最近项目上有一个需求,就是要求我们绘制的图像必须精确到屏幕上的每个像素。这就要求我们对d3d的绘制有比较深入的认识,比如:我们已经设置好了3D变换中视图矩阵和投影矩阵(无论是透视变换还是正交变换),此时我们就已经在3D空间中确定了图像的边界(可以根据视图矩阵和投影矩阵计算出图像上下左右边界的位置),我们这里假设边界为left,top,right,bottom。如果此时我们设置好窗口的视口区域,比如为(x,y,width,height)。经过上面的设置,D3D就知道应该将图像的left对应到视口的x, top对应到视口的y ,right对应到视口的x+width, bottom对应到视口的y+height.此时视口中的每一个像素都可以经过透视变换的逆向变换到对应3D中间中的某个点。由此我们知道在3D空间中指定的区域只是图像的边界,left位置对应的是视口中最左边那一列像素的左边界,right位置对应的是视口中最右边那一列像素的右边界(top/bottom同上)。
如果我们给left,top指定的纹理坐标为(0,0),right,bottom指定纹理坐标为(1,1),那整张纹理就会贴到整个设置的视口当中。
这里有一个需要注意的地方就是,当我们用d3d9的直接绘制纹理到像素的方式(也就是顶点样式用了D3DFVF_XYZRHW格式)时,需要将绘制到窗口上坐标偏移(-0.5,-0.5)像素。原因如下:
DX9纹理半像素偏移-Directly Mapping Texels to Pixels
为什么在2D渲染时primitive的位置需要偏移0.5,但3D渲染时不用
还有我以前写过一个demo验证过这个问题,可以证明d3d绘制的时候指定是边界,而不是像素中心点位置(D3D画线和画面的总结)。
测试demo代码如下:
//-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------
// 程序名称::D3Ddemo5
// 2013年4月 Create by 浅墨
// 描述:迈向三维世界:Direct3D四大变换 示例程序
//------------------------------------------------------------------------------------------------
//-----------------------------------【头文件包含部分】---------------------------------------
// 描述:包含程序所依赖的头文件
//------------------------------------------------------------------------------------------------
#include
#include
#include
//-----------------------------------【库文件包含部分】---------------------------------------
// 描述:包含程序所依赖的库文件
//------------------------------------------------------------------------------------------------
#pragma comment(lib,"winmm.lib") //调用PlaySound函数所需库文件
#pragma comment(lib,"d3d9.lib")
#pragma comment(lib,"d3dx9.lib")
//-----------------------------------【宏定义部分】--------------------------------------------
// 描述:定义一些辅助宏
//------------------------------------------------------------------------------------------------
#define WINDOW_WIDTH 800 //为窗口宽度定义的宏,以方便在此处修改窗口宽度
#define WINDOW_HEIGHT 600 //为窗口高度定义的宏,以方便在此处修改窗口高度
#define WINDOW_TITLE L"【致我们永不熄灭的游戏开发梦想】迈向三维世界:Direct3D四大变换 示例程序" //为窗口标题定义的宏
#define SAFE_RELEASE(p) { if(p) { (p)->Release(); (p)=NULL; } } //定义一个安全释放宏,便于后面COM接口指针的释放
#define USE_2D_RENDER
//------------------------------------------------------------------------------------------------
// 【顶点缓存使用四步曲之一】:设计顶点格式
//------------------------------------------------------------------------------------------------
#ifdef USE_2D_RENDER
struct CUSTOMVERTEX
{
FLOAT x, y, z;
FLOAT rhw;
DWORD color;
};
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE) //FVF灵活顶点格式
#else
struct CUSTOMVERTEX
{
FLOAT x, y, z;
DWORD color;
};
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE) //FVF灵活顶点格式
#endif
//-----------------------------------【全局变量声明部分】-------------------------------------
// 描述:全局变量的声明
//------------------------------------------------------------------------------------------------
LPDIRECT3DDEVICE9 g_pd3dDevice = NULL; //Direct3D设备对象
ID3DXFont* g_pFont = NULL; //字体COM接口
float g_FPS = 0.0f; //一个浮点型的变量,代表帧速率
wchar_t g_strFPS[50]; //包含帧速率的字符数组
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL; //顶点缓冲区对象
//-----------------------------------【全局函数声明部分】-------------------------------------
// 描述:全局函数声明,防止“未声明的标识”系列错误
//------------------------------------------------------------------------------------------------
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam);//窗口过程函数
HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd); //在这个函数中进行Direct3D的初始化
HRESULT Objects_Init(HWND hwnd); //在这个函数中进行要绘制的物体的资源初始化
VOID Direct3D_Render(HWND hwnd); //在这个函数中进行Direct3D渲染代码的书写
VOID Direct3D_CleanUp(); //在这个函数中清理COM资源以及其他资源
float Get_FPS(); //计算帧数的函数
VOID Matrix_Set(HWND hwnd); //封装了四大变换的函数
//-----------------------------------【WinMain( )函数】--------------------------------------
// 描述:Windows应用程序的入口函数,我们的程序从这里开始
//------------------------------------------------------------------------------------------------
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd)
{
//【1】窗口创建四步曲之一:开始设计一个完整的窗口类
WNDCLASSEX wndClass = { 0 }; //用WINDCLASSEX定义了一个窗口类
wndClass.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX); //设置结构体的字节数大小
wndClass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; //设置窗口的样式
wndClass.lpfnWndProc = WndProc; //设置指向窗口过程函数的指针
wndClass.cbClsExtra = 0; //窗口类的附加内存,取0就可以了
wndClass.cbWndExtra = 0; //窗口的附加内存,依然取0就行了
wndClass.hInstance = hInstance; //指定包含窗口过程的程序的实例句柄。
wndClass.hIcon = (HICON)::LoadImage(NULL, L"icon.ico", IMAGE_ICON, 0, 0, LR_DEFAULTSIZE | LR_LOADFROMFILE); //本地加载自定义ico图标
wndClass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW); //指定窗口类的光标句柄。
wndClass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(GRAY_BRUSH); //为hbrBackground成员指定一个白色画刷句柄
wndClass.lpszMenuName = NULL; //用一个以空终止的字符串,指定菜单资源的名字。
wndClass.lpszClassName = L"ForTheDreamOfGameDevelop"; //用一个以空终止的字符串,指定窗口类的名字。
//【2】窗口创建四步曲之二:注册窗口类
if (!RegisterClassEx(&wndClass)) //设计完窗口后,需要对窗口类进行注册,这样才能创建该类型的窗口
return -1;
//【3】窗口创建四步曲之三:正式创建窗口
HWND hwnd = CreateWindow(L"ForTheDreamOfGameDevelop", WINDOW_TITLE, //喜闻乐见的创建窗口函数CreateWindow
WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, WINDOW_WIDTH,
WINDOW_HEIGHT, NULL, NULL, hInstance, NULL);
//Direct3D资源的初始化,调用失败用messagebox予以显示
if (!(S_OK == Direct3D_Init(hwnd)))
{
MessageBox(hwnd, _T("Direct3D初始化失败~!"), _T("浅墨的消息窗口"), 0); //使用MessageBox函数,创建一个消息窗口
}
//【4】窗口创建四步曲之四:窗口的移动、显示与更新
MoveWindow(hwnd, 250, 80, WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT, true); //调整窗口显示时的位置,使窗口左上角位于(250,80)处
ShowWindow(hwnd, nShowCmd); //调用ShowWindow函数来显示窗口
UpdateWindow(hwnd); //对窗口进行更新,就像我们买了新房子要装修一样
PlaySound(L"永遠の誓い.wav", NULL, SND_FILENAME | SND_ASYNC | SND_LOOP); //循环播放背景音乐
//【5】消息循环过程
MSG msg = { 0 }; //初始化msg
while (msg.message != WM_QUIT) //使用while循环
{
if (PeekMessage(&msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE)) //查看应用程序消息队列,有消息时将队列中的消息派发出去。
{
TranslateMessage(&msg); //将虚拟键消息转换为字符消息
DispatchMessage(&msg); //该函数分发一个消息给窗口程序。
}
else
{
Direct3D_Render(hwnd); //进行渲染
}
}
//【6】窗口类的注销
UnregisterClass(L"ForTheDreamOfGameDevelop", wndClass.hInstance); //程序准备结束,注销窗口类
return 0;
}
//-----------------------------------【WndProc( )函数】--------------------------------------
// 描述:窗口过程函数WndProc,对窗口消息进行处理
//------------------------------------------------------------------------------------------------
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message) //switch语句开始
{
case WM_PAINT: // 若是客户区重绘消息
Direct3D_Render(hwnd); //调用Direct3D渲染函数
ValidateRect(hwnd, NULL); // 更新客户区的显示
break; //跳出该switch语句
case WM_KEYDOWN: // 若是键盘按下消息
if (wParam == VK_ESCAPE) // 如果被按下的键是ESC
DestroyWindow(hwnd); // 销毁窗口, 并发送一条WM_DESTROY消息
break; //跳出该switch语句
case WM_DESTROY: //若是窗口销毁消息
Direct3D_CleanUp(); //调用自定义的资源清理函数Game_CleanUp()进行退出前的资源清理
PostQuitMessage(0); //向系统表明有个线程有终止请求。用来响应WM_DESTROY消息
break; //跳出该switch语句
default: //若上述case条件都不符合,则执行该default语句
return DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam); //调用缺省的窗口过程
}
return 0; //正常退出
}
//-----------------------------------【Direct3D_Init( )函数】--------------------------------------
// 描述:Direct3D初始化函数,进行Direct3D的初始化
//------------------------------------------------------------------------------------------------
HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd)
{
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之一,创接口】:创建Direct3D接口对象, 以便用该Direct3D对象创建Direct3D设备对象
//--------------------------------------------------------------------------------------
LPDIRECT3D9 pD3D = NULL; //Direct3D接口对象的创建
if (NULL == (pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION))) //初始化Direct3D接口对象,并进行DirectX版本协商
return E_FAIL;
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之二,取信息】:获取硬件设备信息
//--------------------------------------------------------------------------------------
D3DCAPS9 caps; int vp = 0;
if (FAILED(pD3D->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps)))
{
return E_FAIL;
}
if (caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT)
vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING; //支持硬件顶点运算,我们就采用硬件顶点运算,妥妥的
else
vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING; //不支持硬件顶点运算,无奈只好采用软件顶点运算
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之三,填内容】:填充D3DPRESENT_PARAMETERS结构体
//--------------------------------------------------------------------------------------
RECT formatRect;
GetClientRect(hwnd, &formatRect);
D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));
d3dpp.BackBufferWidth = formatRect.right;
d3dpp.BackBufferHeight = formatRect.bottom;
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 = false;
d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D24S8;
d3dpp.Flags = 0;
d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = 0;
d3dpp.PresentationInterval = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之四,创设备】:创建Direct3D设备接口
//--------------------------------------------------------------------------------------
if (FAILED(pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL,
hwnd, vp, &d3dpp, &g_pd3dDevice)))
return E_FAIL;
SAFE_RELEASE(pD3D) //LPDIRECT3D9接口对象的使命完成,我们将其释放掉
if (!(S_OK == Objects_Init(hwnd))) return E_FAIL; //调用一次Objects_Init,进行渲染资源的初始化
// 设置渲染状态
g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE); //关闭光照
g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW); //开启背面消隐
return S_OK;
}
//-----------------------------------【Object_Init( )函数】--------------------------------------
// 描述:渲染资源初始化函数,在此函数中进行要被渲染的物体的资源的初始化
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
HRESULT Objects_Init(HWND hwnd)
{
//创建字体
if (FAILED(D3DXCreateFont(g_pd3dDevice, 36, 0, 0, 1, false, DEFAULT_CHARSET,
OUT_DEFAULT_PRECIS, DEFAULT_QUALITY, 0, _T("微软雅黑"), &g_pFont)))
return E_FAIL;
srand(timeGetTime()); //用系统时间初始化随机种子
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【顶点缓存、索引缓存绘图四步曲之二】:创建顶点缓存和索引缓存
//--------------------------------------------------------------------------------------
//创建顶点缓存
if (FAILED(g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer(6 * sizeof(CUSTOMVERTEX),
0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX,
D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVertexBuffer, NULL)))
{
return E_FAIL;
}
#ifdef USE_2D_RENDER
CUSTOMVERTEX Vertices[] =
{
{ 1.1f, 1.1f, 0.0f,0.0f, 0xffffff00 },
{ 783.5f, 1.1f, 0.0f,0.0f, 0xffffff00 },
{ 783.5f, 557.5f, 0.0f,0.0f, 0xffffff00 },
{ 1.1f, 1.1f, 0.0f,0.0f, 0xffff0000 },
{ 783.f, 557.f, 0.0f,0.0f, 0xffff0000 },
{ 1.1f, 557.f, 0.0f,0.0f, 0xffff0000 }
};
#else
CUSTOMVERTEX Vertices[] =
{
{ 1.f, 1.f, 0.0f, 0xffffff00 },
{ 783.f, 1.f, 0.0f, 0xffffff00 },
{ 783.f, 557.f, 0.0f, 0xffffff00 },
{ 1.f, 1.f, 0.0f, 0xffff0000 },
{ 783.f, 557.f, 0.0f, 0xffff0000 },
{ 1.f, 557.f, 0.0f, 0xffff0000 }
};
#endif
//填充顶点缓存
VOID* pVertices;
if (FAILED(g_pVertexBuffer->Lock(0, sizeof(Vertices), (void**)&pVertices, 0)))
return E_FAIL;
memcpy(pVertices, Vertices, sizeof(Vertices));
g_pVertexBuffer->Unlock();
return S_OK;
}
//-----------------------------------【Matrix_Set( )函数】--------------------------------------
// 描述:封装了Direct3D四大变换的函数,即世界变换,取景变换,投影变换,视口变换的设置
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
VOID Matrix_Set(HWND hwnd)
{
RECT formatRect;
GetClientRect(hwnd, &formatRect);
#ifndef USE_2D_RENDER
//--------------------------------------------------------------------------------------
//【四大变换之一】:世界变换矩阵的设置
//--------------------------------------------------------------------------------------
//D3DXMATRIX matWorld, Rx, Ry, Rz;
//D3DXMatrixIdentity(&matWorld); // 单位化世界矩阵
//D3DXMatrixRotationX(&Rx, D3DX_PI *(::timeGetTime() / 1000.0f)); // 绕X轴旋转
//D3DXMatrixRotationY(&Ry, D3DX_PI *(::timeGetTime() / 1000.0f / 2)); // 绕Y轴旋转
//D3DXMatrixRotationZ(&Rz, D3DX_PI *(::timeGetTime() / 1000.0f / 3)); // 绕Z轴旋转
//matWorld = Rx * Ry * Rz * matWorld; // 得到最终的组合矩阵
//g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &matWorld); //设置世界变换矩阵
//--------------------------------------------------------------------------------------
//【四大变换之二】:取景变换矩阵的设置
//--------------------------------------------------------------------------------------
D3DXMATRIX matView; //定义一个矩阵
D3DXVECTOR3 vEye(formatRect.right / 2.0f, formatRect.bottom / 2.0f, 100.0f); //摄像机的位置
D3DXVECTOR3 vAt(formatRect.right / 2.0f, formatRect.bottom / 2.0f, 0.0f); //观察点的位置
D3DXVECTOR3 vUp(0.0f, -1.0f, 0.0f);//向上的向量
D3DXMatrixLookAtLH(&matView, &vEye, &vAt, &vUp); //计算出取景变换矩阵
g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matView); //应用取景变换矩阵
//--------------------------------------------------------------------------------------
//【四大变换之三】:投影变换矩阵的设置
//--------------------------------------------------------------------------------------
D3DXMATRIX matProj; //定义一个矩阵
//D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matProj, D3DX_PI / 4.0f, 1.0f, 1.0f, 1000.0f); //计算投影变换矩阵
D3DXMatrixOrthoLH(&matProj, formatRect.right, formatRect.bottom, 1.0f, 1000.0f);
g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProj); //设置投影变换矩阵
#endif
//--------------------------------------------------------------------------------------
//【四大变换之四】:视口变换的设置
//--------------------------------------------------------------------------------------
D3DVIEWPORT9 vp; //实例化一个D3DVIEWPORT9结构体,然后做填空题给各个参数赋值就可以了
vp.X = 0; //视口相对于窗口的X坐标
vp.Y = 0; //视口相对对窗口的Y坐标
vp.Width = formatRect.right; //视口的宽度
vp.Height = formatRect.bottom; //视口的高度
vp.MinZ = 0.0f; //视口在深度缓存中的最小深度值
vp.MaxZ = 1.0f; //视口在深度缓存中的最大深度值
g_pd3dDevice->SetViewport(&vp); //视口的设置
}
//-----------------------------------【Direct3D_Render( )函数】-------------------------------
// 描述:使用Direct3D进行渲染
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
void Direct3D_Render(HWND hwnd)
{
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之一】:清屏操作
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(255, 214, 158), 1.0f, 0);
//定义一个矩形,用于获取主窗口矩形
RECT formatRect;
GetClientRect(hwnd, &formatRect);
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之二】:开始绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->BeginScene(); // 开始绘制
Matrix_Set(hwnd);//调用封装了四大变换的函数,对Direct3D世界变换,取景变换,投影变换,视口变换进行设置
// 获取键盘消息并给予设置相应的填充模式
if (::GetAsyncKeyState(0x31) & 0x8000f) // 若数字键1被按下,进行线框填充
g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_FILLMODE, D3DFILL_WIREFRAME);
if (::GetAsyncKeyState(0x32) & 0x8000f) // 若数字键2被按下,进行实体填充
g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_FILLMODE, D3DFILL_SOLID);
g_pd3dDevice->SetStreamSource(0, g_pVertexBuffer, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX));//把包含的几何体信息的顶点缓存和渲染流水线相关联
g_pd3dDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);//指定我们使用的灵活顶点格式的宏名称
g_pd3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 2);
//在窗口右上角处,显示每秒帧数
int charCount = swprintf_s(g_strFPS, 20, _T("FPS:%0.3f"), Get_FPS());
g_pFont->DrawText(NULL, g_strFPS, charCount, &formatRect, DT_TOP | DT_RIGHT, D3DCOLOR_XRGB(255, 39, 136));
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之四】:结束绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->EndScene(); // 结束绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之五】:显示翻转
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL); // 翻转与显示
}
//-----------------------------------【Get_FPS( )函数】------------------------------------------
// 描述:用于计算每秒帧速率的一个函数
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
float Get_FPS()
{
//定义四个静态变量
static float fps = 0; //我们需要计算的FPS值
static int frameCount = 0;//帧数
static float currentTime = 0.0f;//当前时间
static float lastTime = 0.0f;//持续时间
frameCount++;//每调用一次Get_FPS()函数,帧数自增1
currentTime = timeGetTime()*0.001f;//获取系统时间,其中timeGetTime函数返回的是以毫秒为单位的系统时间,所以需要乘以0.001,得到单位为秒的时间
//如果当前时间减去持续时间大于了1秒钟,就进行一次FPS的计算和持续时间的更新,并将帧数值清零
if (currentTime - lastTime > 1.0f) //将时间控制在1秒钟
{
fps = (float)frameCount / (currentTime - lastTime);//计算这1秒钟的FPS值
lastTime = currentTime; //将当前时间currentTime赋给持续时间lastTime,作为下一秒的基准时间
frameCount = 0;//将本次帧数frameCount值清零
}
return fps;
}
//-----------------------------------【Direct3D_CleanUp( )函数】--------------------------------
// 描述:资源清理函数,在此函数中进行程序退出前资源的清理工作
//---------------------------------------------------------------------------------------------------
void Direct3D_CleanUp()
{
SAFE_RELEASE(g_pVertexBuffer)
SAFE_RELEASE(g_pFont)
SAFE_RELEASE(g_pd3dDevice)
}
从上面代码我们可以得知,当坐标变为1.1时,此时的值相当于2,当坐标变为783.5时,此时值相当于784.坐标的位置是往上取整的。