Direct-X学习笔记--纹理映射

一.介绍

之前学习了如何绘制物体，还画了个DX自带的茶壶，然而这个东东并不怎么好看....离我们现实的物体简直相隔千里。

仅仅能说像美术他们用来写生的模型...那么要怎么样才干让我们的东西看起来更像真实的物体呢？这个就要用到今天学习的纹理映射技术了...

纹理映射（Texture Mapping），又称纹理贴图。是将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中的像素的过程。简单来说。就是把一幅图像贴到三维物体的表面上来增强真实感，能够和光照计算、图像混合等技术结合起来形成很多很美丽的效果。

总之。纹理映射就是我们用一幅2D图片贴在3D物体上。让物体表面呈现为2D图片的样子，使物体看起来更加真实。

我们一般把纹理映射所使用的2D图像称作纹理贴图。Direct3D支持多种的纹理贴图，比方有.bmp、.dds、.dib、.png以及.tga等等，为了提高程序使用纹理的效率，通常使用边长为2的N次方幂的正方形图片。

介绍就这么多，開始动手。

二.过程

创建纹理贴图分为四个步骤：定点的定义，定点的訪问。纹理的创建，纹理的启用

1.顶点的定义：

在使用定点缓存或者索引缓存画图的时候。我们定义过定点，只是当时的定点是仅仅包含了坐标和顶点的颜色，在这里。我们就不须要定义定点的颜色了。由于绘制物体的颜色会由纹理的颜色来确定。我们仅仅须要在定义坐标的时候，再加入一个纹理坐标(u,v)就可以。

struct stVertex
{
	float _x, _y, _z;		//位置坐标
	float _u, _v;			//纹理坐标

	stVertex(float x, float y, float z, float u, float v) : _x(x), _y(y), _z(z), _u(u), _v(v){}
	stVertex(){}
};

定义灵活顶点的格式：

#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_TEX1)

这样，我们的顶点格式就定义好啦！

2.顶点的訪问：

与顶点缓冲画图一样，定义过定点之后，须要给定点赋值。这次我们赋值坐标之后，还要给纹理坐标赋值：比如：

vertex[0] = stVertex(-10.0f,  10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);

当然，其它的步骤与之前一样，也须要锁住缓冲区再操作，然后还要解锁。

3.纹理的创建：

这里就是我们的新内容啦，创建纹理一般使用这么一个函数：D3DXCreateTextureFromFile

有三个參数。第一个为D3D设备接口指针，第二个为纹理图片的路径名。第三个为纹理的指针。

比如：

D3DXCreateTextureFromFile(g_pDevice, TEXT("texture.png"), &g_pTexture);

4.纹理的启用：

创建好了纹理，我们就能够在绘制的时候使用啦，使用纹理非常easy，在绘制物体之前，使用SetTexture函数就可以：

函数有两个參数。第一个为纹理是哪一层，我们知道，一共能够创建8层纹理。所以这个參数的取值就为0-7啦。第二个就是我们的纹理指针啦。

g_pDevice->SetTexture(0, g_pTexture);

三.样例

以下是一个完整的样例： 我们通过索引缓存画图，绘制一个立方体：

没有加纹理之前是介个样子滴：

然后我们使用一个砖墙的纹理图片，加上纹理之后效果棒棒哒：

以下是纹理创建的完整的代码：

// D3DDemo.cpp : 定义应用程序的入口点。

//

#include "stdafx.h"
#include "D3DDemo.h"

#define MAX_LOADSTRING 100

// 全局变量:
HINSTANCE hInst;								// 当前实例
TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING];					// 标题栏文本
TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING];			// 主窗体类名

// 此代码模块中包括的函数的前向声明:
HWND                g_hWnd;
ATOM				MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
BOOL				InitInstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK	WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

//---------改造3D窗体须要的内容------------
LPDIRECT3D9 g_pD3D = NULL; //D3D接口指针
LPDIRECT3DDEVICE9 g_pDevice = NULL;//D3D设备指针
LPDIRECT3DTEXTURE9 g_pTexture = NULL;//D3D纹理接口对象

//------------绘制图形步骤1.定义灵活顶点格式
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_TEX1)//坐标为经过变换的屏幕坐标，顶点的颜色

//------------绘制图形步骤2.依据上面定义的顶点格式。创建一个顶点的结构体
struct stVertex
{
	float _x, _y, _z;		//位置坐标
	float _u, _v;			//纹理坐标

	stVertex(float x, float y, float z, float u, float v) : _x(x), _y(y), _z(z), _u(u), _v(v){}
	stVertex(){}
};

//----------绘制图形步骤3.声明一个顶点缓冲区指针&一个索引缓冲区指针
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVB = NULL;
LPDIRECT3DINDEXBUFFER9 g_pIB = NULL;

//初始化顶点缓冲区
void initVB()
{
	//----------绘制图形步骤4.定义一个结构体数组用来给每一个顶点赋值
	//数组中存储当前程序中顶点的数据

	stVertex vertex[24];

	// 正面顶点数据
	vertex[0] = stVertex(-10.0f,  10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
	vertex[1] = stVertex( 10.0f,  10.0f, -10.0f, 1.0f, 0.0f);
	vertex[2] = stVertex( 10.0f, -10.0f, -10.0f, 1.0f, 1.0f);
	vertex[3] = stVertex(-10.0f, -10.0f, -10.0f, 0.0f, 1.0f);

	// 背面顶点数据
	vertex[4] = stVertex( 10.0f,  10.0f, 10.0f, 0.0f, 0.0f);
	vertex[5] = stVertex(-10.0f,  10.0f, 10.0f, 1.0f, 0.0f);
	vertex[6] = stVertex(-10.0f, -10.0f, 10.0f, 1.0f, 1.0f);
	vertex[7] = stVertex( 10.0f, -10.0f, 10.0f, 0.0f, 1.0f);

	// 顶面顶点数据
	vertex[8]  = stVertex(-10.0f, 10.0f,  10.0f, 0.0f, 0.0f);
	vertex[9]  = stVertex( 10.0f, 10.0f,  10.0f, 1.0f, 0.0f);
	vertex[10] = stVertex( 10.0f, 10.0f, -10.0f, 1.0f, 1.0f);
	vertex[11] = stVertex(-10.0f, 10.0f, -10.0f, 0.0f, 1.0f);

	// 底面顶点数据
	vertex[12] = stVertex(-10.0f, -10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
	vertex[13] = stVertex( 10.0f, -10.0f, -10.0f, 1.0f, 0.0f);
	vertex[14] = stVertex( 10.0f, -10.0f,  10.0f, 1.0f, 1.0f);
	vertex[15] = stVertex(-10.0f, -10.0f,  10.0f, 0.0f, 1.0f);

	// 左側面顶点数据
	vertex[16] = stVertex(-10.0f,  10.0f,  10.0f, 0.0f, 0.0f);
	vertex[17] = stVertex(-10.0f,  10.0f, -10.0f, 1.0f, 0.0f);
	vertex[18] = stVertex(-10.0f, -10.0f, -10.0f, 1.0f, 1.0f);
	vertex[19] = stVertex(-10.0f, -10.0f,  10.0f, 0.0f, 1.0f);

	// 右側面顶点数据
	vertex[20] = stVertex( 10.0f,  10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
	vertex[21] = stVertex( 10.0f,  10.0f,  10.0f, 1.0f, 0.0f);
	vertex[22] = stVertex( 10.0f, -10.0f,  10.0f, 1.0f, 1.0f);
	vertex[23] = stVertex( 10.0f, -10.0f, -10.0f, 0.0f, 1.0f);

	//----------绘制图形步骤5.为定点缓冲区分配内存。并将数组中的顶点值复制到顶点缓冲区中
	//通过设备指针来创建顶点缓冲区。用来存储顶点数据
	g_pDevice->CreateVertexBuffer(
		sizeof(vertex),					//顶点缓冲区大小
		D3DUSAGE_WRITEONLY,				//顶点缓冲区作用
		D3DFVF_CUSTOMVERTEX,			//通知系统顶点格式
		D3DPOOL_MANAGED,				//顶点缓冲区存储位置，此处表示由系统处理
		&g_pVB,							//返回顶点缓冲区指针
		NULL							//系统保留參数。NULL
		);

	void* pVertices = NULL;

	//锁定顶点缓冲区，向当中拷贝数据
	g_pVB->Lock(
		0,								//锁定的偏移量
		sizeof(vertex),					//锁定的大小
		&pVertices,						//锁定之后存储空间
		0								//锁定的标识，0
		);

	//将数组中的内容复制到缓冲区中
	memcpy(pVertices, vertex, sizeof(vertex));

	//解锁
	g_pVB->Unlock();

}

//初始化索引缓冲区
void initIB()
{
	//创建索引缓冲区
	g_pDevice->CreateIndexBuffer(
		48 * sizeof(WORD),      //缓冲区大小
		0,						//缓冲区属性
		D3DFMT_INDEX16,			//索引大小，一般採用16位
		D3DPOOL_DEFAULT,		//存储位置，默觉得显卡缓存
		&g_pIB,					//索引缓冲区指针的指针
		NULL					//保留參数。NULL就可以
		);

	WORD *pIndices = NULL;
	//锁缓冲区
	g_pIB->Lock(0, 0, (void**)&pIndices, 0);
	//拷贝数据

	// 正面索引数据
	pIndices[0] = 0; pIndices[1] = 1; pIndices[2] = 2;
	pIndices[3] = 0; pIndices[4] = 2; pIndices[5] = 3;

	// 背面索引数据
	pIndices[6] = 4; pIndices[7]  = 5; pIndices[8]  = 6;
	pIndices[9] = 4; pIndices[10] = 6; pIndices[11] = 7;

	// 顶面索引数据
	pIndices[12] = 8; pIndices[13] =  9; pIndices[14] = 10;
	pIndices[15] = 8; pIndices[16] = 10; pIndices[17] = 11;

	// 底面索引数据
	pIndices[18] = 12; pIndices[19] = 13; pIndices[20] = 14;
	pIndices[21] = 12; pIndices[22] = 14; pIndices[23] = 15;

	// 左側面索引数据
	pIndices[24] = 16; pIndices[25] = 17; pIndices[26] = 18;
	pIndices[27] = 16; pIndices[28] = 18; pIndices[29] = 19;

	// 右側面索引数据
	pIndices[30] = 20; pIndices[31] = 21; pIndices[32] = 22;
	pIndices[33] = 20; pIndices[34] = 22; pIndices[35] = 23;

	//解锁
	g_pIB->Unlock();
}

void onCreatD3D()
{
	g_pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);
	if (!g_pD3D)
		return;

	//检測硬件设备能力的方法
	/*D3DCAPS9 caps;
	ZeroMemory(&caps, sizeof(caps));
	g_pD3D->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps);*/

	//获得相关信息，屏幕大小，像素点属性
	D3DDISPLAYMODE d3ddm;
	ZeroMemory(&d3ddm, sizeof(d3ddm));

	g_pD3D->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, &d3ddm);

	//设置全屏模式
	D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
	ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));
	/*d3dpp.Windowed = false;
	d3dpp.BackBufferWidth = d3ddm.Width;
	d3dpp.BackBufferHeight = d3ddm.Height;*/

	d3dpp.Windowed = true;
	d3dpp.BackBufferFormat = d3ddm.Format;
	d3dpp.BackBufferCount = 1;

	d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;//交换后原缓冲区数据丢弃

	//是否开启自己主动深度模板缓冲
	d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
	//当前自己主动深度模板缓冲的格式
	d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;//每一个像素点有16位的存储空间。存储离摄像机的距离

	g_pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, g_hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pDevice);

	if (!g_pDevice)
		return;

	//设置渲染状态。设置启用深度值
	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, true);

	//设置渲染状态，关闭灯光
	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, false);

	//设置渲染状态，裁剪模式
	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE);

	//g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE) ;

}

void createTexture()
{
	//通过文件名称创建纹理
	D3DXCreateTextureFromFile(g_pDevice, TEXT("texture.png"), &g_pTexture);
}

void onInit()
{
	//初始化D3D
	onCreatD3D();

	//初始化顶点缓冲区
	initVB();
	//初始化索引缓冲区
	initIB();
	//创建纹理
	createTexture();
}

void onDestroy()
{
	if (!g_pDevice)
		g_pDevice->Release();
	g_pDevice = NULL;
}

void onLogic(float fElapsedTime)
{

}

void Transform()
{
	//WorldTransform:世界变换
	D3DXMATRIXA16 matWorld;
	//生成绕Y轴旋转矩阵，存储于矩阵中
	D3DXMatrixRotationY(
		&matWorld,		        //输出矩阵
		timeGetTime()/150.0f	//角度
		);
	g_pDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &matWorld);

	//ViewTransform：取景变换

	D3DXVECTOR3 vEyePt(0.0f, 0.0f, -100.0f);		//摄像机世界坐标
	D3DXVECTOR3 vLookatPt(0.0f, 0.0f, 0.0f);	//观察点世界坐标
	D3DXVECTOR3 vUpVec(0.0f, 1.0f, 0.0f);		//摄像机的上向量，通常为（0.0f, 1.0f, 0.0f）
	D3DXMATRIXA16 matView;						//View变换的矩阵
	//依据上面的结果计算出矩阵，存入矩阵中
	D3DXMatrixLookAtLH(&matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec);
	//进行取景变换
	g_pDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matView);

	//ProjectionTransform：投影变换

	D3DXMATRIXA16 matProj;					//投影变换矩阵
	//生成投影变换矩阵，存入上面的矩阵中
	D3DXMatrixPerspectiveFovLH(
		&matProj,	     //输出结果矩阵
		D3DX_PI / 4,	 //视域角度，一般为PI/4
		1.0f,			 //显示屏的长宽比
		1.0f,			 //视截体中近截面距离摄像机的位置
		100.0f			 //视截体中远截面距离摄像机的位置
		);
	//进行投影变换
	g_pDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProj);

	//ViewportTransform:视口变换
	D3DVIEWPORT9 vp = {
		0,			    //视口的左上角X坐标
		0,				//视口的左上角Y坐标
		800,			//视口的宽度
		500,			//视口的高度
		0,			    //深度缓存中的最小深度值
		1				//深度缓存中的最大深度值
	};
	g_pDevice->SetViewport(&vp);
}

void onRender(float fElasedTime)
{
	//前两个參数是0和NULL时。清空整个游戏窗体的内容（清的是后台）
	//第三个是清除的对象：前面表示清除颜色缓冲区，后面表示清除深度缓冲区,D3DCLEAR_STENCIL清空模板缓冲区
	g_pDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET|D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(0,100,100), 1.0f, 0);

	g_pDevice->BeginScene();

	Transform();

	//----------绘制图形步骤6.设置数据源。设置灵活顶点格式，绘制图元

		//设置数据流来源
	g_pDevice->SetStreamSource(
		0,						//数据流管道号（0-15）
		g_pVB,					//数据来源
		0,						//数据流偏移量
		sizeof(stVertex)		//每一个数据的字节数大小
		);

		//通知系统数据格式，以便解析数据
	g_pDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);

	////绘制图元
	//g_pDevice->DrawPrimitive(
	//	D3DPT_TRIANGLESTRIP,     //三角形列
	//	0,						//起始点编号
	//	15						//图元数量
	//	);

	//设置索引缓存
	g_pDevice->SetIndices(g_pIB);

	g_pDevice->SetTexture(0, g_pTexture);

	//使用索引缓存绘制图形
	g_pDevice->DrawIndexedPrimitive(
		D3DPT_TRIANGLELIST, //三角形列
		0,				    //顶点起点，从那个顶点開始做为索引
		0,					//最小索引值。通常为0
		24,					//索引顶点的个数
		0,					//起点索引，从第几个索引处開始绘制图元
		12					//图元个数
		);

	g_pDevice->EndScene();

	g_pDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
}

int APIENTRY _tWinMain(_In_ HINSTANCE hInstance,
                     _In_opt_ HINSTANCE hPrevInstance,
                     _In_ LPTSTR    lpCmdLine,
                     _In_ int       nCmdShow)
{
	UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
	UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);

 	// TODO: 在此放置代码。
	MSG msg;
	HACCEL hAccelTable;

	// 初始化全局字符串
	LoadString(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
	LoadString(hInstance, IDC_D3DDEMO, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
	MyRegisterClass(hInstance);

	// 运行应用程序初始化:
	if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
	{
		return FALSE;
	}

	hAccelTable = LoadAccelerators(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDC_D3DDEMO));

	ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));
	while (msg.message != WM_QUIT)
	{
		if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))
		{
			TranslateMessage(&msg);
			DispatchMessage(&msg);
		}
		else
		{
			static DWORD dwTime = timeGetTime();
			DWORD dwCurrentTime = timeGetTime();
			DWORD dwElapsedTime = dwCurrentTime - dwTime;
			float fElapsedTime = dwElapsedTime * 0.001f;

			//------------渲染和逻辑部分代码----------
			onLogic(fElapsedTime);
			onRender(fElapsedTime);
			//-----------------------------------------
			if (dwElapsedTime < 1000 / 60)
			{
				Sleep(1000/ 60 - dwElapsedTime);
			}
			dwTime = dwCurrentTime;
		}
	}

	onDestroy();
	return (int) msg.wParam;
}

//
//  函数: MyRegisterClass()
//
//  目的: 注冊窗体类。
//
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
{
	WNDCLASSEX wcex;

	wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);

	wcex.style			= CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
	wcex.lpfnWndProc	= WndProc;
	wcex.cbClsExtra		= 0;
	wcex.cbWndExtra		= 0;
	wcex.hInstance		= hInstance;
	wcex.hIcon			= LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_D3DDEMO));
	wcex.hCursor		= LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
	wcex.hbrBackground	= (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
	wcex.lpszMenuName	= MAKEINTRESOURCE(IDC_D3DDEMO);
	wcex.lpszClassName	= szWindowClass;
	wcex.hIconSm		= LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL));

	return RegisterClassEx(&wcex);
}

//
//   函数: InitInstance(HINSTANCE, int)
//
//   目的: 保存实例句柄并创建主窗体
//
//   凝视:
//
//        在此函数中，我们在全局变量中保存实例句柄并
//        创建和显示主程序窗体。

//
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{

   hInst = hInstance; // 将实例句柄存储在全局变量中

   g_hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
      CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);

   if (!g_hWnd)
   {
      return FALSE;
   }

   SetMenu(g_hWnd, NULL);
   ShowWindow(g_hWnd, nCmdShow);
   UpdateWindow(g_hWnd);

   onInit();

   return TRUE;
}

//
//  函数: WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM)
//
//  目的: 处理主窗体的消息。

//
//  WM_COMMAND	- 处理应用程序菜单
//  WM_PAINT	- 绘制主窗体
//  WM_DESTROY	- 发送退出消息并返回
//
//
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND g_hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
	switch (message)
	{
	case WM_KEYDOWN:
		if (wParam == VK_ESCAPE)
			PostQuitMessage(0);
		break;
	case WM_CLOSE:
		DestroyWindow(g_hWnd);
		break;
	case WM_DESTROY:
		PostQuitMessage(0);
		break;
	default:
		return DefWindowProc(g_hWnd, message, wParam, lParam);
	}
	return 0;
}