C++实现3D(EasyX)详细教程

一、关于3D

我们看见，这两个三角形是相似的，因此计算很简单

若相对物体的方向是斜的，计算三角函数即可

不会的看代码

 二、EasyX简介

initgraph(长,宽)                                                        打开绘图 或initgraph(长,宽,窗口设置-见下文)

closegraph()                                                            关闭绘图

cleardevice()                                                           清屏

setlinestyle()                                                           设置线条样式

setfillstyle()                                                             设置填充样式

setcolor()                                                                设置前景色 包括setlinecolor()&settextcolor()

setbkcolor()                                                            设置背景色

setfillcolor()                                                            设置填充色

setbkmode()                                                           设置背景(不)透明

RGBtoGRAY() & RGBtoHSV() &RGBtoHSL()      转换 也可以将前后调换

EGERGB() & EGEGET_R() &  EGEGET_G() & EGEGET_B() 将R/G/B与color数据转换

putpixel(x坐标,y坐标,颜色)                                    画点

line(起点x,起点y,终点x,终点y)                                画线

rectangle(起点x,起点y,终点x,终点y)                      画空心矩形 包括fill前缀(实心)

roundrect(起点x,起点y,终点x,终点y)                     画空心矩形 包括fill前缀(实心)

circle(中心x,中心y,半径)                                         画圆 包括fill前缀(实心) & f后缀(快速)

ellipse(中心x,中心y,半径1,半径2)                           画椭圆 包括fill前缀(实心) & f后缀(快速)

polygon()                                                                画多边形 包括fill前缀(实心) 

outtextxy(x坐标,y坐标,文本)                                  输出文本

mousemsg()                                                           有没有鼠标信息

getmouse()                                                             返回鼠标信息（没有则等待）

keymsg()                                                                 有没有键盘信息

getkey()                                                                   返回键盘信息（没有则等待）

newimage()                                                             分配图片地址

getimage(指针,文件名)[仅EGE]、loadimage()[仅Easyx]  获取图像（从文件）

getimage(起点x,起点y,终点x,终点y)                       获取图像（从屏幕）

putimage(指针,起点x,起点y)                                   输出图像（到屏幕）

saveimage()                                                            输出图像（到文件 

GetImageBuffer()                                                   获取缓冲区指针(快速绘图、读图) 

......

三、C++实现

#include <graphics.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <windows.h>const int WIDTH = 1200;
const int HEIGHT = 1000;
const float PI = 3.1415926535f;// 摄像机参数
struct Camera {float x = 0, y = 1, z = 0;  // 初始位置float yaw = 0, pitch = 0;   // 视角角度float speed = 0.1f;         // 移动速度float sensitivity = 0.008f; // 鼠标灵敏度
} camera;// 3D点结构体
struct Point3D { float x, y, z; };// 立方体面结构体
struct Face {int points[4];  // 顶点索引COLORREF color;  // 颜色float depth;     // 深度用于排序Point3D normal;  // 法向量
};// 立方体顶点
Point3D cubePoints[] = {{-1, -1, -1}, {1, -1, -1}, {1, 1, -1}, {-1, 1, -1},{-1, -1, 1},  {1, -1, 1},  {1, 1, 1},  {-1, 1, 1}
};// 立方体面定义
Face cubeFaces[] = {{{0,1,2,3}, RED},    // 前{{4,5,6,7}, BLUE},   // 后{{0,3,7,4}, GREEN},  // 左{{1,5,6,2}, YELLOW}, // 右{{3,2,6,7}, CYAN},   // 上{{0,4,5,1}, MAGENTA} // 下
};// 计算面的法向量
void calculateNormals() {for (auto& face : cubeFaces) {Point3D p1 = cubePoints[face.points[0]];Point3D p2 = cubePoints[face.points[1]];Point3D p3 = cubePoints[face.points[2]];// 计算两个向量Point3D v1 = {p2.x - p1.x, p2.y - p1.y, p2.z - p1.z};Point3D v2 = {p3.x - p1.x, p3.y - p1.y, p3.z - p1.z};// 计算叉积（法向量）face.normal = {v1.y * v2.z - v1.z * v2.y,v1.z * v2.x - v1.x * v2.z,v1.x * v2.y - v1.y * v2.x};// 归一化法向量float len = sqrt(face.normal.x * face.normal.x + face.normal.y * face.normal.y + face.normal.z * face.normal.z);face.normal.x /= len;face.normal.y /= len;face.normal.z /= len;}
}// 将3D坐标转换为屏幕坐标
POINT project(Point3D p) {// 相对摄像机的位置float dx = p.x - camera.x;float dy = p.y - camera.y;float dz = p.z - camera.z;// 旋转（绕Y轴和X轴）float cosY = cos(camera.yaw), sinY = sin(camera.yaw);float cosP = cos(camera.pitch), sinP = sin(camera.pitch);// 旋转计算float x = dx*cosY - dz*sinY;float z = dz*cosY + dx*sinY;float y = dy*cosP - z*sinP;z = z*cosP + dy*sinP;// 透视投影if(z <= 0) z = 0.0001f;float f = 400 / z;return { (int)(x*f + WIDTH/2), (int)(-y*f + HEIGHT/2) };
}void drawScene() {POINT screenPoints[8];// 投影所有顶点for(int i=0; i<8; i++)screenPoints[i] = project(cubePoints[i]);// 计算每个面的深度并排序for(auto& face : cubeFaces) {float avgZ = 0;for(int i : face.points)avgZ += cubePoints[i].z - camera.z;face.depth = avgZ/4;}// 按深度排序（远到近）qsort(cubeFaces, 6, sizeof(Face), [](const void* a, const void* b) {return (int)(((Face*)b)->depth - ((Face*)a)->depth);});// 绘制每个面for(auto& face : cubeFaces) {POINT poly[4];for(int i=0; i<4; i++)poly[i] = screenPoints[face.points[i]];// 直接使用面的颜色填充setfillcolor(face.color);fillpoly(4, (int*)poly);}
}// 绘制准星
void drawCrosshair() {setcolor(BLACK);line(WIDTH / 2 - 10, HEIGHT / 2, WIDTH / 2 + 10, HEIGHT / 2);line(WIDTH / 2, HEIGHT / 2 - 10, WIDTH / 2, HEIGHT / 2 + 10);
}// 绘制建筑物
void drawBuilding(float x, float y, float z, float width, float height, float depth, COLORREF color) {Point3D buildingPoints[] = {{x - width / 2, y - height / 2, z - depth / 2},{x + width / 2, y - height / 2, z - depth / 2},{x + width / 2, y + height / 2, z - depth / 2},{x - width / 2, y + height / 2, z - depth / 2},{x - width / 2, y - height / 2, z + depth / 2},{x + width / 2, y - height / 2, z + depth / 2},{x + width / 2, y + height / 2, z + depth / 2},{x - width / 2, y + height / 2, z + depth / 2}};Face buildingFaces[] = {{{0,1,2,3}, color},    // 前{{4,5,6,7}, color},   // 后{{0,3,7,4}, color},  // 左{{1,5,6,2}, color}, // 右{{3,2,6,7}, color},   // 上{{0,4,5,1}, color} // 下};POINT screenPoints[8];for(int i=0; i<8; i++)screenPoints[i] = project(buildingPoints[i]);for(auto& face : buildingFaces) {POINT poly[4];for(int i=0; i<4; i++)poly[i] = screenPoints[face.points[i]];setfillcolor(face.color);fillpoly(4, (int*)poly);}
}// 绘制树
void drawTree(float x, float y, float z) {// 树干drawBuilding(x, y, z, 0.2f, 1.0f, 0.2f, RGB(139, 69, 19));// 树冠drawBuilding(x, y + 0.8f, z, 1.0f, 0.5f, 1.0f, RGB(34, 139, 34));
}// 处理输入
void processInput() {// 处理键盘输入float moveX = 0, moveZ = 0;if (GetAsyncKeyState('W') & 0x8000) moveX = 1;  // 前if (GetAsyncKeyState('S') & 0x8000) moveX = -1; // 后if (GetAsyncKeyState('A') & 0x8000) moveZ = -1; // 左if (GetAsyncKeyState('D') & 0x8000) moveZ = 1;  // 右// 计算移动方向（基于当前视角）float speed = camera.speed;float dx = moveX * cos(camera.yaw) - moveZ * sin(camera.yaw);float dz = moveZ * cos(camera.yaw) + moveX * sin(camera.yaw);camera.z += dx * speed;camera.x += dz * speed;// 处理鼠标输入MOUSEMSG m;while(MouseHit()) {m = GetMouseMsg();if(m.uMsg == WM_MOUSEMOVE) {// 计算相对鼠标移动量static int lastX = WIDTH / 2, lastY = HEIGHT / 2;int dx = m.x - lastX;int dy = m.y - lastY;lastX = m.x;lastY = m.y;// 更新视角camera.yaw += dx * camera.sensitivity;camera.pitch -= dy * camera.sensitivity;// 限制垂直视角if(camera.pitch > PI/2.5) camera.pitch = PI/2.5;if(camera.pitch < -PI/2.5) camera.pitch = -PI/2.5;}}
}int main() {initgraph(WIDTH, HEIGHT);setbkcolor(WHITE);BeginBatchDraw();ShowCursor(FALSE); // 隐藏鼠标// 计算法向量calculateNormals();// 将鼠标初始位置设置为窗口中心SetCursorPos(WIDTH / 2, HEIGHT / 2);while(true) {// 检测 ESC 键退出if (GetAsyncKeyState(VK_ESCAPE) & 0x8000) {break;}cleardevice(); // 清屏processInput();//drawScene();drawBuilding(0, 0, 5, 2, 3, 2, RGB(128, 128, 128)); // 绘制建筑物drawBuilding(0, 0, 5, 2, 3, 2, RGB(128, 128, 128)); // 绘制建筑物drawTree(3, 0, 5); // 绘制树drawTree(5, 0, 3); // 绘制树drawCrosshair();FlushBatchDraw(); // 刷新缓冲区Sleep(10); // 控制帧率}EndBatchDraw();closegraph();ShowCursor(TRUE); // 恢复鼠标显示return 0;
}

效果：

编译：

g++ -o 3d 3d.cpp -std=c++11 -leasyx

 w a s d可以行走