WPF如何实现绘制3D图形

今天小编给大家分享一下WPF如何实现绘制3D图形的相关知识点，内容详细，逻辑清晰，相信大部分人都还太了解这方面的知识，所以分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后有所收获，下面我们一起来了解一下吧。

关键概念

视口

视口指的是图像要展示在哪里，可以理解为展示图形的舞台。在WPF中视口使用Viewport3D标签表示。

相机

如果把视口比作舞台，那相机就可以理解为观众的眼睛，不同的眼睛位置会看到不同的角度。

<Viewport3D>    <!--相机-->    <Viewport3D.Camera>        <!--透视相机-->        <PerspectiveCamera Position="8,5,10"                           LookDirection="-7,-2,-10"                           FarPlaneDistance="40"                           NearPlaneDistance="10"                           FieldOfView="60">             <PerspectiveCamera.TransfORM>                <RotateTransform3D CenterX="1.5" CenterY="1" CenterZ="0.5">                    <RotateTransform3D.Rotation>                        <AxisAngleRotation3D Angle="45" Axis="0,1,0"/>                    </RotateTransform3D.Rotation>                </RotateTransform3D>            </PerspectiveCamera.Transform>        </PerspectiveCamera>        <!--正交相机,用法类似-->        <!--<OrthographicCamera/>--></Viewport3D.Camera>

光源

没有光源也就看不到3D对象

<!--光线--><ModelVisual3D>    <ModelVisual3D.Content>        <Model3DGroup>            <!--散射光线-->            <AmbientLight Color="#FFF"/>            <!--平行光-->            <!--<DirectionalLight Color="#FFF" Direction="0,-1,0"/>-->            <!--点光源-->            <!--<PointLight Position="0,0,0"/>-->            <!--锥形辐射光：手电筒-->            <!--<SpotLight Position="0,0,0" Direction="0,0,-3"/>-->        </Model3DGroup>    </ModelVisual3D.Content></ModelVisual3D>

材质

3D几何对象只是将轮廓定义出来，表面是没有定义的，所以需要使用材质来展现出不同的物体表面。也可以理解为3D几何对象只是勾勒出物体的轮廓，而材质则是上颜色。

<ModelUIElement3D >    <ModelUIElement3D.Model>        <GeometryModel3D>            <!--材质-->            <GeometryModel3D.Material>                <!--散射材质-->                <DiffuseMaterial Brush="Blue"/>                <!--镜面材质-->                <!--<SpecularMaterial SpecularPower="1" Brush="Blue"/>-->                <!--自发光材质-->                <!--<EmissiveMaterial Color="Green" />-->            </GeometryModel3D.Material>            <GeometryModel3D.Geometry>                <MeshGeometry3D Positions="0,0,1 0,2,1 3,2,1 3,0,1                                           0,0,0 0,2,0 3,2,0 3,0,0"                                TriangleIndices="2,3,7 7,6,2 1,5,4 0,1,4"/>            </GeometryModel3D.Geometry>        </GeometryModel3D>    </ModelUIElement3D.Model></ModelUIElement3D>

3D对象

3D对象则是具体的对象，在WPF中视口使用<ModelUIElement3D>标签表示。在WPF中，图形是以三角面片作为最基本的展示单元，因为三角形是最稳定的即三个点可以确定出唯一的一个平面，任何复杂的图形都是由多个三角面片组成的。在给TriangleIndices属性赋值时，一定注意三个点的顺序。

命中测试（鼠标交互）

想要使用鼠标点击得到某个图形，可以在具体的某个3D对象中，增加MouseLeftButtonDown事件

<ModelUIElement3D MouseLeftButtonDown="ModelUIElement3D_MouseLeftButtonDown">事件中可以进行改变颜色等操作

private void ModelUIElement3D_MouseLeftButtonDown(object sender, MouseButtonEventArgs e){    ModelUIElement3D mui3d = sender as ModelUIElement3D;    var model = mui3d.Model as GeometryModel3D;    (model.Material as DiffuseMaterial).Brush = Brushes.Orange;}

如果有很多3D对象，在每个具体的对象上面增加事件会很麻烦，也可以直接在Viewport3D中增加事件

<Viewport3D MouseLeftButtonDown="Viewport3D_MouseLeftButtonDown">在时间中急性转换处理

private void Viewport3D_MouseLeftButtonDown(object sender, MouseButtonEventArgs e){    Viewport3D viewport3D=sender as Viewport3D;     Point location=e.GetPosition(viewport3D);    HitTestResult hitTestResult=VisualTreeHelper.HitTest(viewport3D, location);    if (hitTestResult != null)    {        ...//具体操作    }}

3D对象中2D控件渲染

如果要在3D对象中增加控件，可以使用Viewport2DVisual3D标签，实现如下图所示的效果。

<Viewport3D> <Viewport2DVisual3D>    <Viewport2DVisual3D.Geometry>        <MeshGeometry3D Positions="0,0,1 0,2,1 3,2,1 3,0,1                       0,0,0 0,2,0 3,2,0 3,0,0"            TriangleIndices="0,2,1 0,3,2 6,4,5 6,7,4"            TextureCoordinates="0,1 0,0 1,0 1,1"/>        <!--TextureCoordinates:表示的二维平面坐标，原点：左上角-->    </Viewport2DVisual3D.Geometry>    <Viewport2DVisual3D.Material>        <DiffuseMaterial Viewport2DVisual3D.IsVisualHostMaterial="True" Brush="White"/>    </Viewport2DVisual3D.Material>    <Viewport2DVisual3D.Visual>    <Border BorderThickness="1" BorderBrush="Yellow">        <StackPanel>            <TextBlock Text="Hello World" Foreground="Green" />            <Button Content="Button" Click="Button_Click"/>        </StackPanel>    </Border>    </Viewport2DVisual3D.Visual> </Viewport2DVisual3D><Viewport3D>

外部导入3D模型

在wpf中绘制3D模型还是非常麻烦的，在实际工作中用的比较多的是从外部导入已有的3d模型。推荐一个比较好的第三方库HelixToolKit

<Window x:Class="WpfApp2.MainWindow"        xmlns="Http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"        xmlns:local="clr-namespace:WpfApp2"        xmlns:helix="http://helix-toolkit.org/wpf"        mc:Ignorable="d"        Title="MainWindow" Height="450" Width="800">    <Grid>        <helix:HelixViewport3D  Name="viewPort3d"                                ShowViewCube="True"            ViewCubeBackText="后" ViewCubeFrontText="前" ViewCubeHeight="100" ViewCubeWidth="100"             ViewCubeVerticalPosition="Bottom"            ViewCubeHorizontalPosition="Right"                        ShowCoordinateSystem="True"            CoordinateSystemLabelForeground="Red"            CoordinateSystemHorizontalPosition="Left"            CoordinateSystemVerticalPosition="Bottom"                        ShowFrameRate="True"                        IsViewCubeEdgeClicksEnabled="False">            <helix:HelixViewport3D.Camera>                <PerspectiveCamera FieldOfView="45"                                     LookDirection="0,0,-414.387754871885"                                    FarPlaneDistance="30000"                                   NearPlaneDistance="0.1"                                    Position="9.9475983006414E-14,91.037123633789,414.387754871885"                                    UpDirection="0,1,0"/>            </helix:HelixViewport3D.Camera>            <helix:HelixViewport3D.Background>                <LinearGradientBrush EndPoint="0.5,1" StartPoint="0.5,0">                    <GradientStop Color="#444" Offset="0"/>                    <GradientStop Color="#EEE" Offset="1"/>                </LinearGradientBrush>            </helix:HelixViewport3D.Background>            <helix:GridLinesVisual3D Width="16000" Length="16000" Thickness="2" MinorDistance="500" MajorDistance="500" Fill="Gray" />            <!--很重要，没有灯光场景是黑的-->            <helix:DefaultLights/>            <ModelVisual3D x:Name="model"></ModelVisual3D>        </helix:HelixViewport3D>    </Grid></Window>

namespace WpfApp2{    public partial class MainWindow : Window    {        List<string> modelPaths = new List<string>();        string basePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "\\ModelFiles\\";        public MainWindow()        {            InitializeComponent();            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK1_CAD_rev04.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK2_CAD_rev04.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK3_CAD_rev005.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK4_CAD_rev04.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK5_CAD_rev04.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK6_CAD_rev04.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_LINK3_CAD_rev04.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_CABLES_LINK1_rev03.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_CABLES_LINK2_rev03.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_CABLES_LINK3_rev03.stl");            modelPaths.Add("IRB4600_20kg-250_BASE_CAD_rev04.stl");            this.Loaded += MainWindow_Loaded;            viewPort3d.RotateGesture = new MouseGesture(MouseAction.RightClick);            viewPort3d.PanGesture = new MouseGesture(MouseAction.LeftClick);        }        private void MainWindow_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)        {            viewPort3d.Camera.LookDirection = new Vector3D(2038, -5200, -2930);            viewPort3d.Camera.UpDirection = new Vector3D(-0.145, 0.372, 0.917);            viewPort3d.Camera.Position = new Point3D(-1571, 4801, 3774);            this.model.Content = InitializeModels(this.modelPaths);        }        private Model3DGroup InitializeModels(List<string> modelsNames)        {            Model3DGroup group = new Model3DGroup();            try            {                ModelImporter import = new ModelImporter();                foreach (string modelName in modelsNames)                {                    var materialGroup = new MaterialGroup();                    Color mainColor = Colors.White;                    //EmissiveMaterial emiSSMat = new EmissiveMaterial(new SolidColorBrush(mainColor));                    DiffuseMaterial diffMat = new DiffuseMaterial(new SolidColorBrush(mainColor));                    //SpecularMaterial specMat = new SpecularMaterial(new SolidColorBrush(mainColor), 2000);                    //materialGroup.Children.Add(emissMat);                    materialGroup.Children.Add(diffMat);                    //materialGroup.Children.Add(specMat);                    var link = import.Load(basePath + modelName);                    GeometryModel3D model = link.Children[0] as GeometryModel3D;                    model.Material = materialGroup;                    model.BackMaterial = materialGroup;                    group.Children.Add(link);                }            }            catch (Exception e)            {                MessageBox.Show("未知异常:" + e.StackTrace);            }            return group;        }    }}

以上就是“WPF如何实现绘制3D图形”这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！相信大家阅读完这篇文章都有很大的收获，小编每天都会为大家更新不同的知识，如果还想学习更多的知识，请关注编程网精选频道。