清华大学DirectX游戏编程第3章(全20章)

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第3章 渲染管道本章的主题是渲染管道。 本章的主题是渲染管道。渲染管道主要用于 创建一个二维图像， 创建一个二维图像，该二维图像是通过在指定 位置设置的虚拟摄像机可以观察到的三维世界 中物体的影像。 中物体的影像。 主要目标：学习怎样在Direct3D中描述三维物体。 学习怎样设置虚拟摄像机。 理解渲染管道——利用几何方法描述三维场景的 步骤以及怎样获得用于描述三维场景的二维图像。

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3.1 描述的模型一个场景是由物体或者模型所组 成的。 成的。物体可以通过三角形网格进 行近似的描述，如图3.2所示 所示。 行近似的描述，如图 所示。 网格中的三角形是物体的基本组 成部分。 成部分。 一个多边形的两条边的相交点是 多边形的顶点， 多边形的顶点，可以通过指定三角 形的三个顶点来描述三角形(见图 形的三个顶点来描述三角形 见图 3.3)。描述一个物体的时候，只需 。描述一个物体的时候， 要指定构成物体的那些三角形。 要指定构成物体的那些三角形。

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3.1.1 顶点格式在Direct3D中，顶点可以拥有颜色属性以及 中 法线向量属性 创建一个自定义的顶点格式， 创建一个自定义的顶点格式，首先需要创建 一个顶点数据结构，用于保存顶点数据。 一个顶点数据结构，用于保存顶点数据。 例如， 例如，下面这段代码中定义了两种不同的顶 点格式，一种顶点格式保存了位置和颜色信息， 点格式，一种顶点格式保存了位置和颜色信息， 另一种顶点格式保存位置、 另一种顶点格式保存位置、法向量以及纹理坐 标信息： 标信息：参见教材P59

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3.1.1 顶点格式定义完顶点结构后， 定义完顶点结构后，需要使用灵活顶点格式 (FVF)标志来描述顶点的组成格式。例如对于 标志来描述顶点的组成格式。 标志来描述顶点的组成格式 前面定义的顶点结构可以通过如下的灵活顶点 格式进行描述。 格式进行描述。(1) 要描述包含位置属性和散射颜色属性的顶点 结构时，灵活顶点格式标志为： #define FVF_COLOR (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE) (2) 描述包含位置属性、法向量属性以及纹理坐 标属性的顶点结构时，灵活顶点格式标志为： #define FVF_NORMAL_TEX (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1)

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3.1.2 三角形三角形是构成三维模型的基本元素。 三角形是构成三维模型的基本元素。通过创建三角 形的列表来描述物体的形状和轮廓来构建一个物体。 形的列表来描述物体的形状和轮廓来构建一个物体。三角形列表中包含了每个需要渲染的三角形的数据。 三角形列表中包含了每个需要渲染的三角形的数据。

例如，如果需要构建一个矩形， 例如，如果需

要构建一个矩形，可以将矩形分成两 个三角形，并且指定所有三角形的顶点(见图 见图3.4): 个三角形，并且指定所有三角形的顶点 见图 ：Vertex rect[6] = {v0, v1, v2, // 三角形0 v0, v2, v3}; // 三角形1

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3.1.3 索引通常组成三维物体的三角形都会使用许多相 同的顶点，如图3.4中的矩形所示 中的矩形所示。 同的顶点，如图 中的矩形所示。 如在图3.5中 该立方体有 个独立顶点 个独立顶点， 如在图 中，该立方体有8个独立顶点，但 是其中有许多顶点将在构建立方体的不同三角 形中被重复使用。 形中被重复使用。

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3.1.3 索引索引的工作原理是： 索引的工作原理是：在创建一个顶点列表的 同时创建一个索引列表。 同时创建一个索引列表。顶点列表中存储了所 有独立顶点的数据，索引列表中存储所有三角 有独立顶点的数据， 形的顶点对应独立顶点数据在顶点列表中的索 引。 在索引列表中通过不同的索引来定义顶点如 何组合以组成三角形： 何组合以组成三角形：WORD indexList[6] = {0, 1, 2, // 三角形0 0, 2, 3}; // 三角形1

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3.2 虚拟摄像机图3.6展示了空间中的摄像机以 展示了空间中的摄像机以 及摄像机的拍摄范围。 及摄像机的拍摄范围。 摄像机可见的体积范围是一个 平截台体，由视角范围、 平截台体，由视角范围、近平面 和远平面来决定。 和远平面来决定。 投影窗口是个二维的区域， 投影窗口是个二维的区域，平 截台体内的三维几何体都将投影 到这个二维窗口上， 到这个二维窗口上，从而生成一 个代表三维世界的二维图像。 个代表三维世界的二维图像。投 影窗口被定义在最小值为(-1, 影窗口被定义在最小值为 ，-1) 到最大值(1, 范围之间 范围之间， 到最大值 ，1)范围之间，这一 点是非常重要的。 点是非常重要的。

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3.3 渲 染 管 道图3.7提供了对渲染管道的简单描述 提供了对渲染管道的简单描述

渲染管道中的很多步骤中， 渲染管道中的很多步骤中，都要将几何物体从一个 坐标系中变换到另一个坐标系中去。这些变换都通过 坐标系中变换到另一个坐标系中去。 矩阵来完成。 矩阵来完成。 例如，在图3.7中 例如，在图 中，如果需要设置一个从本地空间向 世界空间的变换，可以进行如下设置： 世界空间的变换，可以进行如下设置：Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &worldMatrix);

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3.3.1 本地空间本地空间(或者称为模型空间 指定义组成 本地空间 或者称为模型空间)指定义组成 或者称为模型空间 物体的三角形列表时所使用的坐标系统。 物体的三角形列表时所使用的坐标系统。 本地空间在简化模型处理工作上是相当有 用的。 用的。 在模

型的本地空间中创建模型比在世界 空间中创建模型要简单些。 空间中创建模型要简单些。 比如，本地空间中创建物体时，不需要 考虑物体的位置、大小以及与世界空间 中其他物体的关系。

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3.3.2 世界空间将本地空间的物体变换到世界空间需要进行 的一系列变换，这被称为世界变换， 的一系列变换，这被称为世界变换，这些变换 包括平移操作、旋转操作以及缩放操作， 包括平移操作、旋转操作以及缩放操作，分别 用于设置模型在世界坐标系中的位置、方向以 用于设置模型在世界坐标系中的位置、 及大小。 及大小。 世界变换完成世界空间中所有物体位置， 世界变换完成世界空间中所有物体位置，包 括大小、方向，以及相互之间关系的设置。 括大小、方向，以及相互之间关系的设置。 世界变换用矩阵来表示， 世界变换用矩阵来表示，在Direct3D中用 中用 IDirect3DDevice9::SetTransform方法来设置 方法来设置 世界变换矩阵，调用SetTransform方法时需 世界变换矩阵，调用 方法时需 要设置参数1的变换类型为 的变换类型为D3DTS_WORLD。 要设置参数 的变换类型为 。

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3.3.2 世界空间对于本地坐标系和世界坐标系概念的理解， 对于本地坐标系和世界坐标系概念的理解， 可进一步参考图3.8、 。 可进一步参考图 、3.9。

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3.3.3 视图空间在世界空间中， 在世界空间中，几何物体和摄像机都是相对 于世界坐 …… 此处隐藏：2398字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……