3D 환경맵핑(Environment Mapping)의 한 기법으로 Cube Maps가 있다. 말그대로 직육면체의 각면에 대한 텍스쳐 이미지로 3D 환경을 조성하는 방법인데 아래 이미지를 보면 바로 이해할 수 있다.
출처 : developer.com
Cube Maps는 환경 맵핑 방법중 가장 빠르고 매우 사실적으로 묘사할 수 있는 방법으로 내가 알기로는 게임등에 자주 사용하는 것으로 알고 있다. 단점은 모서리 부분에서 약간 티가 난다는 점이다.
Flash Player 10부터 3D API를 제공한다. 이 API들을 적절히 활용하면 Papervision3D나 Away3D와 같은 라이브러리를 이용하지 않고도 어려움 없이 Cube Maps을 구현할 수 있다.
아래 프로그램은 Flash Player 10에서 제공하는 3D API만 이용해서 Cube Map을 구현한 것이다. 마우스 드래그로 회전이 가능하다.
마우스로 Drag하면 회전이 됩니다.
(Mac에서 화면이 작게 나오는데 아직 이유를 모르겠네요 ^^;)
위와 같은 프로그램을 만들기 위해 6면을 가지는 텍스쳐 이미지가 필요하다. 인터넷에 많이 있는데 아래처럼 Layout이 여러종류가 있다.
Cube Map Layout 출처 : cgtextures.com
나는 가장 일반적이고 자주 쓰이는 Horizontal Cross방식 대신에 Horizontal Strip(NVidia DDS Exporter Layout)을 이용했다. 이 방식은 아래같이 구성된다.
Cube Map Layout 출처 : cgtextures.com
이러한 이미지가 어떻게 Cube Map을 만들 수 있는지 아래 화면을 보면 쉽게 알 수 있다.
마우스로 Drag하면 회전이 됩니다.
아래는 위 프로그램에 대한 소스이다.
package
{
import flash.display.*;
import flash.events.Event;
import flash.events.MouseEvent;
import flash.geom.*;
import flash.utils.getTimer;
[SWF(frameRate=60, backgroundColor=0x000000)]
/**
* Cube Map 예제
* @author Yongho, Ji (http://blog.jidolstar.com/574)
* @since 2009.08.05
*/
public class CubeSky extends Sprite
{
[Embed(source="sky.jpg")]
private const SKY:Class;
//투영된 Vectex 정보
private var projected:Vector.<Number>;
//World 변환 행렬
private var world:Matrix3D;
//투영을 위한 변환행렬
private var projection:Matrix3D;
//Mesh 데이터
private var mesh:GraphicsTrianglePath
//Texture
private var texture:BitmapData = (new SKY as Bitmap).bitmapData;
//Viewport (3D 렌더링 대상)
private var viewport:Shape;
//Viewport의 Z축 위치
private var viewPortZAxis:Number = 0;
public function CubeSky()
{
//Viewport
viewport = new Shape;
addChild( viewport );
//투영 변환 행렬
var p:PerspectiveProjection = new PerspectiveProjection()
p.fieldOfView = 30;
projection = p.toMatrix3D();
//World 변환 행렬
world = new Matrix3D();
var check3D:Vector3D = Utils3D.projectVector(
projection,
new Vector3D(1.0,0,1.0)
);
//Mesh 데이타
mesh = createCubeMesh( check3D.x );
projected = new Vector.<Number>(0,false);
viewPortZAxis = check3D.x;// * 4;
//이벤트 핸들러 등록
stage.addEventListener( Event.RESIZE, resize );
stage.addEventListener( Event.ENTER_FRAME, render );
//stage.addEventListener( MouseEvent.MOUSE_WHEEL, onMouseWheel );
stage.addEventListener( MouseEvent.MOUSE_DOWN, onMouseEvent );
resize();
}
private function resize( event:Event = null ):void
{
viewport.x = stage.stageWidth/2;
viewport.y = stage.stageHeight/2;
}
private function render( event:Event = null ):void
{
world.identity(); //단위행렬로 전환
world.appendRotation( zRotation, Vector3D.Z_AXIS );
world.appendRotation( 90+xRotation, Vector3D.X_AXIS );
world.appendTranslation(0, 0, viewPortZAxis); //이동
world.append(projection); //투영 변환 적용
// mesh 데이터를 투영하여 projected 생성
// uvtData도 갱신된다. 갱신되는 데이터는 T값이다.
Utils3D.projectVectors( world, mesh.vertices, projected, mesh.uvtData );
// texture를 이용해 렌더링
viewport.graphics.clear();
//viewport.graphics.lineStyle( 1, 0xff0000 );
viewport.graphics.beginBitmapFill( texture, null, false, true );
viewport.graphics.drawTriangles( projected, mesh.indices, mesh.uvtData, mesh.culling );
//Cube는 z축을 굳이 정렬할 필요 없다.
//viewport.graphics.drawTriangles( projected, getSortedIndices(mesh), mesh.uvtData, mesh.culling );
}
/**
* 마우스 휠 처리
*/
private function onMouseWheel( event:MouseEvent ):void
{
viewPortZAxis += event.delta * 10;
}
private var xRotation:Number = 0;
private var zRotation:Number = 0;
private var prevX:Number;
private var prevY:Number;
/**
* 마우스 이벤트 - x,y축 회전
*/
private function onMouseEvent( event:MouseEvent ):void
{
switch( event.type )
{
case MouseEvent.MOUSE_DOWN:
stage.addEventListener( MouseEvent.MOUSE_MOVE, onMouseEvent );
stage.addEventListener( MouseEvent.MOUSE_UP, onMouseEvent );
prevX = mouseX;
prevY = mouseY;
break;
case MouseEvent.MOUSE_MOVE:
if( event.buttonDown == false )
{
stage.removeEventListener( MouseEvent.MOUSE_MOVE, onMouseEvent );
stage.removeEventListener( MouseEvent.MOUSE_UP, onMouseEvent );
break;
}
var dx:Number = mouseX - prevX;
var dy:Number = mouseY - prevY;
zRotation += dx;
xRotation += dy;
if( xRotation > 90 ) xRotation = 90;
if( xRotation < -90 ) xRotation = -90;
prevX = mouseX;
prevY = mouseY;
break;
case MouseEvent.MOUSE_UP:
stage.removeEventListener( MouseEvent.MOUSE_MOVE, onMouseEvent );
stage.removeEventListener( MouseEvent.MOUSE_UP, onMouseEvent );
break;
}
}
}
}
import flash.display.GraphicsTrianglePath;
import flash.display.TriangleCulling;
/**
* Cube Mesh 데이타 작성
* @param size 한변의 사이즈
* @return mesh 데이터
*/
function createCubeMesh( size:Number = 512 ):GraphicsTrianglePath
{
var vertices:Vector.<Number> = new Vector.<Number>( 0, false );
var indices:Vector.<int> = new Vector.<int>( 0, false );
var uvtData:Vector.<Number> = new Vector.<Number>( 0, false );
var mesh:GraphicsTrianglePath = new GraphicsTrianglePath( vertices, indices, uvtData, TriangleCulling.POSITIVE );
var s:Number = size/2;
var w:Number = size * 6;
var u00:Number = 0;
var u01:Number = (size-1)/w;
var u10:Number = size/w;
var u11:Number = (size*2-1)/w;
var u20:Number = (size*2)/w;
var u21:Number = (size*3-1)/w;
var u30:Number = (size*3)/w;
var u31:Number = (size*4-1)/w;
var u40:Number = (size*4)/w;
var u41:Number = (size*5-1)/w;
var u50:Number = (size*5)/w;
var u51:Number = (size*6-1)/w;
mesh.vertices.push(
//Right
s,-s,-s, //0
s,-s,s, //1
s,s,s, //2
s,s,-s, //3
//Left
-s,s,-s, //4
-s,s,s, //5
-s,-s,s, //6
-s,-s,-s, //7
//Top
-s,-s,s, //8
-s,s,s, //9
s,s,s, //10
s,-s,s, //11
//Bottom
-s,s,-s, //12
-s,-s,-s, //13
s,-s,-s, //14
s,s,-s, //15
//Front
-s,-s,-s, //16
-s,-s,s, //17
s,-s,s, //18
s,-s,-s, //19
//Back
s,s,-s, //20
s,s,s, //21
-s,s,s, //22
-s,s,-s //23
);
mesh.indices.push(
0,1,2, 0,2,3, //Right
4,5,6, 4,6,7, //Left
8,9,10, 8,10,11, //Top
12,13,14, 12,14,15, //Bottom
16,17,18, 16,18,19, //Front
20,21,22, 20,22,23 //Back
);
mesh.uvtData.push(
//Right
u00, 1, 1,
u00, 0, 1,
u01, 0, 1,
u01, 1, 1,
//Left
u10, 1, 1,
u10, 0, 1,
u11, 0, 1,
u11, 1, 1,
//Top
u20, 1, 1,
u20, 0, 1,
u21, 0, 1,
u21, 1, 1,
//Bottom
u30, 1, 1,
u30, 0, 1,
u31, 0, 1,
u31, 1, 1,
//Front
u40, 1, 1,
u40, 0, 1,
u41, 0, 1,
u41, 1, 1,
//Back
u50, 1, 1,
u50, 0, 1,
u51, 0, 1,
u51, 1, 1
);
return mesh;
}
/**
* GraphicsTrianglePath를 기반으로, Z축으로 sort된 인덱스를 돌려준다.
* 이 작업을 해주어야 z축 깊이에 따라 Triangle이 제대로 그려진다.
* @param mesh 정보
* @return sort된 index 데이터
*/
function getSortedIndices( mesh:GraphicsTrianglePath ):Vector.<int>
{
var triangles:Array = [];
var length:uint = mesh.indices.length;
//z축 sort를 위한 기반 제작
for ( var i:uint=0; i < length; i += 3 )
{
var i1:uint = mesh.indices[ i+0 ];
var i2:uint = mesh.indices[ i+1 ];
var i3:uint = mesh.indices[ i+2 ];
var z:Number = Math.min( mesh.uvtData[i1 * 3 + 2], mesh.uvtData[i2 * 3 + 2], mesh.uvtData[i3 * 3 + 2] );
if (z > 0)
{
triangles.push({i1:i1, i2:i2, i3:i3, z:z});
}
}
//z축으로 sort
triangles = triangles.sortOn("z", Array.NUMERIC);
//sort된 값을 이용해 Vector값 만듬
var sortedIndices:Vector.<int> = new Vector.<int>(0, false);
for each (var triangle:Object in triangles)
{
sortedIndices.push(triangle.i1, triangle.i2, triangle.i3);
}
return sortedIndices;
}
아래 이미지는 위 프로그램에서 사용한 이미지이다.
위 프로그램에서는 Graphics.drawTriangle() 메소드를 이용했다. 하지만 이 함수를 사용하지 않고도 만들수 있다. 왜냐하면 Flash Player 10부터는 DisplayObject에 대해 x,y,z축 회전 및 이동 API가 추가되었기 때문이다. 그러면 위 프로그램 소스처럼 힘들게 vertex, index, uvt 데이타를 만들지 않아도 될 것이다.
내 생각에 Flash에서 3D 개발을 위해 Graphics.drawTriangle()와 DisplayObject의 3D API, Matrix3D 등을 서로 섞어가면서 만드는 것이 좋을 것 같다.
개발환경 : Flash Builder 4 Beta 1 (Flash CS4 에서도 개발할 수 있음.)
참고내용
- 3차원(3D)에서 작업
- Cubical Environments Maps Texture
- Environment Mapping Techniques
- Papervison3D로 만든 Cube Map
- 모모님의 Skybox 강의
- [Flash 3D]우리 아가 회전시키기-UV맵핑,원근투영 이용
- [Flash 3D]우리 아가 회전시키기 2-Texture를 이용해 여러모양 만들기
- [Flash 3D]토성 그리기
글쓴이 : 지돌스타(http://blog.jidolstar.com/574)
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