【转载】从零实现3D图像引擎:(1)环境配置与项目框架
0. 要学懂3D程序设计,必然要精通3D相关的线性代数、3D几何、复分析等相关知识,我也因为如此才开始这个博客系列的写作,不自己实现,就不是自己的东西,从今天开始,将会把所学的数学知识,从数学推导到代码实现的心得全部记录于此。最终得到一个独立的3D图像引擎,也就完成了对3D图像知识的基本学习。
1. 文章布局。除了本文,所有文章都将由3部分组成。
1) 数学理论推导。
2) 不参看任何示例,只根据数学原理进行的代码实现。
3) 项目代码下载。
2. 语言与开发环境
1) 语言:C/C++。
3D游戏说白了就俩字:速度。所以对于面向对象这种东西,在速度面前完全可以无视,而且对于数学和图形库来说,本来也没有过多的对象间关系,多是数据结构与函数的关系,所以C++特性我应该不会用很多,有时为了速度还会穿插asm、SIMD和FPU的使用。
2) 开发工具:VS2010。强大到没得说。
3) 图形接口:D3D。(DirectX SDK June 2010,下载地址:http://www.microsoft.com/downloads/en/details.aspx?FamilyID=3021d52b-514e-41d3-ad02-438a3ba730ba)
“给我显存地址,我就能创造一个游戏”。这是从零实现3D图像引擎的目的,也是我认为学会3D编程的必经之路。本来我想使用DirectDraw,完全不使用D3D,而且即便是DirectDraw,也只是用它来获取显存地址,其他API全都不用。但是由于现在DirectX SDK已经都没有ddraw.h了,再使用ddraw是给自己找麻烦,所以我将使用D3D,但只使用其获得表面地址。因此我将完全抛弃硬件加速,但也反而更可以了解硬件加速到底都在做什么。PS:D3D的初始化的能力更强大,在ddraw时,我们还需要重新调整窗口大小,并且每次写入像素时,还要考虑到窗口边框所造成的像素偏移,而在D3D的初始化时都已经做好了。
3. 约定与配置
对于这个图形库,我们有以下几个约定:
1) 支持Unicode
2) 窗口程序,方便调试
3) 屏幕色深32BPP
4) 加载的位图均为24位位图
5) 基于X86系统
需要配置的就只有2个地方:
1) 在VC++ Directories的Include和Lib中加入DirectX SDK相应目录
2) Linker的Input加入d3d9.lib和d3dx9.lib
4. 项目框架
这是我们要在项目中用到的文件:
3DConsole:我们实验的控制台
3DLib:3D相关的函数,也包含了D3D表面的相关控制
Math:数学库
Diagnosis:诊断库,用于生成一些日志
Helper:辅助函数库,比如读写文件等
Math、Diagnosis、Helper今天没有用到,空着而已。
3DConsole,要负责创建窗口、系统消息的循环等一般Win32程序的工作,并在其中适当的位置插入Game_Init()、Game_Main()、Game_Shutdown()方法的调用。这些一看代码便知,这里另外做了一些计时的工作,以将输出锁定到一定的帧数,并且在空闲时也不会总会去做判断而跑满CPU。计时器代码如下:
// 函数定义
DWORD GetClock()
{
return GetTickCount();
} void StartClock()
{
g_Clock = GetClock();
} void WaitClock()
{
while((GetClock() - g_Clock) < WAIT_TIME)
{
Sleep(5);
}
}
3DLib,本文实现了对D3D的初始化,并实现了绘制一个像素的代码,代码中有注释:
#include "CPPYIN.3DLib.h" bool _CPPYIN_3DLib::Init3DLib(HINSTANCE hInstance, HWND hWnd, int width, int height)
{
IDirect3D9* d3d9 = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION); D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
d3dpp.BackBufferWidth = width;
d3dpp.BackBufferHeight = height;
d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_A8R8G8B8;
d3dpp.BackBufferCount = 1;
d3dpp.MultiSampleType = D3DMULTISAMPLE_NONE;
d3dpp.MultiSampleQuality = 0;
d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
d3dpp.hDeviceWindow = hWnd;
d3dpp.Windowed = TRUE;
d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D24S8;
d3dpp.Flags = 0;
d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = D3DPRESENT_RATE_DEFAULT;
d3dpp.PresentationInterval = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE; d3d9->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_REF, hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &pDevice);
d3d9->Release(); pDevice->CreateOffscreenPlainSurface(width, height, D3DFMT_A8R8G8B8, D3DPOOL_DEFAULT, &pSurface, 0); return true;
} int _CPPYIN_3DLib::DrawPixel(int x,int y, DWORD color)
{
// 创建并初始化锁定区域
D3DLOCKED_RECT lr;
memset(&lr, 0, sizeof(lr)); // 锁定
pSurface->LockRect(&lr,NULL,D3DLOCK_DISCARD); // 像素着色
DWORD* pBits = (DWORD*)lr.pBits;
pBits[x + y * (lr.Pitch >> 2)] = color; // 解锁
pSurface->UnlockRect(); return 1;
} void _CPPYIN_3DLib::FlipSurface()
{
// 获取后台缓存
IDirect3DSurface9* backBuffer = 0;
pDevice->GetBackBuffer(0, 0, D3DBACKBUFFER_TYPE_MONO, &backBuffer); // 使用自定义表面填充后台缓存
pDevice->StretchRect(pSurface, 0, backBuffer, 0, D3DTEXF_NONE); // GetBackBuffer所得的缓存需要被释放,否则会内存泄露
backBuffer->Release(); // 将交换链中的后台缓存显示
pDevice->Present(0, 0, 0, 0);
} void _CPPYIN_3DLib::Release3DLib()
{
pSurface->Release();
pDevice->Release();
}
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