DirectX Graphics - начнем снова
Часть 3- Использование матриц
[Предыдущая часть]
[Следующая часть] [Приложения
к этой части]
В предыдущей части мы занимались рендерингом треугольника и даже раскрашивали
его в разные цвета. Но не спешите создавать свой энжин, сначала прочитайте хотя
бы эту часть :) Дело в том, что в прошлой части мы не использовали самого главного,
без чего не обходится никакая современная трехмерная система - это матрицы.
Только не та, которая поимела нас всех, а маленькая, 4x4. Матрицы нужны для
правильного отображения геометрии в виртуальном мире. С помощью матриц мы можем
вращать, передвигать и масштабировать объекты. Например, чтобы повернуть треуголник
в этой части мы применим к нему матрицу вращения. После ее применения соответствующего
метода, Direct3D посчитает нам новые координаты точек, в которые переместится
треугольник после вращения на определенное количество градусов.
Давайте начнем писать программу, чтобы по ходу дела во всем разобраться.
Создайте новый Win32-проект и добавьте во все конфигурации не только библиотеку
d3d8.lib, но и d3dx8.lib Здесь мы будем использовать компонент Direct3DX, который
является надстройкой Direct3D, давая нам набор вспомогательных утилит, в данном
случае объекты и методы работы с матрицами. В общем добавьте ссылку во вкладке
Link и обратите внимание, что мы используем теперь другой инклудный файл - d3dx8.h
(Нам еще понадобится Link на winmm.lib и инклуд mmsystem.h для работы с функцией
timeGetTime)
//Начинаем с объявлений
#include <d3dx8.h>
#include <mmsystem.h>
LPDIRECT3D8 g_pD3D = NULL; // Объект Direct3D
LPDIRECT3DDEVICE8 g_pd3dDevice = NULL; //Устройство
рендеринга
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER8 g_pVB = NULL; //Буфер для вершин
//Структура, определяющая наш формат вершины (aka FVF)
struct CUSTOMVERTEX
{
FLOAT x, y, z; //Нетрансформированная позиция вершины
DWORD color; //Цвет вершины
};
//Флаговое описание нашего FVF
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE)
Здесь мы используем в структуре вершины нетрансформированные координаты. Это
потому, что мы используем матрицу для трансформации 3D координат в 2D, так чтобы
вы могли видеть на экране проекцию трехмерного мира.
HRESULT InitD3D( HWND hWnd );
VOID Cleanup();
HRESULT InitVB();
VOID Render();
V OID SetupMatrices();
LRESULT WINAPI MsgProc( HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam
)
{
switch( msg )
{
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage( 0 );
return 0;
}
return DefWindowProc( hWnd, msg, wParam, lParam );
}
INT WINAPI WinMain( HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPSTR, INT )
{
//Зарегистрировать класс окна
WNDCLASSEX wc = { sizeof(WNDCLASSEX), CS_CLASSDC, MsgProc, 0L, 0L,
GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL, NULL, NULL,
"D3D Tutorial", NULL };
RegisterClassEx( &wc );
// Создать окно
HWND hWnd = CreateWindow( "D3D Tutorial", "D3D Tutorial 03:
Matrices",
WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 300, 300,
GetDesktopWindow(), NULL, wc.hInstance, NULL );
// Инициализировать Direct3D
if( SUCCEEDED( InitD3D( hWnd ) ) )
{
//Создать буфер вершин
if( SUCCEEDED( InitVB() ) )
{
// Показать окно
ShowWindow( hWnd, SW_SHOWDEFAULT );
UpdateWindow( hWnd );
// Войти в главный цикл сообщений
MSG msg;
ZeroMemory( &msg, sizeof(msg) );
while( msg.message!=WM_QUIT )
{
if( PeekMessage( &msg, NULL, 0U, 0U, PM_REMOVE ) )
{
TranslateMessage( &msg );
DispatchMessage( &msg );
}
else
Render();
}
}
}
// Убить все и выйти
Cleanup();
UnregisterClass( "D3D Tutorial", wc.hInstance );
return 0;
}
HRESULT InitD3D( HWND hWnd )
{
// Создать объект D3D, который потребуется для создания
устройства рендеринга
if( NULL == ( g_pD3D = Direct3DCreate8( D3D_SDK_VERSION ) ) )
return E_FAIL;
// Получить текущий режим экрана
D3DDISPLAYMODE d3ddm;
if( FAILED( g_pD3D->GetAdapterDisplayMode( D3DADAPTER_DEFAULT, &d3ddm
) ) )
return E_FAIL;
D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
ZeroMemory( &d3dpp, sizeof(d3dpp) );
d3dpp.Windowed = TRUE;
d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
d3dpp.BackBufferFormat = d3ddm.Format;
if( FAILED( g_pD3D->CreateDevice( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL,
hWnd,
D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
&d3dpp, &g_pd3dDevice ) ) )
{
return E_FAIL;
}
// Убрать culling так, чтобы мы видели и переднюю
и заднюю сторону треуголника
g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE );
// Убрать иллюминацию, так как у нас собственный цвет
вершин
g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_LIGHTING, FALSE );
// Все в порядке, можно вернуть что-нибудь хорошее
return S_OK;
}
VOID Cleanup()
{
if( g_pVB != NULL )
g_pVB->Release();
if( g_pd3dDevice != NULL)
g_pd3dDevice->Release();
if( g_pD3D != NULL)
g_pD3D->Release();
}
Все без изменений, кроме InitD3D. В самом конце мы отключаем каллинг, чтобы
видеть заднюю сторону тругольника, которая в обычном случа не рендерится для
того чтобы сокращать время на операцию прорисовки, а так же убираем освещение,
ибо оно нам не нужно. Пока.
Теперь задаем геометрию:
HRESULT InitGeometry()
{
// Указать параметры вершин треугольника в массиве
CUSTOMVERTEX g_Vertices[] =
{
{ -1.0f,-1.0f, 0.0f, 0xffff0000, },
{ 1.0f,-1.0f, 0.0f, 0xff0000ff, },
{ 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0xffffffff, },
};
Как видите, теперь мы используем другие координаты - относительные виртуального
трехмерного мира. Поэтому нам и нужны будет позже матрица проекции, чтобы трансформировать
трехмерный мир в двухмерную проекцию на экране.
//Создать буфер под хранение информации о вершинах
if( FAILED( g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer( 3*sizeof(CUSTOMVERTEX),
0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX,
D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVB ) ) )
{
return E_FAIL;
}
//Скопировать информацию о вершинах в буфер
VOID* pVertices;
if( FAILED( g_pVB->Lock( 0, sizeof(g_Vertices), (BYTE**)&pVertices,
0 ) ) )
return E_FAIL;
memcpy( pVertices, g_Vertices, sizeof(g_Vertices) );
g_pVB->Unlock();
return S_OK;
}
VOID Render()
{
// Очистить задний буфер в синий цвет
g_pd3dDevice->Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(0,0,255),
1.0f, 0 );
// Начало рендеринга сцены
g_pd3dDevice->BeginScene();
Перед рендерингом очередного кадра мы должны провести трансформацию нашего
мира, чтобы треугольник вращался. Мы вызываем функцию SetupMatrices, которую
сами же напишем чуть позже.
// Установить матрицы мира, обзора и проекции
SetupMatrices();
g_pd3dDevice->SetStreamSource( 0, g_pVB, sizeof(CUSTOMVERTEX) );
g_pd3dDevice->SetVertexShader( D3DFVF_CUSTOMVERTEX );
g_pd3dDevice->DrawPrimitive( D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 1 );
//Конец рендеринга
g_pd3dDevice->EndScene();
//Показать содержимое заднего буфера на экране
g_pd3dDevice->Present( NULL, NULL, NULL, NULL );
}
Теперь, как я и обещал мы напишем функцию, в которой зададим все нужные нам
матрицы:
VOID SetupMatrices()
{
// Матрице мира задаем вращение объекта вокруг оси Y
D3DXMATRIX matWorld;
D3DXMatrixRotationY( &matWorld, timeGetTime()/150.0f );
Этой функцией мы задаем вращение вокруг оси Y на указанное количество радиан.
Первый параметр - возвращаемая измененная матрица, второй параметр - угловая
мера в радианах. Обратите внимание, что мы здесь привязываем ее ко времени для
того чтобы треугольник вращался с одинаковой скоростью на всех компьютерах.
Это важный момент, так как мы должны строго соответствовать ходу времени в отображении
объектов, то есть скажем Лара Крофт должна пробегать дистанцию за одинаковое
время и на P166 и на K7-1200, независимо от скорости рендеринга при этом. Мы
можем отрендерить несколько кадров, когда треугольник будет все в той же позиции,
но не должны рендерить новую позицию треугольника каждый очередной кадр.
g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matWorld );
После того, как мы получили измененную матрицу, мы должны применить трансформацию,
заложенную в ней к миру. Функция SetTransform делает это. D3DTS_WORLD - означает
объекты виртуального мира.
// Установить матрицу обзора
D3DXMATRIX matView;
D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &D3DXVECTOR3( 0.0f, 3.0f,-5.0f ),
&D3DXVECTOR3( 0.0f, 0.0f, 0.0f ),
&D3DXVECTOR3( 0.0f, 1.0f, 0.0f ) );
g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );
После того, как мы установили трансформацию объектов в мире, мы должны определиться
с собственным взглядом на этот мир. Здесь мы устанавливам точку обзора на мир
следующим образом: Функции D3DXMatrixLookAtLH передаем результирующую матрицу,
положение нашего глаза (0,3,-5), затем направление взгляда (0,0,0) - то есть
смотрим в начало координат и напоследок мы указываем где у нас верх (0,1,0).
Видите ли без силы всемирного тяготения очень трудно определиться, а где соьственно
тут верх, поэтому нам надо указать вертикаль сего бренного мира, как ось Y.
SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView ) применяет трансформацию обзора в соответствии
с установленной матрицей.
//Установить матрицу проекции
D3DXMATRIX matProj;
D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI/4, 1.0f, 1.0f, 100.0f );
g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );
}
Я уже упоминал, что для того, чтобы спроецировать трехмерный мир на плоскую
поверхность монитора, надо применить специальную матрицу проекции. Окромя этой
необходимости, матрица проекции позволяет задавать несколько интересных параметров.
Во-первых, это угол обзора (aka FOV), применяющийся повсеместно в качестве увеличивающего
фактора камеры. В данном примере он установлен в pi/4, то есть 45° Затем
мы затаем aspect ratio, то есть отношение длины к высоте. Так как нам не надо
ничего сплющивать или вытягивать, передаем в функцию единицу. Следующие два
параметра называются ближней и дальней границей клиппинга или по русски - обрезания.
Эти параметры задают границы, после которых Direct3D перестает рендерить чего
либо. Это коллосально сокращает время на операцию рендеринга в больших уровнях.
Соответственно, чем дальше границы, тем медленней рендеринг и тем реалистичнее
картинка.
Вот так незаметно, мы подошли к концу программы. Компилируйте проект и смотрите
как треуголник вертится!
В следующей части мы добавим к нашей сцене источник освещения.
Приложение: готовый
проект (20k)
Приятного программирования: Antiloop
[Вверх]
Posted: 23.01.2k1
Autor: Antiloop
<anti_loop@mail.ru>
|
 |
|
|
