3D游戏从入门到精通Word格式.docx
《3D游戏从入门到精通Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3D游戏从入门到精通Word格式.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
D3DXVECTOR3类有很多方法，使用起来非常方便。
因而在程序里，主要使用它来定义变量，这样就有很函数可以使用了。
比如赋值，相加，相减等等。
它的定义如下：
typedefstructD3DXVECTOR3:
publicD3DVECTOR
{
public:
D3DXVECTOR3（）{};
D3DXVECTOR3（CONSTFLOAT*）;
D3DXVECTOR3（CONSTD3DVECTOR&
）;
D3DXVECTOR3（CONSTD3DXFLOAT16*）;
D3DXVECTOR3（FLOATx,FLOATy,FLOATz）;
//casting
operatorFLOAT*（）;
operatorCONSTFLOAT*（）const;
//assignmentoperators
D3DXVECTOR3&
operator+=（CONSTD3DXVECTOR3&
operator-=（CONSTD3DXVECTOR3&
operator*=（FLOAT）;
operator/=（FLOAT）;
//unaryoperators
D3DXVECTOR3operator+（）const;
D3DXVECTOR3operator-（）const;
//binaryoperators
D3DXVECTOR3operator+（CONSTD3DXVECTOR3&
）const;
D3DXVECTOR3operator-（CONSTD3DXVECTOR3&
D3DXVECTOR3operator*（FLOAT）const;
D3DXVECTOR3operator/（FLOAT）const;
friendD3DXVECTOR3operator*（FLOAT,CONSTstructD3DXVECTOR3&
BOOLoperator==（CONSTD3DXVECTOR3&
BOOLoperator!
=（CONSTD3DXVECTOR3&
}D3DXVECTOR3,*LPD3DXVECTOR3;
在这里已经实现向量的加减、数乘、数除，也许你发现这里有没有点积和叉积运算。
它们是通过其它公共函数实现的。
说到这里，如果你对点积和叉积运算不是很懂，看来又需要去看看《向量代数》了。
在游戏里，要表示一个人沿着OA的方向行走，那么只需要对着OA向量数乘，就可以了。
有了这样的向量类型定义，就可像下面那样方便使用：
D3DXVECTOR3vOA（1.0f,1.0f,1.0f）;
2.10.1平面的表示
3D空间里的物体都是实体的,主要由平面组成。
比如正方体，就有6个平面。
在D3D里组成三维物体的基本平面是三角形，无论是多么复杂的物体，都是有三角形组成的。
并且D3D里支持显示最小的图形也是三角形，它是没有点和直线显示的。
因此，要显示正方体，就需要把每个平面分成两个三角形，才能显示。
如下图所示：
为什么选择三角形作为D3D里最小的平面呢？
由于三个点组成的平面，肯定是共面的，是平坦的，并且显示效率是最高的。
如果选择其它多边形的话，就存在点不共面的情况，这样变得非常复杂，所以目前显示卡也是针对三角形进行优化显示的。
要在D3D里显示物体，就是显示很多的三角形，让这些三角形连接起来，就组成游戏里的人体，动物，武器等等。
在几何里就知道每个三角形都有三个顶点组成，那么只要设置了三个顶点的值，就可以在D3D里显示三角形出来了。
用D3D里的向量表示三个顶点就是：
A:
D3DXVECTOR3（-1.0f,-1.0f,0.0f）;
B:
D3DXVECTOR3（0.0f,1.0f,0.0f）;
C:
D3DXVECTOR3（1.0f,-1.0f,0.0f）;
只要把所有三角形的顶点，都按上面格式设置到顶点缓冲区里，就可以显示一个三角形出来。
但这个三角形又可分为两个表面：
前表面和后表面。
在D3D缺省情况下，只会显示前表面。
那么怎么样来区别前表面和后表面呢？
由于D3D是采用左手坐标系，正对着平面看去是顺时针方向的顶点顺序就是前表面。
如果不小心把顶点的顺序搞反，就会看不到表面显示。
并且还会关系到后面的灯光显示，纹理显示。
其实，前表面就是平面的法向量指向的表面。
只要认识到组成平面的顶点以及顶点排列顺序，就可以用平面构成三维物体了。
不管多么复杂的物体，都可以由顶点组成平面，再有平面组成物体。
不管是圆的物体，还是方的物体，都可以使用三角形去组成。
其实这种三维物体是数字化的，永远都是尽可能逼近，不可能是完全相同的。
比如要显示一个足球，它是圆的，需要非常多的三角形去构成它，但不可能完全一样的。
并且使用过多的三角形，就会导致CPU或者GPU处理不过来。
在目前的个人电脑里，虽然处理三角形的速度快了很多，但真的要显示大量三角形，还是不行的。
21使用Direct3D
2.11.1最简单三角形显示
前面已经学习了顶点、平面以及平面的法向量。
接着下面就带你进入奇幻的3D世界，由你去创造这个美好的3D世界。
任何美好的事物都是简单的东西组成的，所以也需要从最简单的物体构造开始。
这里主要显示一个三角形，其它关于窗口和初始化D3D的设备都已经由MM3D引擎做好了，目前只要设置顶点、世界坐标变换矩阵、观察变换矩阵、投影变换矩阵，然后渲染这个三角形，就可以显示屏幕里了。
最终显示效果如下图：
1、顶点格式
顶点格式是可变的，是灵活的。
由前面可知，顶点肯定是有三个值的，就是三个坐标轴的值。
下面先来看看最简单的顶点格式，它定义如下：
//定义顶点缓冲区里用到的顶点格式。
structVT_CAITRIANGLE
D3DXVECTOR3vPosition;
//顶点位置。
staticconstDWORDdwFVF=D3DFVF_XYZ;
};
这里使用一个结构来定义顶点的格式，后面就可使用这个结构来定义顶点了。
看到这个结构里第一个成员vPosition是很熟悉的吧，前面已经说明过使用一个向量来表示一个顶点的。
最简单的顶点格式，就是只有一个向量值，其它什么也没有。
后面一个成员dwFVF是说明顶点的有什么样数据，这里只有顶点的坐标，所使用了宏定义D3DFVF_XYZ。
其实顶点还可以有其它数据在里面的，比如要表示这个顶点的法向量，就需要加入法向量的成员，比如要显示纹理在这个表面上，就需要设置纹理坐标。
1、顶点缓冲区
顶点的数据是怎么样保存在内存里的呢？
由于渲染需要，就要把顶点保存在内存缓冲区里。
最简单的方法就是使用D3D提供的顶点缓冲区，即是使用IDirect3DVertexBuffer9接口的顶点缓冲区管理，它是通过D3D的设备来创建。
这个接口实现顶点的资源管理，使用起来非常方便，由于它管理内存分配，这样就省了内存管理。
下面就是通过IDirect3DDevice9:
:
CreateVertexBuffer函数来创建一个顶点缓冲区：
HRESULThr;
//创建顶点缓冲区。
if（FAILED（hr=m_pd3dDevice->
CreateVertexBuffer（3*2*sizeof（VT_CAITRIANGLE）,
0,VT_CAITRIANGLE:
dwFVF,
D3DPOOL_MANAGED,&
m_pVB,NULL）））
//创建顶点缓冲区失败。
returnDXTRACE_ERR（"
CreateVertexBuffer"
hr）;
}
上面这段代码，就是创建6个顶点的缓冲区。
指定的格式为VT_CAITRIANGLE:
dwFVF，这个在前面已经定义过，只包括顶点向量数据。
D3DPOOL_MANAGED指明了创建的缓冲区在系统内存里，并且需要时就拷贝到显示卡内存里。
我们知道显示卡内存越来越大了，如果把很多变化不大的物体放到显示卡内存里，就可以加速显示，减少占用系统局部总线的带宽。
像NV新出来的显示卡，都有1G显示内存，显然可以放更多物体在那里，以便显示的速度更快。
由于显示卡内存和系统内存的复杂性，而通过这个接口可以方便地使用了。
由于它是还一个内存池，所以产生内存碎片的机会就更加少了。
创建顶点缓冲区之后，就需要往里面填充顶点数据，先来看看下面的代码：
//用两个三角形填充顶点缓冲区。
VT_CAITRIANGLE*pVertices;
if（FAILED（hr=m_pVB->
Lock（0,0,（VOID**）&
pVertices,0）））
//锁住顶点缓冲区。
Lock"
//前面三角形。
pVertices[0].vPosition=D3DXVECTOR3（-1.0f,-1.0f,0.0f）;
pVertices[1].vPosition=D3DXVECTOR3（0.0f,1.0f,0.0f）;
pVertices[2].vPosition=D3DXVECTOR3（1.0f,-1.0f,0.0f）;
//后面三角形。
pVertices[3].vPosition=D3DXVECTOR3（-1.0f,-1.0f,0.0f）;
pVertices[4].vPosition=D3DXVECTOR3（1.0f,-1.0f,0.0f）;
pVertices[5].vPosition=D3DXVECTOR3（0.0f,1.0f,0.0f）;
//解锁顶点缓冲区。
m_pVB->
Unlock（）;
这段代码是通过IDirect3DVertexBuffer9:
Lock方法来获取到顶点缓冲区的指针，然后把6个顶点赋值。
最后调用IDirect3DVertexBuffer9:
Unlock方法解锁，如果不解锁，D3D显示不了这个缓冲区里的数据，就会出错的，所以一定要小心地操作。
1、世界坐标变换矩阵
在设置顶点缓冲区之后，就需要设置物体的世界坐标变换矩阵。
从解析几何里可以知道，无论二维还是三维的图像都可以通过齐次坐标来变换的。
目前在三维里的变换，采用的矩阵是4×
4的矩阵来实现变换处理。
在D3D里定义D3DXMATRIX类型，使用它来表达一个矩阵，并且定义一系列的函数可以实现矩阵的运算。
typedefstruct_D3DMATRIX{
union{
struct{
float_11,_12,_13,_14;
float_21,_22,_23,_24;
float_31,_32,_33,_34;
float_41,_42,_43,_44;
floatm[4][4];
}D3DMATRIX;
上面代码定义了4×
4矩阵的四个元素，全部使用浮点数运算。
接着还添加了一些操作方法，如下：
typedefstructD3DXMATRIX:
publicD3DMATRIX
D3DXMATRIX（）{};
D3DXMATRIX（CONSTFLOAT*）;
D3DXMATRIX（CONSTD3DMATRIX&
D3DXMATRIX（CONSTD3DXFLOAT16*）;
D3DXMATRIX（FLOAT_11,FLOAT_12,FLOAT_13,FLOAT_14,
FLOAT_21,FLOAT_22,FLOAT_23,FLOAT_24,
FLOAT_31,FLOAT_32,FLOAT_33,FLOAT_34,
FLOAT_41,FLOAT_42,FLOAT_43,FLOAT_44）;
//accessgrants
FLOAT&
operator（）（UINTRow,UINTCol）;
FLOAToperator（）（UINTRow,UINTCol）const;
//castingoperators
D3DXMATRIX&
operator*=（CONSTD3DXMATRIX&
operator+=（CONSTD3DXMATRIX&
operator-=（CONSTD3DXMATRIX&
D3DXMATRIXoperator+（）const;
D3DXMATRIXoperator-（）const;
D3DXMATRIXoperator*（CONSTD3DXMATRIX&
D3DXMATRIXoperator+（CONSTD3DXMATRIX&
D3DXMATRIXoperator-（CONSTD3DXMATRIX&
D3DXMATRIXoperator*（FLOAT）const;
D3DXMATRIXoperator/（FLOAT）const;
friendD3DXMATRIXoperator*（FLOAT,CONSTD3DXMATRIX&
BOOLoperator==（CONSTD3DXMATRIX&
=（CONSTD3DXMATRIX&
}D3DXMATRIX,*LPD3DXMATRIX;
上面的方法，都是对这个矩阵的运算，使用起来更加方便。
有了矩阵的定义，还有了矩阵的运算，那么构造一个从模型坐标到世界坐标变换的矩阵，就是很容易的事情了。
由于我不需要变换它，直接使用一个单位矩阵，就可以了。
由单位矩阵可知，任何数据乘以单位矩阵都不变会改变。
代码如下：
//设置世界坐标矩阵。
D3DXMATRIXmatIdentity;
D3DXMatrixIdentity（&
matIdentity）;
m_pd3dDevice->
SetTransform（D3DTS_WORLD,&
这段代码里先定义一个矩阵，然后调用函数D3DXMatrixIdentity初始化这个矩阵为单位矩阵，最后通过函数SetTransform设置为世界坐标变换矩阵。
这样显示的三角形就是按模型坐标系显示到世界坐标系里，也就是在世界坐标系的原点位置显示。
在游戏里，所有3D模型都是在外面做好的，因此都是模型坐标系，也就是局部坐标系，要把它们显示到世界坐标系里，一般是需要通过变换的。
因为所有模型坐标系都是相同的，都是原点在世界坐标系的原点。
如果不通过变换就显示的话，所有的物体都是重叠在原点位置，这样就分不清楚它们的显示。
比如显示一个足球场，两个球门就是分别显示的。
一个球门在原点，一个球门就在离原点一段距离再显示，还需要通过合适旋转变换才能显示。
由于两个球门是同一个局部坐标系的物体构成，必须通过世界坐标变换矩阵才能显示出来。
1、视图变换矩阵
视图变换矩阵是做什么用的呢？
为什么需要视图变换矩阵呢？
其实这个问题很好回答和理解的。
在3D世界里，所有东西都是跟现实中的实物一样的，当用人的眼睛去观看现实中的实物时，总是从某一方向去观察的，这样就看到实物组成的图像。
就像你拿着照相去照相是一样的，首先要调好焦距，对准物体。
在D3D里也需要调好焦距，对准物体，否则什么也看不到。
因此在D3D里，就需要设置好视图变换矩阵。
也就是相机的位置和焦距。
在视图变换矩阵里，是使用两个点来表达相机位置和焦距，如下图所示：
在D3D里使用向量来表示相机位置，如下：
D3DXVECTOR3vFromPt=D3DXVECTOR3（0.0f,0.0f,-5.0f）;
这里指明了相机所在位置是Z轴上-5的位置。
接着又需要指明焦点所有位置，如下：
D3DXVECTOR3vLookatPt=D3DXVECTOR3（0.0f,0.0f,0.0f）;
这里指明了相机焦点所在位置是在世界坐标系的原点。
但还有一个因素没有考虑进去，那就是相机放置的方向。
比如人站在地球上，头顶着天去观察实物是一种方向，是一种正常的方向，侧着头去看实物又是一种方向，人倒立着看实物又是一个方向。
“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。
”就表达了这种不同方向看东西的不同，因此在D3D里也需要设置方向，用如下向量表示：
//设置向上方向为Y轴正方向.
D3DXVECTOR3vUp（0,1,0）;
有了这三个向量，就决定了相机需要经过的变换矩阵，也就是看到D3D里的物体是什么样子了。
在D3D里，就是构造一个视图变换矩阵，它是使用下面函数来计算的：
D3DXMatrixLookAtLH（&
m_mView,&
m_vEyePosition,&
m_vLookAtPosition,&
vUp）;
第一个参数，就是返回来的视图变换矩阵，第二个参数是相机位置，第三个参数是焦点位置，第四个参数是相机朝向。
构造好视图变换矩阵后，就可以把它设置D3D里，通过下面的函数来实现：
//设置视变换矩阵。
constD3DXMATRIX&
mView=CCameraFirstPerson:
Instance（）->
GetViewMatrix（）;
SetTransform（D3DTS_VIEW,&
mView）;
这样就把D3D的设备视图变换矩阵设置好了。
投影变换矩阵
投影变换矩阵是做什么的呢？
这个更容易理解了。
大家都应看过照片吧，那大家又想过照片是怎么样表现原来的物体呢？
看到远处的山是小的，近处的人是大的。
并且只有在一定的范围内的物体才照得清楚，其它的就不见了。
在D3D里就需要把三维的物体空间投影到二维的屏幕空间显示，这就需要投影了。
本来人眼看现实的物体时，总是经过投影变换的，把三维的物体通通变换成二维东西，这样就在人眼上看见东西就是三维的了。
现在这个投影变换就是模拟人眼的作用，沿着光线的方向，那些能看见，那些不能看见。
那些是近的，那些是远的。
通过这样的计算，就会生成二维的图像，跟人眼看到真实的世界是相同的。
在D3D里通过设置投影前截面、后截面、视角和长宽比来构造投影矩阵，使用下面的函数来构造这个投影变换矩阵：
D3DXMatrixPerspectiveFovLH（&
m_mProjection,fFOV,fAspect,fNearPlane,fFarPlane）;
第一个参数是返回的矩阵，第二参数是视角，第三个参数是长宽比，第四参数是近截面，第五参数是远截面。
构造好投影变换矩阵，就可以通过下面参数设置：
//设置投影矩阵。
mProj=CCameraFirstPerson:
GetProjectionMatrix（）;
SetTransform（D3DTS_PROJECTION,&
mProj）;
这样就可以设置好D3D的设备投影矩阵
1、渲染物体
经过前面这么多步骤，做足了准备工作，就可以渲染物体，显示三维空间的图像了。
这时心情要兴奋起来，就看到自己辛苦的果实了。
仔细地看一下前面的代码，创建的缓冲区还没有设置给D3D设备。
下面就来做这方面的工作：
//渲染顶点缓冲区的内容。
SetStreamSource（0,m_pVB,0,sizeof（VT_CAITRIANGLE））;
SetFVF（VT_CAITRIANGLE:
dwFVF）;
DrawPrimitive（D3DPT_TRIANGLELIST,0,2）;
上面这段代码先设置顶点缓冲区给D3D设备，第一个参数选择渲染通道，由于现在的显示卡提供多个通道显示，以便加速显示。
这个参数可以根据枚举设备的特性来知道最大的通道数。
第二个参数是上面的顶点缓冲区，就是每个顶点的坐标值。
第三个参数是指明从顶点缓冲区什么位置开始渲染，这里是从缓冲区开始位置开始，所以设置为0。
第四个参数是每个顶点占用的大小，因为每个顶点的数据，可以有三个坐标值、纹理坐标、颜色值和其它数据。
接着下来调用SetFVF函数来设置顶点的格式，这里设置为上面的定义的顶点格式VT_CAITRIANGLE:
dwFVF。
最后一行代码就是真正地画两个三角形在屏幕缓冲区里。
它的第一个参数是设置显示顶点的格式，这里按三角形列表的形
升级会员 