Сенсорные элементы управления для игр
Узнайте, как добавлять основные сенсорные элементы управления в игровое приложение универсальной платформы Windows (UWP) на языке C++ с поддержкой DirectX. Мы покажем, как добавлять сенсорные элементы управления для перемещения камеры, привязанной к фиксированной плоскости, в среде Direct3D, чтобы можно было изменять ракурс съемки перетаскиванием с помощью пальца или пера.
Вы можете добавлять эти элементы управления в игры, если хотите, чтобы игрок использовал перетаскивание для прокрутки камеры или панорамирования в трехмерной среде, такой как карта или игровое поле. Например, в стратегии или головоломке при помощи этих элементов управления можно дать игроку возможность смещать игровое поле влево или вправо, чтобы просматривать игровую среду, размеры которой выходят за пределы экрана.
Примечание Наш код также работает с элементами управления сдвигом на основе мыши. API среды выполнения Windows абстрагируют события указателя, поэтому могут обрабатывать события как сенсорного ввода, так и указателя мыши.
Задачи
- Создайте простой сенсорный элемент управления перетаскиванием для панорамирования камеры, привязанной к фиксированной плоскости, в игре DirectX.
Настройка основной инфраструктуры для события сенсорного ввода
Сначала мы определяем основной тип контроллера, в данном случае CameraPanController. Здесь мы определяем контроллер как абстрактную идею, набор возможных поведений пользователя.
Класс CameraPanController — это регулярно обновляемый набор сведений о состоянии контроллера камеры, который предоставляет нашему приложению способ получать эти сведения в цикле обновления.
using namespace Windows::UI::Core;
using namespace Windows::System;
using namespace Windows::Foundation;
using namespace Windows::Devices::Input;
#include <directxmath.h>
// Methods to get input from the UI pointers
ref class CameraPanController
{
}
Теперь создадим заголовок, который будет определять состояние контроллера камеры и основные методы и обработчики событий, реализующих взаимодействия контроллера камеры.
ref class CameraPanController
{
private:
// Properties of the controller object
DirectX::XMFLOAT3 m_position; // the position of the camera
// Properties of the camera pan control
bool m_panInUse;
uint32 m_panPointerID;
DirectX::XMFLOAT2 m_panFirstDown;
DirectX::XMFLOAT2 m_panPointerPosition;
DirectX::XMFLOAT3 m_panCommand;
internal:
// Accessor to set the position of the controller
void SetPosition( _In_ DirectX::XMFLOAT3 pos );
// Accessor to set the fixed "look point" of the controller
DirectX::XMFLOAT3 get_FixedLookPoint();
// Returns the position of the controller object
DirectX::XMFLOAT3 get_Position();
public:
// Methods to get input from the UI pointers
void OnPointerPressed(
_In_ Windows::UI::Core::CoreWindow^ sender,
_In_ Windows::UI::Core::PointerEventArgs^ args
);
void OnPointerMoved(
_In_ Windows::UI::Core::CoreWindow^ sender,
_In_ Windows::UI::Core::PointerEventArgs^ args
);
void OnPointerReleased(
_In_ Windows::UI::Core::CoreWindow^ sender,
_In_ Windows::UI::Core::PointerEventArgs^ args
);
// Set up the Controls supported by this controller
void Initialize( _In_ Windows::UI::Core::CoreWindow^ window );
void Update( Windows::UI::Core::CoreWindow ^window );
}; // Class CameraPanController
Закрытые поля содержат данные о текущем состоянии контроллера камеры. Рассмотрим их.
- m_position — это положение камеры в пространстве сцены. В данном примере координата z имеет фиксированное значение 0. Мы могли бы использовать для отображения этого значения число с плавающей точкой DirectX::XMFLOAT2, но для целей данного образца и ради возможности расширения в будущем мы используем число DirectX::XMFLOAT3. Мы передаем это значение через свойство get_Position самому приложению, чтобы оно соответствующих образом обновило окно просмотра.
- m_panInUse — это логическое значение, указывающее, активна ли операция сдвига; или, в частности, касается ли проигрыватель экрана и перемещает камеру.
- m_panPointerID — это уникальный идентификатор указателя. Мы не используем эту возможность в данном образце, однако рекомендуется сопоставлять класс состояния контроллера с определенным указателем.
- m_panFirstDown — это точка на экране, где игрок впервые коснулся экрана или щелкнул мышью во время действия сдвига камеры. Мы используем это значение позже для настройки зоны нечувствительности, чтобы избежать дрожания изображения при касании экрана или при небольшой нестабильности мыши.
- m_panPointerPosition — это точка на экране, в которой игрок в настоящее время переместил указатель. Мы используем его, чтобы определить, в каком направлении игрок хочет двигаться, изучая его относительно m_panFirstDown.
- m_panCommand — это последняя вычисляемая команда для контроллера камеры: вверх, вниз, влево или вправо. Так как мы работаем с камерой, привязанной к плоскости x-y, можно было бы использовать также значение DirectX::XMFLOAT2.
Следующие три обработчика событий мы используем для обновления данных о состоянии контроллера камеры.
- OnPointerPressed — обработчик событий, который наше приложение вызывает, когда игрок касается сенсорной поверхности и указатель перемещается к координатам области нажатия.
- OnPointerMoved — обработчик событий, который наше приложение вызывает, когда игрок проводит пальцем по сенсорной поверхности. Он обновляется, когда поступают новые координаты пути перетаскивания.
- OnPointerReleased — обработчик событий, который наше приложение вызывает, когда игрок отрывает палец от сенсорной поверхности.
Наконец, мы используем следующие методы и свойства для инициализации, доступа и обновления данных о состоянии контроллера камеры.
- Initialize — обработчик событий, который наше приложение вызывает для инициализации элементов управления и подключения их к объекту CoreWindow, который описывает окно отображения.
- SetPosition — метод, который приложение вызывает, чтобы задать координаты (x, y и z) ваших элементов управления в пространстве сцены. Обратите внимание, что координата z в данном руководстве везде равна 0.
- get_Position — это свойство, к которому наше приложение обращается, чтобы получить текущее положение камеры в пространстве сцены. Используйте это свойство для сообщения приложению текущего положения камеры.
- get_FixedLookPoint — это свойство, к которому наше приложение обращается, чтобы получить текущую точку, к которой обращается камера контроллера. В этом примере она стандартно привязана к плоскости x-y.
- Update — метод для считывания состояния контроллера и обновления положения камеры. Вы постоянно вызываете это <нечто> из главного цикла приложения, чтобы обновить данные контроллера камеры и положение камеры в пространстве сцены.
Теперь у вас есть все компоненты, необходимые для реализации сенсорных элементов управления. Вы можете определить, где и когда произошли события сенсорного ввода или указателя мыши, и какое действие при этом было выполнено. Вы можете настроить положение и ориентацию камеры в пространстве сцены и отслеживать изменения. Наконец, вы можете сообщать данные о новом положении камеры по запросу приложения.
Теперь соединим все вместе.
Создание основных событий сенсорного ввода
Диспетчер событий среды выполнения Windows предоставляет три события, нужные для управления нашим приложением:
Эти события реализуются по типу CoreWindow. Предполагается, что у вас есть объект CoreWindow для работы с этим типом. Подробнее см. в статье Настройка приложения UWP на языке C++ для отображения представления DirectX.
Когда наше приложение запущено, и происходят эти события, обработчики обновляют данные о состоянии контроллера камеры, определенные в закрытых полях.
Сначала заполним обработчики событий указателя касания. В первом обработчике событий, OnPointerPressed, мы получаем координаты x-y указателя от CoreWindow, который управляет нашим дисплеем, когда пользователь касается экрана или щелкает мышью.
OnPointerPressed
void CameraPanController::OnPointerPressed(
_In_ CoreWindow^ sender,
_In_ PointerEventArgs^ args)
{
// Get the current pointer position.
uint32 pointerID = args->CurrentPoint->PointerId;
DirectX::XMFLOAT2 position = DirectX::XMFLOAT2( args->CurrentPoint->Position.X, args->CurrentPoint->Position.Y );
auto device = args->CurrentPoint->PointerDevice;
auto deviceType = device->PointerDeviceType;
if ( !m_panInUse ) // If no pointer is in this control yet.
{
m_panFirstDown = position; // Save the location of the initial contact.
m_panPointerPosition = position;
m_panPointerID = pointerID; // Store the id of the pointer using this control.
m_panInUse = TRUE;
}
}
Мы используем этот обработчик, чтобы сообщить текущему экземпляру CameraPanController , что контроллер камеры должен рассматриваться как активный, задав для m_panInUse значение TRUE. Таким образом, по запросу приложения Update он будет использовать текущие данные о положении для обновления окна просмотра.
Теперь, установив основные значения для перемещения камеры при прикосновении пользователя к экрану или нажатии кнопок в окне отображения, мы должны определить, какие действия выполнять, когда пользователь проводит пальцем по экрану или двигает мышью при нажатой кнопке.
Обработчик событий OnPointerMoved запускается по мере перемещения указателя на каждом делении, через которое игрок перетаскивает его по экрану. Нам нужно, чтобы приложение знало текущее положение указателя, и мы добиваемся этого следующим образом.
OnPointerMoved
void CameraPanController::OnPointerMoved(
_In_ CoreWindow ^sender,
_In_ PointerEventArgs ^args)
{
uint32 pointerID = args->CurrentPoint->PointerId;
DirectX::XMFLOAT2 position = DirectX::XMFLOAT2( args->CurrentPoint->Position.X, args->CurrentPoint->Position.Y );
m_panPointerPosition = position;
}
Наконец, нам нужно деактивировать реакцию панорамирования камеры, когда пользователь перестает прикасаться к экрану. Мы используем OnPointerReleased, который вызывается при срабатывании pointerReleased , чтобы задать для m_panInUse значение FALSE, отключить перемещение камеры и задать идентификатор указателя равным 0.
OnPointerReleased
void CameraPanController::OnPointerReleased(
_In_ CoreWindow ^sender,
_In_ PointerEventArgs ^args)
{
uint32 pointerID = args->CurrentPoint->PointerId;
DirectX::XMFLOAT2 position = DirectX::XMFLOAT2( args->CurrentPoint->Position.X, args->CurrentPoint->Position.Y );
m_panInUse = FALSE;
m_panPointerID = 0;
}
Инициализация элементов управления касанием и состояния устройства управления
Теперь обработаем события и инициализируем все поля основных состояний контроллера камеры.
Initialize
void CameraPanController::Initialize( _In_ CoreWindow^ window )
{
// Start receiving touch/mouse events.
window->PointerPressed +=
ref new TypedEventHandler<CoreWindow^, PointerEventArgs^>(this, &CameraPanController::OnPointerPressed);
window->PointerMoved +=
ref new TypedEventHandler<CoreWindow^, PointerEventArgs^>(this, &CameraPanController::OnPointerMoved);
window->PointerReleased +=
ref new TypedEventHandler<CoreWindow^, PointerEventArgs^>(this, &CameraPanController::OnPointerReleased);
// Initialize the state of the controller.
m_panInUse = FALSE;
m_panPointerID = 0;
// Initialize this as it is reset on every frame.
m_panCommand = DirectX::XMFLOAT3( 0.0f, 0.0f, 0.0f );
}
В качестве параметра Initialize принимает ссылку на экземпляр приложения CoreWindow и регистрирует обработчики событий, созданные для соответствующих событий CoreWindow.
Получение и настройка положения контроллера камеры
Определим некоторые методы получения и настройки положения контроллера камеры в пространстве сцены.
void CameraPanController::SetPosition( _In_ DirectX::XMFLOAT3 pos )
{
m_position = pos;
}
// Returns the position of the controller object
DirectX::XMFLOAT3 CameraPanController::get_Position()
{
return m_position;
}
DirectX::XMFLOAT3 CameraPanController::get_FixedLookPoint()
{
// For this sample, we don't need to use the trig functions because our
// look point is fixed.
DirectX::XMFLOAT3 result= m_position;
result.z += 1.0f;
return result;
}
SetPosition — открытый метод, который мы можем вызвать из приложения, если требуется установить контроллер камеры в определенную точку.
get_Position является нашим самым важным общедоступным свойством: приложение получает текущее положение контроллера камеры в пространстве сцены, чтобы соответствующим образом обновить окно просмотра.
get_FixedLookPoint является общедоступным свойством, которое в этом примере получает точку просмотра, которая является нормальной для плоскости x-y. Вы можете изменить этот метод и использовать тригонометрические функции (sin и cos) при вычислении координат x, y и z, если хотите задать наклонные углы обзора для фиксированной камеры.
Обновление информации о состоянии контроллера камеры
Теперь мы выполняем вычисления, которые преобразуют информацию о координатах указателя, отслеживаемую в m_panPointerPosition , в новые сведения о координатах, соответствующие нашему пространству трехмерной сцены. Приложение вызывает этот метод каждый раз при обновлении основного цикла приложения. Здесь мы вычисляем новое расположение точки обзора, которое необходимо передать в приложение и которое используется для обновления матрицы обзора перед проецированием в окно просмотра.
void CameraPanController::Update( CoreWindow ^window )
{
if ( m_panInUse )
{
pointerDelta.x = m_panPointerPosition.x - m_panFirstDown.x;
pointerDelta.y = m_panPointerPosition.y - m_panFirstDown.y;
if ( pointerDelta.x > 16.0f ) // Leave 32 pixel-wide dead spot for being still.
m_panCommand.x += 1.0f;
else
if ( pointerDelta.x < -16.0f )
m_panCommand.x += -1.0f;
if ( pointerDelta.y > 16.0f )
m_panCommand.y += 1.0f;
else
if (pointerDelta.y < -16.0f )
m_panCommand.y += -1.0f;
}
DirectX::XMFLOAT3 command = m_panCommand;
// Our velocity is based on the command.
DirectX::XMFLOAT3 Velocity;
Velocity.x = command.x;
Velocity.y = command.y;
Velocity.z = 0.0f;
// Integrate
m_position.x = m_position.x + Velocity.x;
m_position.y = m_position.y + Velocity.y;
m_position.z = m_position.z + Velocity.z;
// Clear the movement input accumulator for use during the next frame.
m_panCommand = DirectX::XMFLOAT3( 0.0f, 0.0f, 0.0f );
}
Поскольку мы не хотим, чтобы дрожание указателя сенсорного ввода или мыши привело к неравномерному перемещению камеры, зададим зону нечувствительности вокруг указателя диаметром 32 пикселя. Также у нас есть значение скорости, которая в данном случае относится к скорости прохода указателем зоны нечувствительности в пикселях как 1:1. Вы можете настроить эту реакцию на замедление или ускорение скорости перемещения.
Обновление матрицы обзора с учетом нового расположения камеры
Теперь можно получать координаты пространства сцены, на которое направлена камера, и которые обновляются так, как вы укажете приложению (например, каждые 60 секунд в основном цикле приложения). В следующем псевдокоде предлагается поведение вызова, которое вы можете реализовать.
myCameraPanController->Update( m_window );
// Update the view matrix based on the camera position.
myCamera->MyMethodToComputeViewMatrix(
myController->get_Position(), // The position in the 3D scene space.
myController->get_FixedLookPoint(), // The point in the space we are looking at.
DirectX::XMFLOAT3( 0, 1, 0 ) // The axis that is "up" in our space.
);
Поздравляем! Вы реализовали простой набор сенсорных элементов управления для панорамирования камеры в вашей игре.
Обратная связь
Ожидается в ближайшее время: в течение 2024 года мы постепенно откажемся от GitHub Issues как механизма обратной связи для контента и заменим его новой системой обратной связи. Дополнительные сведения см. в разделе https://aka.ms/ContentUserFeedback.
Отправить и просмотреть отзыв по