügen, um komplexere Formen, die Gitter genannt werden, zu modellieren.Because the three points of a triangle are coplanar, you can continue adding triangles in order to model more complex shapes, called meshes.

Die WPFWPF 3D-System bietet derzeit die MeshGeometry3D -Klasse, sodass Sie jede beliebige Geometrie angeben; dies der Fall ist derzeit nicht unterstützt, die vordefinierte 3D-primitive Typen wie Kreise und kubische Formen.The WPFWPF 3-D system currently provides the MeshGeometry3D class, which allows you to specify any geometry; it does not currently support predefined 3-D primitives like spheres and cubic forms. Erstellen einer MeshGeometry3D durch Angabe einer Liste von dreieckvertices als dessen Positions Eigenschaft.Begin creating a MeshGeometry3D by specifying a list of triangle vertices as its Positions property. Jeder Vertex wird angegeben, wie eine Point3D.Each vertex is specified as a Point3D. (Geben Sie diese Eigenschaft in Extensible Application Markup Language (XAML)Extensible Application Markup Language (XAML) als eine Liste von Zahlen in Dreiergruppen an, die die Koordinaten der einzelnen Vertices darstellen.) Je nach Geometrie kann das Gitter aus mehreren Dreiecken bestehen, von denen einige dieselben Eckpunkte (Vertices) teilen.(In Extensible Application Markup Language (XAML)Extensible Application Markup Language (XAML), specify this property as a list of numbers grouped in threes that represent the coordinates of each vertex.) Depending on its geometry, your mesh might be composed of many triangles, some of which share the same corners (vertices). Um das Gitter ordnungsgemäß zu zeichnen, braucht WPFWPF Informationen darüber, welche Eckpunkte von welchen Dreiecken geteilt werden.To draw the mesh correctly, the WPFWPF needs information about which vertices are shared by which triangles. Stellen Sie diese Informationen durch Angabe einer Liste der Dreiecksindizes mit der TriangleIndices Eigenschaft.You provide this information by specifying a list of triangle indices with the TriangleIndices property. Diese Liste gibt an, in dem die Punkte im angegebenen, Reihenfolge der Positions Liste ein Dreieck bestimmen.This list specifies the order in which the points specified in the Positions list will determine a triangle.

<GeometryModel3D>
  <GeometryModel3D.Geometry>
          <MeshGeometry3D 
              Positions="-1 -1 0  1 -1 0  -1 1 0  1 1 0"
              Normals="0 0 1  0 0 1  0 0 1  0 0 1"
              TextureCoordinates="0 1  1 1  0 0  1 0   "
              TriangleIndices="0 1 2  1 3 2" />
      </GeometryModel3D.Geometry>
      <GeometryModel3D.Material>
          <DiffuseMaterial>
              <DiffuseMaterial.Brush>
                  <SolidColorBrush Color="Cyan" Opacity="0.3"/>
              </DiffuseMaterial.Brush>
          </DiffuseMaterial>
      </GeometryModel3D.Material>
  <!-- Translate the plane. -->
      <GeometryModel3D.Transform>
          <TranslateTransform3D
            OffsetX="2" OffsetY="0" OffsetZ="-1"   >
          </TranslateTransform3D>
      </GeometryModel3D.Transform>
  </GeometryModel3D>

Im vorherigen Beispiel das Positions Liste gibt acht Vertices zum Definieren einer würfelförmigen Gitters an.In the preceding example, the Positions list specifies eight vertices to define a cube-shaped mesh. Die TriangleIndices Eigenschaft gibt eine Liste von zwölf Gruppen mit drei Indizes an.The TriangleIndices property specifies a list of twelve groups of three indices. Jede Zahl in der Liste verweist auf ein Offset in die Positions Liste.Each number in the list refers to an offset into the Positions list. Z. B. die ersten drei Vertices, die gemäß der Positions Liste sind (1,1,0), (0,1,0) und (0,0,0).).For example, the first three vertices specified by the Positions list are (1,1,0), (0,1,0), and (0,0,0). Die ersten drei Indizes, die gemäß der TriangleIndices Liste sind 0, 2 und 1, entsprechen dem ersten, dritten und zweiten Punkt in der Positions Liste.The first three indices specified by the TriangleIndices list are 0, 2, and 1, which correspond to the first, third, and second points in the Positions list. Daher setzt sich das erste Dreieck, aus dem das Würfelmodells besteht, aus (1,1,0), (0,1,0), (0,0,0) zusammen. Die verbleibenden elf Dreiecke werden ähnlich ermittelt.As a result, the first triangle that makes up the cube model will be composed from (1,1,0) to (0,1,0) to (0,0,0), and the remaining eleven triangles will be determined similarly.

Sie können weiterhin das Definieren des Modells durch Angeben von Werten für die Normals und TextureCoordinates Eigenschaften.You can continue defining the model by specifying values for the Normals and TextureCoordinates properties. Um die Oberfläche des Modells zu rendern, benötigt das Grafiksystem Informationen darüber, in welche Richtung die Oberfläche bei jedem gegebenen Dreieck zeigt.To render the surface of the model, the graphics system needs information about which direction the surface is facing at any given triangle. Diese Informationen werden dazu verwendet, die Beleuchtung für das Modell zu berechnen: Flächen, die einer Lichtquelle direkt zugewendet sind, erscheinen heller als solche, die von Licht abgewandt sind.It uses this information to make lighting calculations for the model: surfaces that face directly towards a light source appear brighter than those angled away from the light. Obwohl WPFWPF die Standardnormalvektoren mithilfe der Positionskoordinaten ermitteln kann, können Sie auch verschiedene Normalvektoren angeben, um sich der Darstellung von gekrümmten Oberflächen zu nähern.Though the WPFWPF can determine default normal vectors by using the position coordinates, you can also specify different normal vectors to approximate the appearance of curved surfaces.

Die TextureCoordinates Eigenschaft gibt eine Auflistung von Points, die das Grafiksystem die Koordinaten zuordnet, die bestimmen, wie eine Textur auf die Vertices des Gitters gezeichnet wird.The TextureCoordinates property specifies a collection of Points that tell the graphics system how to map the coordinates that determine how a texture is drawn to the vertices of the mesh. TextureCoordinates werden als Wert zwischen 0 (null) bis 1, angegeben werden.TextureCoordinates are specified as a value between zero and 1, inclusive. Wie bei der Normals -Eigenschaft standardmäßig Texturkoordinaten, aber Sie können auch die Zuordnung einer Textur zu steuern, die Teil einer sich wiederholenden, z. B. enthält andere Texturkoordinaten festlegen, kann das Grafiksystem berechnen.As with the Normals property, the graphics system can calculate default texture coordinates, but you might choose to set different texture coordinates to control the mapping of a texture that includes part of a repeating pattern, for example. Weitere Informationen zu Texturkoordinaten finden Sie in den nachfolgenden Themen oder im Managed Direct3D SDK.More information about texture coordinates can be found in subsequent topics or in the Managed Direct3D SDK.

Im folgenden Beispiel wird veranschaulicht, wie eine Seite des Würfelmodells in prozeduralem Code erstellt wird.The following example shows how to create one face of the cube model in procedural code. Beachten Sie, dass Sie den gesamten Würfel als einzelnes GeometryModel3D zeichnen können. In diesem Beispiel wird die Würfelseite als unterschiedliches Modell gezeichnet, um später separate Texturen auf die einzelnen Seiten anzuwenden.Note that you can draw the entire cube as a single GeometryModel3D; this example draws the cube's face as a distinct model in order to apply separate textures to each face later.

MeshGeometry3D side1Plane = new MeshGeometry3D();
Private side1Plane As New MeshGeometry3D()
side1Plane.Positions.Add(new Point3D(-0.5, -0.5, -0.5));
side1Plane.Positions.Add(new Point3D(-0.5, 0.5, -0.5));
side1Plane.Positions.Add(new Point3D(0.5, 0.5, -0.5));
side1Plane.Positions.Add(new Point3D(0.5, 0.5, -0.5));
side1Plane.Positions.Add(new Point3D(0.5, -0.5, -0.5));
side1Plane.Positions.Add(new Point3D(-0.5, -0.5, -0.5));

side1Plane.TriangleIndices.Add(0);
side1Plane.TriangleIndices.Add(1);
side1Plane.TriangleIndices.Add(2);
side1Plane.TriangleIndices.Add(3);
side1Plane.TriangleIndices.Add(4);
side1Plane.TriangleIndices.Add(5);

side1Plane.Normals.Add(new Vector3D(0, 0, -1));
side1Plane.Normals.Add(new Vector3D(0, 0, -1));
side1Plane.Normals.Add(new Vector3D(0, 0, -1));
side1Plane.Normals.Add(new Vector3D(0, 0, -1));
side1Plane.Normals.Add(new Vector3D(0, 0, -1));
side1Plane.Normals.Add(new Vector3D(0, 0, -1));

side1Plane.TextureCoordinates.Add(new Point(1, 0));
side1Plane.TextureCoordinates.Add(new Point(1, 1));
side1Plane.TextureCoordinates.Add(new Point(0, 1));
side1Plane.TextureCoordinates.Add(new Point(0, 1));
side1Plane.TextureCoordinates.Add(new Point(0, 0));
side1Plane.TextureCoordinates.Add(new Point(1, 0));
side1Plane.Positions.Add(New Point3D(-0.5, -0.5, -0.5))
side1Plane.Positions.Add(New Point3D(-0.5, 0.5, -0.5))
side1Plane.Positions.Add(New Point3D(0.5, 0.5, -0.5))
side1Plane.Positions.Add(New Point3D(0.5, 0.5, -0.5))
side1Plane.Positions.Add(New Point3D(0.5, -0.5, -0.5))
side1Plane.Positions.Add(New Point3D(-0.5, -0.5, -0.5))

side1Plane.TriangleIndices.Add(0)
side1Plane.TriangleIndices.Add(1)
side1Plane.TriangleIndices.Add(2)
side1Plane.TriangleIndices.Add(3)
side1Plane.TriangleIndices.Add(4)
side1Plane.TriangleIndices.Add(5)

side1Plane.Normals.Add(New Vector3D(0, 0, -1))
side1Plane.Normals.Add(New Vector3D(0, 0, -1))
side1Plane.Normals.Add(New Vector3D(0, 0, -1))
side1Plane.Normals.Add(New Vector3D(0, 0, -1))
side1Plane.Normals.Add(New Vector3D(0, 0, -1))
side1Plane.Normals.Add(New Vector3D(0, 0, -1))

side1Plane.TextureCoordinates.Add(New Point(1, 0))
side1Plane.TextureCoordinates.Add(New Point(1, 1))
side1Plane.TextureCoordinates.Add(New Point(0, 1))
side1Plane.TextureCoordinates.Add(New Point(0, 1))
side1Plane.TextureCoordinates.Add(New Point(0, 0))
side1Plane.TextureCoordinates.Add(New Point(1, 0))

Anwenden von Materialien auf das ModellApplying Materials to the Model

Damit ein Gitter wie ein dreidimensionales Objekt aussieht, muss eine Textur darauf angewendet werden, die die von den Vertices und Dreiecken definierte Fläche abdeckt, sodass es beleuchtet und von der Kamera projiziert werden kann.For a mesh to look like a three-dimensional object, it must have an applied texture to cover the surface defined by its vertices and triangles so it can be lit and projected by the camera. In 2-D, verwenden Sie die Brush Klasse, um Bildschirmbereichen Farben, Muster, Farbverläufe oder andere visuelle Inhalte zuweisen.In 2-D, you use the Brush class to apply colors, patterns, gradients, or other visual content to areas of the screen. Die Darstellung von 3D-Objekten ist jedoch eine Funktion des Beleuchtungsmodells und nicht nur des der Farbe oder ein Muster, die angewendet werden.The appearance of 3-D objects, however, is a function of the lighting model, not just of the color or pattern applied to them. Reale Objekte reflektieren Licht unterschiedlich, je nach der Qualität ihrer Oberflächen: glänzende und leuchtende Oberflächen sehen anders aus als raue oder matte Oberflächen, und einige Objekte scheinen Licht zu absorbieren, während andere leuchten.Real-world objects reflect light differently depending on the quality of their surfaces: glossy and shiny surfaces don't look the same as rough or matte surfaces, and some objects seem to absorb light while others glow. Sie können dieselben Pinsel anwenden auf 3D-Objekte, die Sie auf 2-D-Objekte anwenden können, aber sie kann nicht direkt angewendet.You can apply all the same brushes to 3-D objects that you can apply to 2-D objects, but you can't apply them directly.

Um die Eigenschaften einer Modelloberfläche zu definieren WPFWPF verwendet die Material abstrakte Klasse.To define the characteristics of a model's surface, WPFWPF uses the Material abstract class. Die konkreten Unterklassen von „Material“ bestimmen einige der Darstellungseigenschaften der Modelloberfläche und stellen jeweils eine Pinseleigenschaft bereit, der Sie ein SolidColorBrush, TileBrush oder VisualBrush übergeben können.The concrete subclasses of Material determine some of the appearance characteristics of the model's surface, and each also provides a Brush property to which you can pass a SolidColorBrush, TileBrush, or VisualBrush.

  • DiffuseMaterial Gibt an, dass der Pinsel auf das Modell angewendet wird, als wäre das Modell diffus beleuchtet.DiffuseMaterial specifies that the brush will be applied to the model as though that model were lit diffusely. Die Verwendung von DiffuseMaterial ähnelt der Pinsel direkt auf 2-D-Modelle; Modell-Oberflächen Licht Modelloberflächen nicht wieder.Using DiffuseMaterial most resembles using brushes directly on 2-D models; model surfaces do not reflect light as though shiny.

  • SpecularMaterial Gibt an, dass der Pinsel für das Modell angewendet wird, als wäre die Modelloberfläche oder glänzend und kann Glanzlichter zu reflektieren.SpecularMaterial specifies that the brush will be applied to the model as though the model's surface were hard or shiny, capable of reflecting highlights. Sie können den Grad, wird die Textur diese reflektierende Qualität oder "abzuheben," vorschlagen, festlegen, durch die Angabe eines Werts für die SpecularPower Eigenschaft.You can set the degree to which the texture will suggest this reflective quality, or "shine," by specifying a value for the SpecularPower property.

  • EmissiveMaterial können Sie angeben, dass die Textur angewendet wird, als ob das Modell Licht abgibt, die Farbe des Pinsels.EmissiveMaterial allows you to specify that the texture will be applied as though the model were emitting light equal to the color of the brush. Dies macht das Modell nicht zu Licht. Schatteneffekte werden jedoch anders dargestellt, als mit DiffuseMaterial oder SpecularMaterial.This does not make the model a light; however, it will participate differently in shadowing than it would if textured with DiffuseMaterial or SpecularMaterial.

Zur Verbesserung der Leistung die Rückseiten von einem GeometryModel3D (diese Seiten, die aus der Ansicht sind, da sie auf der entgegengesetzten Seite des Modells mit der Kamera sind) aus der Szene herausgefiltert werden.For better performance, the backfaces of a GeometryModel3D (those faces that are out of view because they are on the opposite side of the model from the camera) are culled from the scene. Angeben einer Material legen Sie zum Anwenden von auf die Rückseite eines Modells, wie eine Ebene des Modells BackMaterial Eigenschaft.To specify a Material to apply to the backface of a model like a plane, set the model's BackMaterial property.

Um einige Oberflächenqualitäten zu erzielen, z.B. ein Leuchten oder reflektierende Effekte, können Sie nacheinander mehrere unterschiedliche Pinsel auf ein Modell anwenden.To achieve some surface qualities, like glowing or reflective effects, you might want to apply several different brushes to a model in succession. Sie können verschiedene Materialien mithilfe wieder und Anwenden der MaterialGroup Klasse.You can apply and reuse multiple Materials by using the MaterialGroup class. Die untergeordneten Elemente von MaterialGroup werden nacheinander in mehreren Renderingdurchläufen angewendet.The children of the MaterialGroup are applied first to last in multiple rendering passes.

Der folgende Code veranschaulicht, wie eine Volltonfarbe und eine Zeichnung als Pinsel auf 3D-Modelle angewendet.The following code examples show how to apply a solid color and a drawing as brushes to 3-D models.

<GeometryModel3D.Material>
    <DiffuseMaterial>
        <DiffuseMaterial.Brush>
            <SolidColorBrush Color="Cyan" Opacity="0.3"/>
        </DiffuseMaterial.Brush>
    </DiffuseMaterial>
</GeometryModel3D.Material>
<DrawingBrush x:Key="patternBrush" Viewport="0,0,0.1,0.1" TileMode="Tile">
  <DrawingBrush.Drawing>
    <DrawingGroup>
      <DrawingGroup.Children>
        <GeometryDrawing Geometry="M0,0.1 L0.1,0 1,0.9, 0.9,1z"
          Brush="Gray" />
        <GeometryDrawing Geometry="M0.9,0 L1,0.1 0.1,1 0,0.9z"
          Brush="Gray" />
        <GeometryDrawing Geometry="M0.25,0.25 L0.5,0.125 0.75,0.25 0.5,0.5z"
          Brush="#FFFF00" />
        <GeometryDrawing Geometry="M0.25,0.75 L0.5,0.875 0.75,0.75 0.5,0.5z"
          Brush="Black" />
        <GeometryDrawing Geometry="M0.25,0.75 L0.125,0.5 0.25,0.25 0.5,0.5z"
          Brush="#FF0000" />
        <GeometryDrawing Geometry="M0.75,0.25 L0.875,0.5 0.75,0.75 0.5,0.5z"
          Brush="MediumBlue" />
      </DrawingGroup.Children>
    </DrawingGroup>
  </DrawingBrush.Drawing>
</DrawingBrush>
DiffuseMaterial side5Material = new DiffuseMaterial((Brush)Application.Current.Resources["patternBrush"]);
Dim side5Material As New DiffuseMaterial(CType(Application.Current.Resources("patternBrush"), Brush))

Beleuchten der SzeneIlluminating the Scene

Lichter in 3D-Grafiken zu machen, was Sie auch in der realen Welt machen: sie beleuchten Oberflächen.Lights in 3-D graphics do what lights do in the real world: they make surfaces visible. Genauer gesagt bestimmen Lichter, welcher Teil einer Szene auch Teil der Projektion ist.More to the point, lights determine what part of a scene will be included in the projection. Helle Objekte in WPFWPF erzeugen eine Vielzahl von Licht- und Schatteneffekten und werden nach dem Verhalten verschiedener realer Lichter modelliert.Light objects in WPFWPF create a variety of light and shadow effects and are modeled after the behavior of various real-world lights. Sie müssen mindestens ein Licht in Ihre Szene aufnehmen, andernfalls sind keine Modelle sichtbar.You must include at least one light in your scene, or no models will be visible.

Die folgenden Lichter leiten sich von der Basisklasse Light:The following lights derive from the base class Light:

  • AmbientLight: Bietet Umgebungslicht, das alle Objekte unabhängig von ihrer Position oder Ausrichtung gleichmäßig beleuchtet.AmbientLight: Provides ambient lighting that illuminates all objects uniformly regardless of their location or orientation.

  • DirectionalLight: Beleuchtet wie eine entfernte Lichtquelle.DirectionalLight: Illuminates like a distant light source. Diffuses Licht ist eine Direction als ein Vector3D ohne Positionsangabe angegeben.Directional lights have a Direction specified as a Vector3D, but no specified location.

  • PointLight: Beleuchtet wie eine nahegelegene Lichtquelle.PointLight: Illuminates like a nearby light source. PointLights verfügen über eine Position und senden Licht von dieser Position aus.PointLights have a position and cast light from that position. Objekte in der Szene werden je nach deren Position und Abstand von der Lichtquelle beleuchtet.Objects in the scene are illuminated depending on their position and distance with respect to the light. PointLightBase Stellt eine Range -Eigenschaft, die Entfernung bestimmt, jenseits derer Modelle nicht vom Licht beleuchtet werden.PointLightBase exposes a Range property, which determines a distance beyond which models will not be illuminated by the light. PointLight macht außerdem Lichtabnahmeeigenschaften verfügbar, die bestimmen, wie die Lichtintensität mit der Entfernung abnimmt.PointLight also exposes attenuation properties which determine how the light's intensity diminishes over distance. Sie können die konstante, lineare oder quadratische Interpolationen für die Lichtabnahme angeben.You can specify constant, linear, or quadratic interpolations for the light's attenuation.

  • SpotLight: Erbt von PointLight.SpotLight: Inherits from PointLight. Scheinwerfer beleuchten wie PointLight und weisen sowohl eine Position als auch eine Richtung auf.Spotlights illuminate like PointLight and have both position and direction. Sie projizieren das Licht in einem kegelförmigen Bereich festlegen, indem InnerConeAngle und OuterConeAngle Eigenschaften, die in Grad angegeben.They project light in a cone-shaped area set by InnerConeAngle and OuterConeAngle properties, specified in degrees.

Lichter sind Model3D Objekte, sodass Sie transformieren und animieren einfache Eigenschaften, einschließlich der Position, Farbe, Richtung und Bereich können.Lights are Model3D objects, so you can transform and animate light properties, including position, color, direction, and range.

<ModelVisual3D.Content>
    <AmbientLight Color="#333333" />
</ModelVisual3D.Content>
DirectionalLight myDirLight = new DirectionalLight();
Private myDirLight As New DirectionalLight()
myDirLight.Color = Colors.White;
myDirLight.Direction = new Vector3D(-3, -4, -5);
myDirLight.Color = Colors.White
myDirLight.Direction = New Vector3D(-3, -4, -5)
modelGroup.Children.Add(myDirLight);
modelGroup.Children.Add(myDirLight)

Transformieren von ModellenTransforming Models

Wenn Sie Modelle erstellen, verfügen diese über eine bestimmte Position in der Szene.When you create models, they have a particular location in the scene. Um die Position dieser Modelle in der Szene zu verändern, sie zu drehen oder ihre Größe zu ändern, sollten Sie nicht die Vertices ändern, die die Modelle selbst definieren.To move those models around in the scene, to rotate them, or to change their size, it's not practical to change the vertices that define the models themselves. Wenden Sie stattdessen wie in 2D-Modellen Transformationen auf Modelle an.Instead, just as in 2-D, you apply transformations to models.

Jedes Modellobjekt verfügt über eine Transform Eigenschaft mit dem verschieben, neu ausrichten oder Ändern der Größe des Modells.Each model object has a Transform property with which you can move, re-orient, or resize the model. Wenn Sie eine Transformation anwenden, versetzen Sie alle Punkte des Modells durch den in der Transformation angegebenen Vektor oder Wert.When you apply a transform, you effectively offset all the points of the model by whatever vector or value specified by the transform. Sie haben also den Koordinatenbereich transformiert, in dem das Modell definiert ist (Modellraum), aber Sie haben noch nicht die Werte geändert, die die Geometrie des Modells im Koordinatensystem der gesamten Szene („Weltenraum“) ausmachen.In other words, you've transformed the coordinate space in which the model is defined ("model space"), but you haven't changed the values that make up the model's geometry in the coordinate system of the entire scene ("world space").

Weitere Informationen zum Transformieren von Modellen finden Sie unter Übersicht über 3D-Transformationen.For more information about transforming models, see 3-D Transformations Overview.

Animieren von ModellenAnimating Models

Die 3D-Implementierung von WPFWPF gehört dem gleichen Zeitsteuerungs- und Animationssystem an wie die 2D-Grafiken.The WPFWPF 3-D implementation participates in the same timing and animation system as 2-D graphics. Das heißt, dass Sie die Eigenschaften von dessen Modellen animieren müssen, um eine 3D-Szene zu animieren.In other words, to animate a 3-D scene, animate the properties of its models. Es ist möglich, die Eigenschaften von primitiven Typen direkt zu animieren. In der Regel ist es aber einfacher, Transformationen zu animieren, die die Position oder die Darstellung von Modellen ändern.It's possible to animate properties of primitives directly, but it's typically easier to animate transformations that change the position or appearance of models. Da Transformationen können, um angewendet werden Model3DGroup -Objekten sowie einzelne Modelle, es ist möglich, einen Satz von Animationen auf ein untergeordnetes Element des einer Model3DGroup und einen anderen Satz von Animationen auf eine Gruppe von untergeordneten Objekten anzuwenden.Because transformations can be applied to Model3DGroup objects as well as individual models, it's possible to apply one set of animations to a child of a Model3DGroup and another set of animations to a group of child objects. Sie können eine Vielzahl von visuellen Effekten erzielen, indem Sie die Eigenschaften der Beleuchtung Ihrer Szene animieren.You can also achieve a variety of visual effects by animating the properties of your scene's lighting. Schließlich können Sie ggf. die Projektion selbst animieren, indem Sie die Kameraposition oder das Sichtfeld animieren.Finally, you might choose to animate the projection itself by animating the camera position or field of view. Hintergrundinformationen zum Zeitsteuerungs- und Animationssystem von WPFWPF finden Sie in den Themen Übersicht über Animationen, Übersicht über Storyboards und Übersicht über Freezable-Objekte.For background information on the WPFWPF timing and animation system, see the Animation Overview, Storyboards Overview, and Freezable Objects Overview topics.

Um ein Objekt in WPFWPF zu animieren, erstellen Sie eine Zeitachse, definieren Sie eine Animation (die im Zeitablauf eine tatsächliche Änderung einiger Eigenschaftswerte darstellt), und geben Sie die Eigenschaft an, auf die die Animation angewendet werden soll.To animate an object in WPFWPF, you create a timeline, define an animation (which is really a change in some property value over time), and specify the property to which to apply the animation. Da alle Objekte in einer 3D-Szene untergeordnete Elemente sind Viewport3D, die Eigenschaften, die alle Animationen, die Sie in die Szene anwenden möchten, sind Eigenschaften von Viewport3D.Because all the objects in a 3-D scene are children of Viewport3D, the properties targeted by any animation you want to apply to the scene are properties of properties of Viewport3D.

Angenommen, ein Modell soll an seiner Position als wackelnd angezeigt werden.Suppose you want to make a model appear to wobble in place. Sie können entscheiden, gelten eine RotateTransform3D , dem Modell und dessen Rotationsachse von einem Vektor zu einem anderen animieren.You might choose to apply a RotateTransform3D to the model, and animate the axis of its rotation from one vector to another. Das folgende Codebeispiel veranschaulicht die Anwendung einer Vector3DAnimation auf die Achseneigenschaft der Rotation3D-Klasse der Transformation unter der Annahme, dass RotateTransform3D eine der vielen Transformationen darstellt, die auf das Modell mit TransformGroup angewendet werden.The following code example demonstrates applying a Vector3DAnimation to the Axis property of the transformation's Rotation3D, assuming the RotateTransform3D to be one of several transforms applied to the model with a TransformGroup.

//Define a rotation
RotateTransform3D myRotateTransform = new RotateTransform3D(new AxisAngleRotation3D(new Vector3D(0, 1, 0), 1));
'Define a rotation
Dim myRotateTransform As New RotateTransform3D(New AxisAngleRotation3D(New Vector3D(0, 1, 0), 1))
Vector3DAnimation myVectorAnimation = new Vector3DAnimation(new Vector3D(-1, -1, -1), new Duration(TimeSpan.FromMilliseconds(5000)));
myVectorAnimation.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever;
Dim myVectorAnimation As New Vector3DAnimation(New Vector3D(-1, -1, -1), New Duration(TimeSpan.FromMilliseconds(5000)))
myVectorAnimation.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever
myRotateTransform.Rotation.BeginAnimation(AxisAngleRotation3D.AxisProperty, myVectorAnimation);
myRotateTransform.Rotation.BeginAnimation(AxisAngleRotation3D.AxisProperty, myVectorAnimation)
//Add transformation to the model
cube1TransformGroup.Children.Add(myRotateTransform);
'Add transformation to the model
cube1TransformGroup.Children.Add(myRotateTransform)

Hinzufügen von 3D-Inhalt zum FensterAdd 3-D Content to the Window

Um der Szene zu rendern, hinzufügen, Modelle und Lichter zu einer Model3DGroup, legen Sie dann die Model3DGroup als die Content von einer ModelVisual3D.To render the scene, add models and lights to a Model3DGroup, then set the Model3DGroup as the Content of a ModelVisual3D. Hinzufügen der ModelVisual3D auf die Children Auflistung von der Viewport3D.Add the ModelVisual3D to the Children collection of the Viewport3D. Fügen Sie Kameras, um die Viewport3D durch Festlegen seiner Camera Eigenschaft.Add cameras to the Viewport3D by setting its Camera property.

Fügen Sie abschließend die Viewport3D an das Fenster.Finally, add the Viewport3D to the window. Wenn die Viewport3D enthalten ist, wie der Inhalt eines Layoutelements wie einem Zeichenbereich, Angeben der Größe der Viewport3D durch Festlegen seiner Height und Width Eigenschaften (geerbt von FrameworkElement).When the Viewport3D is included as the content of a layout element like Canvas, specify the size of the Viewport3D by setting its Height and Width properties (inherited from FrameworkElement).

<UserControl x:Class="HostingWpfUserControlInWf.UserControl1"
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    >
  
    <Grid>

      <!-- Place a Label control at the top of the view. -->
      <Label 
                HorizontalAlignment="Center" 
                TextBlock.TextAlignment="Center" 
                FontSize="20" 
                Foreground="Red" 
                Content="Model: Cone"/>

      <!-- Viewport3D is the rendering surface. -->
      <Viewport3D Name="myViewport" >

        <!-- Add a camera. -->
        <Viewport3D.Camera>
          <PerspectiveCamera 
                        FarPlaneDistance="20" 
                        LookDirection="0,0,1" 
                        UpDirection="0,1,0" 
                        NearPlaneDistance="1" 
                        Position="0,0,-3" 
                        FieldOfView="45" />
        </Viewport3D.Camera>

        <!-- Add models. -->
        <Viewport3D.Children>

          <ModelVisual3D>
            <ModelVisual3D.Content>

              <Model3DGroup >
                <Model3DGroup.Children>

                  <!-- Lights, MeshGeometry3D and DiffuseMaterial objects are added to the ModelVisual3D. -->
                  <DirectionalLight Color="#FFFFFFFF" Direction="3,-4,5" />

                  <!-- Define a red cone. -->
                  <GeometryModel3D>

                    <GeometryModel3D.Geometry>
                      <MeshGeometry3D 
    Positions="0.293893 -0.5 0.404509  0.475528 -0.5 0.154509  0 0.5 0  0.475528 -0.5 0.154509  0 0.5 0  0 0.5 0  0.475528 -0.5 0.154509  0.475528 -0.5 -0.154509  0 0.5 0  0.475528 -0.5 -0.154509  0 0.5 0  0 0.5 0  0.475528 -0.5 -0.154509  0.293893 -0.5 -0.404509  0 0.5 0  0.293893 -0.5 -0.404509  0 0.5 0  0 0.5 0  0.293893 -0.5 -0.404509  0 -0.5 -0.5  0 0.5 0  0 -0.5 -0.5  0 0.5 0  0 0.5 0  0 -0.5 -0.5  -0.293893 -0.5 -0.404509  0 0.5 0  -0.293893 -0.5 -0.404509  0 0.5 0  0 0.5 0  -0.293893 -0.5 -0.404509  -0.475528 -0.5 -0.154509  0 0.5 0  -0.475528 -0.5 -0.154509  0 0.5 0  0 0.5 0  -0.475528 -0.5 -0.154509  -0.475528 -0.5 0.154509  0 0.5 0  -0.475528 -0.5 0.154509  0 0.5 0  0 0.5 0  -0.475528 -0.5 0.154509  -0.293892 -0.5 0.404509  0 0.5 0  -0.293892 -0.5 0.404509  0 0.5 0  0 0.5 0  -0.293892 -0.5 0.404509  0 -0.5 0.5  0 0.5 0  0 -0.5 0.5  0 0.5 0  0 0.5 0  0 -0.5 0.5  0.293893 -0.5 0.404509  0 0.5 0  0.293893 -0.5 0.404509  0 0.5 0  0 0.5 0  " 
    Normals="0.7236065,0.4472139,0.5257313  0.2763934,0.4472138,0.8506507  0.5308242,0.4294462,0.7306172  0.2763934,0.4472138,0.8506507  0,0.4294458,0.9030925  0.5308242,0.4294462,0.7306172  0.2763934,0.4472138,0.8506507  -0.2763934,0.4472138,0.8506507  0,0.4294458,0.9030925  -0.2763934,0.4472138,0.8506507  -0.5308242,0.4294462,0.7306172  0,0.4294458,0.9030925  -0.2763934,0.4472138,0.8506507  -0.7236065,0.4472139,0.5257313  -0.5308242,0.4294462,0.7306172  -0.7236065,0.4472139,0.5257313  -0.858892,0.429446,0.279071  -0.5308242,0.4294462,0.7306172  -0.7236065,0.4472139,0.5257313  -0.8944269,0.4472139,0  -0.858892,0.429446,0.279071  -0.8944269,0.4472139,0  -0.858892,0.429446,-0.279071  -0.858892,0.429446,0.279071  -0.8944269,0.4472139,0  -0.7236065,0.4472139,-0.5257313  -0.858892,0.429446,-0.279071  -0.7236065,0.4472139,-0.5257313  -0.5308242,0.4294462,-0.7306172  -0.858892,0.429446,-0.279071  -0.7236065,0.4472139,-0.5257313  -0.2763934,0.4472138,-0.8506507  -0.5308242,0.4294462,-0.7306172  -0.2763934,0.4472138,-0.8506507  0,0.4294458,-0.9030925  -0.5308242,0.4294462,-0.7306172  -0.2763934,0.4472138,-0.8506507  0.2763934,0.4472138,-0.8506507  0,0.4294458,-0.9030925  0.2763934,0.4472138,-0.8506507  0.5308249,0.4294459,-0.7306169  0,0.4294458,-0.9030925  0.2763934,0.4472138,-0.8506507  0.7236068,0.4472141,-0.5257306  0.5308249,0.4294459,-0.7306169  0.7236068,0.4472141,-0.5257306  0.8588922,0.4294461,-0.27907  0.5308249,0.4294459,-0.7306169  0.7236068,0.4472141,-0.5257306  0.8944269,0.4472139,0  0.8588922,0.4294461,-0.27907  0.8944269,0.4472139,0  0.858892,0.429446,0.279071  0.8588922,0.4294461,-0.27907  0.8944269,0.4472139,0  0.7236065,0.4472139,0.5257313  0.858892,0.429446,0.279071  0.7236065,0.4472139,0.5257313  0.5308242,0.4294462,0.7306172  0.858892,0.429446,0.279071  "                   TriangleIndices="0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 " />
                    </GeometryModel3D.Geometry>

                    <GeometryModel3D.Material>
                      <DiffuseMaterial>
                        <DiffuseMaterial.Brush>
                          <SolidColorBrush 
                            Color="Red" 
                            Opacity="1.0"/>
                        </DiffuseMaterial.Brush>
                      </DiffuseMaterial>
                    </GeometryModel3D.Material>

                  </GeometryModel3D>

                </Model3DGroup.Children>
              </Model3DGroup>

            </ModelVisual3D.Content>

          </ModelVisual3D>

        </Viewport3D.Children>

      </Viewport3D>
    </Grid>
  
</UserControl>

Siehe auchSee also