下周轮到我给组里进行Knowledge Sharing，大家可能已经发现了我准备介绍WPF 3D（毕竟这两篇日志都是和WPF 3D有关的嘛）。
最近几天在工作之余做了几个介绍WPF 3D各种特性的示例小程序（包括不同类型的摄像机、光源、材质等，较高级的四元数、矩阵摄像机、放射材质等没有介绍，大家可以自己试试）。这里放上来与大家分享一下。示例包括下图所示的几个部分（其中最后一个不演示）。
一、简单的三维物体
左图是由两个三角形拼接而成的正方形。三角形的正面材质为蓝色，反面为红色。通过定义不同顺序的TriangleIndices，可以定义三角形正面的朝向。如下XAML代码所示（注意对应关系和顺序）：
<MeshGeometry3D Positions="0 0 0,5 0 0,0 5 0,0 5 0,5 0 0,5 5 0"
TriangleIndices="0 1 2 4 3 5" />在一本书上学到，建议刚开始的时候把所有物体的背面全部设置成红色，这样可以方便地检测TriangleIndices是否设置正确。确认无误后把不可见物体的背面材质移除，以提高性能。
右图则是一个入门专用的三维图形——立方体。按顺序把各面的三角形拼接好就能做成。虽然立方体只有8个顶点，但Positions属性一共有36个顶点，至于为啥待会介绍。
二、共用顶点 vs 不共用顶点
左图是示例一中的立方体更改颜色后做成。右图则是共用三角形顶点绘制成的立方体效果。两种方式的定义如下：
可以看出，左图明显棱角分明，而共用顶点的立方体则显得很模糊。原因是：WPF根据光照的方向和顶点法向量的方向计算各顶点的光照强度。共用顶点时，由于一个顶点被多个三角形共用，此时WPF会取一个平均值作为法向量。共用顶点时，各三角形面的光照强度一致。用此种方法可以构造出颜色柔和的曲面。
三、画刷和材质
上图是一个立方体的三个面。顶面是一个播放视频的窗体，左侧是一个CheckBox空间，右侧是一张静态图片。三个面都是使用的DiffuseMaterial材质，光照采用AmbientLight。对DiffuseMaterial材质使用不同类型的画刷即可得到不同的内容（各画刷的性能有很大的区别，请参阅MSDN）。可以看出在WPF世界播放视频是一件很简单的时，画刷定义如下：
<VisualBrush>
<VisualBrush.Visual>
<MediaElement Source="C:Users\Public\Videos\Sample Videos\Wildlife.wmv" IsMuted="True" />
</VisualBrush.Visual>
</VisualBrush>下图的绿色部分是DiffuseMaterial材质，该材质模拟漫反射物体的表面，例如木头，无能从哪个角度看光照强度和颜色都差不多。蓝色部分是定义了DiffuseMaterial材质并额外附加了SpecularMaterial材质。后者模拟反射光照强烈的物体表面，例如玻璃、瓷砖地板等。注意SpecularMaterial材质不能单独使用，否则看不到，必须和其他材质一起使用。对同一个物体定义多种材质需要使用MaterialGroup对象。
四、摄像机和光源示例
两个图中的立方体大小都是一样的。左图采用了透视投影摄像机，这种摄像机就是人眼看到的效果。越近的物体越大，而且平行线不一定平行（也称灭点投影，试想在一个无尽的马路中间，原本平行的马路边缘的直线会逐渐收缩成一个点）。
右图是一个平行投影摄像机，它保证平行线一定平行，且与投影平面平行的物体与其投影全等。这种投影方式在数学上用得比较多。
图中的立方体颜色是随机生成的。左图采用了点光源，可以看到正前方的物体的前面与顶端物体前面的光照明显不一样。这就像使用了电灯。
右图采用了平行光源，可以看成是户外太阳的光源。可以想象有无数个点光源往同一个方向投射光线（这个方向是摄像机的Direction属性）。光源是从前上方投射到后下方的，可以看到每个立方体的前面和顶面都被照亮，而且同层立方体的同一个面光照强度一致。
五、动画
左图是一个不段变换颜色的立方体，右侧是一个旋转的立方体。这主要使用了WPF的动画功能，利用StoryBoard对象播放动画（可以创建类似于Flash的关键帧动画）。通过各类Animation实现各种动画效果。如左图是ColorAnimation，右图是DoubleAnimation。
实现立方体旋转时，先要给三维物体（GeometryModel对象）设置一个Transform属性，告诉WPF按照如何旋转：
<GeometryModel3D.Transform>
<RotateTransform3D CenterX="0" CenterY="0" CenterZ="0">
<RotateTransform3D.Rotation>
<AxisAngleRotation3D x:Name="rot_box" Axis="1 1 3" Angle="1" />
</RotateTransform3D.Rotation>
</RotateTransform3D>
</GeometryModel3D.Transform>之后在按钮的单击时间（或其他任何时间）的Triggers里播放StoryBoard，代码如下：
<Button.Triggers>
<EventTrigger RoutedEvent="Button.Click">
<BeginStoryboard>
<Storyboard>
<DoubleAnimation From="0" To="360"
Storyboard.TargetName="rot_box"
Storyboard.TargetProperty="Angle"
RepeatBehavior="Forever"
Duration="0:0:5"
AutoReverse="False" />
</Storyboard>
</BeginStoryboard>
</EventTrigger>
</Button.Triggers>六、圆
WPF 3D是一个三角形的世界！所以圆也是由三角形拼接而成。从左至右从上至下的4个拼接而成的圆分别使用8个、16个、64个和256个三角形组成。可以看到使用的三角形数量越多，图形越逼真。但64个和256个三角形组成的圆以无太大的区别，要在保证图形质量的尽量减少三角形的数量。
要画圆就不能简单地使用XAML脚本写了，这时要用到后台代码。画圆，以及下面示例的球体、圆柱体都要将物体进行三角形剖分，使用参数方程生成各离散点的坐标，然后进行组合。
七、球体和圆柱体
左图是绘制出的两个球体，较小的球体使用了SpecularMaterial材质，故反光效果很明显。右图示例了在球体上贴图。
同样的道理，使用不同的画刷同样可以在球体上贴视频，如下图右侧所示。
右侧的图示例的是除了在两个球体上播放视频外，“哑铃”还在不断旋转，过一会就变成下面这样了。
有关如何生成球体和圆柱体，并如何设置其TextureCoordinate属性，你可以参考我之前写过的这篇文章。
好了，WPF 3D的基本介绍到这，我要准备下周讲了。现在已经将近下班一个小时了，我也早该撤了。