菜鳥學堂：
directx9 3d快速上手 3
by sssa2000
4/15/2005
我們這里暫時先跳過，乏味的索引緩沖和深度緩沖的內(nèi)容，先看看怎么在3d空間中實現(xiàn)一個東西，給自己來點成就感。
正好sdk的向?qū)б彩沁@么安排的，呵呵，那我們就繼續(xù)從向?qū)С霭l(fā)吧，以tutorial 3為例子。
這個例子主要講解運用變換矩陣來實現(xiàn)物體的變換，學過圖形學或者線性代數(shù)的肯定就很容易理解，沒學過的，找點這方面的資料看看就可以了。
先看看這個例子實現(xiàn)了什么，編譯運行，噢，相比前面兩個例子，有耳目一新的感覺，一個三角形繞著y軸旋轉(zhuǎn)。
相比tutorial 2，多了2個函數(shù)：onresetdevice和setupmatrices。其中有注釋，中文由我翻譯，e文太差，翻譯得不好不要b4我啊
public void onresetdevice(object sender, eventargs e)
{
device dev = (device)sender;
// turn off culling, so we see the front and back of the triangle
//關(guān)閉剔除，所以我們可以看見前面的和背面的三角形
dev.renderstate.cullmode = cull.none;
// turn off d3d lighting, since we are providing our own vertex colors
//關(guān)閉燈光，因為我們已經(jīng)提供了自己的顏色
dev.renderstate.lighting = false;
}
private void setupmatrices()
{
// for our world matrix, we will just rotate the object about the y-axis.
// set up the rotation matrix to generate 1 full rotation (2*pi radians)
// every 1000 ms. to avoid the loss of precision inherent in very high
// floating point numbers, the system time is modulated by the rotation
// period before conversion to a radian angle.
// 在世界坐標中，我們要繞y旋轉(zhuǎn),建立旋轉(zhuǎn)矩陣產(chǎn)生每秒360度的旋轉(zhuǎn)，為了避免浮點數(shù)中的位數(shù)造成的時間上的損失，我們在轉(zhuǎn)變?yōu)榛《惹埃瑥娭普{(diào)整系統(tǒng)時間
int itime = environment.tickcount % 1000;
float fangle = itime * (2.0f * (float)math.pi) / 1000.0f;
device.transform.world = matrix.rotationy( fangle );
// set up our view matrix. a view matrix can be defined given an eye point,
// a point to lookat, and a direction for which way is up. here, we set the
// eye five units back along the z-axis and up three units, look at the
// origin, and define "up" to be in the y-direction.
//建立觀察矩陣，它可以被定義為視點，就像一個攝像機一樣。這里我們設(shè)置在z軸-5，y軸3的位置
device.transform.view = matrix.lookatlh( new vector3( 0.0f, 3.0f,-5.0f ), new vector3( 0.0f, 0.0f, 0.0f ), new vector3( 0.0f, 1.0f, 0.0f ) );
// for the projection matrix, we set up a perspective transform (which
// transforms geometry from 3d view space to 2d viewport space, with
// a perspective divide making objects smaller in the distance). to build
// a perpsective transform, we need the field of view (1/4 pi is common),
// the aspect ratio, and the near and far clipping planes (which define at
// what distances geometry should be no longer be rendered).
//射影矩陣，我們建立一個透視變換（透視變換把3d空間變換到2d視口，造成透視的效果），為了建立透視變換，我們需要視覺空間，（通常是1/4 pi）縱橫比 和 遠距離剔除（遠處物體不渲染）
device.transform.projection = matrix.perspectivefovlh( (float)math.pi / 4, 1.0f, 1.0f, 100.0f );
}
所有的新東西都在這里了，一共不到10條語句，簡單吧？有幾點要解釋一下。
dev.renderstate.cullmode = cull.none;
這一句，或許很多人會疑惑，首先了解一下dx的背面剔除功能，和現(xiàn)實中一樣，我們同一時間只能夠看到一個物體的一面，看不到它的背面，這就是背面剔除。cull是一個枚舉，一共3個值：
counterclockwise
3
cull back faces with counterclockwise vertices.
clockwise
2
cull back faces with clockwise vertices.
none
1
do not cull back faces.
如果我們指定了背面剔除的方式，那么我們就看不到物體的背面，這樣當三角形轉(zhuǎn)過來的時候我們就看不到轉(zhuǎn)過來的東西，所以設(shè)置為none，如果不理解，可以在程序中修改一下這一句話，就能很直觀的理解了。
這個例子就這么多內(nèi)容，當然你也可以把rotatey改為，rotatex, rotatez等等，可以更加好的理解一下這個例子。
接下來我們來了解一下mesh。
對我們初學者來說mesh應(yīng)該是一個讓人激動的東西，讓我們來看看介紹：mesh可以用來儲存任何類型的圖形數(shù)據(jù)，但主要用來封裝復雜的模型。mesh類同樣也有一些用來提高渲染物體性能的方法。用mesh你可以從外部文件讀入3d的模型例如.3ds文件，這樣我們就可以在3d max中做好模型，然后讀入程序，想想看，一個游戲的雛形是不是已經(jīng)在你腦海了呢？
mesh對象內(nèi)部也包含了很多幾何體的模型，我們來看看怎么使用它，因為使用它比使用頂點要快捷方便得多，一會你就會深刻體會到。
首先我們要先建立一個mesh對象 private mesh mesh = null;
然后mesh = mesh.box(device,2.0f,2.0f,2.0f); 這樣我們就建立了一個長寬高都為2的立方體，很簡單吧？如果你用頂點來建立的話，最快的方法，即使用索引緩沖器，深度緩沖器也要寫8個頂點得值，還要setstreamsource等等繁瑣的工作，這一切在mesh中都替我們完成了。當然，mesh內(nèi)置的幾何形體還有很多，比如圓柱，茶壺等等，你可以一個一個的試一下。
我們來看看核心的drawbox函數(shù)：
this is equivalent
private void drawbox(float yaw, float pitch, float roll, float x, float y, float z)
{
angle += 0.01f;
device.transform.world = matrix.rotationyawpitchroll(yaw, pitch, roll) * matrix.translation(x, y, z);
material boxmaterial = new material();
boxmaterial.ambient = color.white; //環(huán)境色
boxmaterial.diffuse = color.white; //漫反射
device.material = boxmaterial;
mesh.drawsubset(0);
}
先介紹matrix.rotationyawpitchroll方法，看看他的原形：
public static matrix rotationyawpitchroll(
float yaw, //偏移量，即繞y軸的轉(zhuǎn)動角度
float pitch,//斜度，即繞x軸的角度
float roll//滾動，即繞z的角度
);
材質(zhì)（materials）描述了這樣的一種屬性。你可以指定物體如何反射環(huán)境光以及散射（diffuse）光線，鏡面高光（specular highlights）（少后會討論它）看起來是什么樣，以及物體是否完全反射（emit）光線。 這里創(chuàng)建了一個新的材質(zhì)，它的環(huán)境顏色（ambient color）（注：環(huán)境顏色和環(huán)境光的顏色是不同的^_^）和散射顏色值都被設(shè)置為白色。使用白色表示它會反射所有的光線。接下來，我們把材質(zhì)賦予了device的material屬性，這樣direct3d就知道渲染時使用那種材質(zhì)數(shù)據(jù)。
這里介紹一點關(guān)于光線和色彩的知識：環(huán)境色（ambient color），當其為黑色時，表示（環(huán)境光）不會影響材質(zhì)的顏色，當環(huán)境色變淺時，它就會照亮材質(zhì)，并將兩種顏色混和起來，從而影響材質(zhì)的顏色。如何場景中有環(huán)境光，那么這些光的顏色和亮度就會控制環(huán)境色對于最終材質(zhì)顏色的影響程度）。把材質(zhì)改為沒有紅色成分的顏色（比如綠色）會使物體再次變?yōu)楹谏ㄗⅲ阂驗榇藭r物體不會反射紅色，紅色的光線被物體全部吸收了），改為含一些紅色成分的顏色（比如灰色gray）會使物體呈現(xiàn)深灰色。
mesh會被分為一系列的子集（subsets）（依據(jù)屬性緩沖的大小來分配），同時使用一個叫做“drawsubset”的方法來渲染。使用mesh類創(chuàng)建的普通圖元總是只有一個基于0的子集。所以使用了mesh.drawsubset(0)
下面附上這個例子的全部代碼：
using system;
using system.drawing;
using system.collections;
using system.componentmodel;
using system.windows.forms;
using system.data;
using microsoft.directx;
using microsoft.directx.direct3d;
namespace chapter5code
{
/// <summary>
/// summary description for form1.
/// </summary>
public class form1 : system.windows.forms.form
{
private device device = null;
private mesh mesh = null;
/// <summary>
/// required designer variable.
/// </summary>
private system.componentmodel.container components = null;
private float angle = 0.0f;
public form1()
{
//
// required for windows form designer support
//
initializecomponent();
this.setstyle(controlstyles.allpaintinginwmpaint | controlstyles.opaque, true);
}
/// <summary>
/// we will initialize our graphics device here
/// </summary>
public void initializegraphics()
{
// set our presentation parameters
presentparameters presentparams = new presentparameters();
presentparams.windowed = true;
presentparams.swapeffect = swapeffect.discard;
presentparams.autodepthstencilformat = depthformat.d16;
presentparams.enableautodepthstencil = true;
// create our device
device = new device(0, devicetype.hardware, this, createflags.softwarevertexprocessing, presentparams);
mesh = mesh.box(device, 2.0f, 2.0f, 2.0f);
}
private void setupcamera()
{
device.transform.projection = matrix.perspectivefovlh((float)math.pi / 4, this.width / this.height, 1.0f, 100.0f);
device.transform.view = matrix.lookatlh(new vector3(0,0, 18.0f), new vector3(), new vector3(0,1,0));
device.renderstate.ambient = color.darkblue;
device.lights[0].type = lighttype.directional;
device.lights[0].diffuse = color.darkblue;
device.lights[0].direction = new vector3(0, -1, -1);
device.lights[0].update ();
device.lights[0].enabled = true;
}
protected override void onpaint(system.windows.forms.painteventargs e)
{
device.clear(clearflags.target | clearflags.zbuffer, color.cornflowerblue, 1.0f, 0);
setupcamera();
device.beginscene();
// draw our boxes
drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi * 2.0f, angle / (float)math.pi / 4.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
//drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi / 2.0f, angle / (float)math.pi * 4.0f, 5.0f, 0.0f, 0.0f);
// drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi * 4.0f, angle / (float)math.pi / 2.0f, -5.0f, 0.0f, 0.0f);
// drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi * 2.0f, angle / (float)math.pi / 4.0f, 0.0f, -5.0f, 0.0f);
// drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi / 2.0f, angle / (float)math.pi * 4.0f, 5.0f, -5.0f, 0.0f);
// drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi * 4.0f, angle / (float)math.pi / 2.0f, -5.0f, -5.0f, 0.0f);
// drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi * 2.0f, angle / (float)math.pi / 4.0f, 0.0f, 5.0f, 0.0f);
drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi / 2.0f, angle / (float)math.pi * 4.0f, 5.0f, 5.0f, 0.0f);
drawbox(angle / (float)math.pi, angle / (float)math.pi * 4.0f, angle / (float)math.pi / 2.0f, -5.0f, 5.0f, 0.0f);
device.endscene();
device.present();
this.invalidate();
}
private void drawbox(float yaw, float pitch, float roll, float x, float y, float z)
{
angle += 0.01f;
device.transform.world = matrix.rotationyawpitchroll(yaw, pitch, roll) * matrix.translation(x, y, z);
material boxmaterial = new material();
boxmaterial.ambient = color.white;
boxmaterial.diffuse = color.white;
device.material = boxmaterial;
mesh.drawsubset(0);
}
/// <summary>
/// clean up any resources being used.
/// </summary>
protected override void dispose( bool disposing )
{
if( disposing )
{
if (components != null)
{
components.dispose();
}
}
base.dispose( disposing );
}
#region windows form designer generated code
/// <summary>
/// required method for designer support - do not modify
/// the contents of this method with the code editor.
/// </summary>
private void initializecomponent()
{
this.components = new system.componentmodel.container();
this.size = new size(800,600);
this.text = "form1";
}
#endregion
/// <summary>
/// the main entry point for the application.
/// </summary>
static void
main
()
{
using (form1 frm = new form1())
{
// show our form and initialize our graphics engine
frm.show();
frm.initializegraphics();
application.run(frm);
}
}
}
}
不知道大家注意到?jīng)]有，我注釋掉了很多drawbox函數(shù)的調(diào)用，你也可以把它改過來，運行看看，你會發(fā)現(xiàn)一個問題，就是如果你畫9個box和你畫一個box，旋轉(zhuǎn)的速度是不一樣的，因為這里并沒有像上個例子那樣對時間有強制的調(diào)整。這個例子里面還有一些是關(guān)于燈光的，我們馬上就會講到，其實從字面也可以看出來是什么意思。接下來我們就要去讀入我們自己的模型了，激動啊。
2005-4-15
