D3D中的地形绘制基础（1）
实际上，地形网格不比三角形网格复杂，图13.1.(a)所示，网络的每个顶点指定了高度，格子模型用这种方式显示从山脉到河流的平滑过渡。图13.1 (b)，模拟自然地形。当然，我们可以用漂亮的纹理表现沙石地，绿色的山丘。图13.1.(c)雪山效果。
13.1 Heightmaps（高度图）
我们使用高度图去描述地形上的山丘、河流。高度图是一个数组，数组中的每个成员指定地形顶点描述中的高度信息。我们经常把高度图想像成一个矩阵，因为每个元素都一一对应于每个地形网格中的顶点。
当我们保存高度图到磁盘上时，我们通常为高度图的每个元素分配1个byte的内存，所以高度的范围是0..255，0..255的范围对于地形的高度之间保持平滑过渡是足够用的。但为了在我们的程序中匹配3D世界中的物体，可能需要的范围在0..255以外。例如，我们在3D世界中的测量单位是英尺，那么0..255的范围对于表现任何有趣的东西是不够的。因此，当我们读取数据进应用程序时，给每个高度元素分配一个整型数（或浮点型），它允许我们很好的缩放0..255范围之外的任何大小的物品。
高度图有多种可能的图形表示，其中之一是灰度图(grayscale map)。较黑的值表示地形中较低的地方，较白的值表现地形中较高的地方。
13.1.1 创建高度图（Heightmap）
高度图不是用程序生成就是用图像编辑器生成，比如：Adobe Photoshop。使用图像编辑器大概是最容易的方法了。当你想生成地形时，可以交互式的可视化的创建。你可以利用图像编辑器的功能，比如：过滤器，创建一个有趣的高度图，图13.3显示了一个用Adobe Photoshop图像编辑器的工具创建的金字塔形的高度图。注意：当创建图像时我们指定一个灰度图类型。
一但你画完了你的高度图，你必须将它保存为一个8bit的RAW文件。RAW文件仅连续存储了图像中以字节为单位的每个像素的灰度值。我们的应用程序可以非常容易的读这样的图像。你的软件可能询问你保存的RAW文件是有文件头的还是没有文件头的。
注意： 用RAW格式保存高度信息不是必须的；你可以用符合你需要的任何格式。 RAW 格式是我们能使用的的格式之一。我决定使用 RAW 格式是因为很多流行的图像编辑器支持导出这种格式，而且应用程序读取 RAW 文件的数据非常简单。
13.1.2 读取RAW文件
RAW文件与一段连续的bit内存块没什么分别。我们能用很简单的方法读取这段内存块，注意：变量m_height_map是cTerrain类的一个成员：
{
// Restriction: RAW file dimensions must be >= to the dimension of the terrain.
// That is a 128x128 RAW file can only be used with a terrain constructed with at most
// 128x128 vertices.
vector<BYTE> height_map(m_num_vertices); // a height for each vertex
ifstream in_file(filename.c_str(), ios_base::binary);
if (in_file == NULL)
return false ;
in_file.read(( char *) &height_map[0], height_map.size());
in_file.close();
// copy BYTE vector to int vector
m_height_map.resize(m_num_vertices);
for (DWORD i = 0; i < height_map.size(); i++)
m_height_map[i] = height_map[i];
return true ;
}
我们COPY一个bytes向量到一个整形向量，这样做我们能够缩放 [0,255]以外的高度。这个方法唯一限制是：RAW文件必须读入至少与地形的顶点数一样多的高度信息。因此，如果你读取一个256x256的RAW文件，你的地形也必须包含256x256个顶点。
13.1.3 访问与修改Heightmap
cTerrain类提供以下2个方法访问和修改m_height_map的入口。
{
return m_height_map[row * m_num_verts_per_row + col];
}
void cTerrain::set_height_map_entry( int row, int col, int value)
{
m_height_map[row * m_num_verts_per_row + col] = value;
}
这些方法允许我们以行和列来访问入口，并且隐藏方法。当使用它去描述矩阵时，我们必须将一个线性数组编入索引。
13.2生成地形几何数据
图13.4显示Terrain类的一些属性、词汇和我们提到的一些关键点。我们定义地形的大小，指定每行、每列顶点的数量，和单元的间隔。传递这些值到Terrain类的构造函数中。另外，也传递地形所关联的设备，一个包含高度图数据的字符串文件名，一个用来缩放高度图成员的高度缩放值。
{
public :
float m_x, m_y, m_z;
float m_u, m_v;
cTerrainVertex() { }
cTerrainVertex( float x, float y, float z, float u, float v)
{
m_x = x; m_y = y; m_z = z;
m_u = u; m_v = v;
}
};
const DWORD TERRAIN_VERTEX_FVF = D3DFVF_XYZ | D3DFVF_TEX1;
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /
class cTerrain
{
private :
IDirect3DDevice9* m_device;
IDirect3DTexture9* m_texture;
IDirect3DVertexBuffer9* m_vertex_buffer;
IDirect3DIndexBuffer9* m_index_buffer;
int m_num_verts_per_row;
int m_num_verts_per_col;
int m_cell_spacing;
int m_num_cells_per_row;
int m_num_cells_per_col;
int m_width;
int m_depth;
int m_num_vertices;
int m_num_triangles;
float m_height_scale;
vector< int > m_height_map;
public :
cTerrain(IDirect3DDevice9* device,
const string & height_map_filename,
int num_verts_per_row,
int num_verts_per_col,
int cell_spacing,
float height_scale);
~cTerrain();
int get_height_map_entry( int row, int col);
void set_height_map_entry( int row, int col, int value);
float get_height( float x, float z);
bool load_texture( const string & filename);
bool generate_texture(D3DXVECTOR3* dir_to_light);
void draw(D3DXMATRIX* world_matrix, bool draw_triangle);
private :
bool read_raw_file( const string & filename);
bool generate_vertices();
bool generate_indices();
bool light_terrain(D3DXVECTOR3* dir_to_light);
float compute_shade( int cell_row, int cell_col, D3DXVECTOR3* dir_to_light);
};
我们可由构造函数的传入参数计算出地形的其他变量。
const string & height_map_filename,
int num_verts_per_row,
int num_verts_per_col,
int cell_spacing,
float height_scale)
{
m_device = device;
m_num_verts_per_row = num_verts_per_row;
m_num_verts_per_col = num_verts_per_col;
m_cell_spacing = cell_spacing;
m_num_cells_per_row = m_num_verts_per_row - 1;
m_num_cells_per_col = m_num_verts_per_col - 1;
m_width = m_num_cells_per_row * m_cell_spacing;
m_depth = m_num_cells_per_col * m_cell_spacing;
m_num_vertices = m_num_verts_per_row * m_num_verts_per_col;
m_num_triangles = m_num_cells_per_row * m_num_cells_per_col * 2;
m_height_scale = height_scale;
// load height map
if (! read_raw_file(height_map_filename))
{
MessageBox(NULL, "read_raw_file - FAILED", "ERROR", MB_OK);
PostQuitMessage(0);
}
// scale heights
for (DWORD i = 0; i < m_height_map.size(); i++)
m_height_map[i] *= height_scale;
if (! generate_vertices())
{
MessageBox(NULL, "generate_vertices - FAILED", "ERROR", MB_OK);
PostQuitMessage(0);
}
if (! generate_indices())
{
MessageBox(NULL, "generate_indices - FAILED", "ERROR", MB_OK);
PostQuitMessage(0);
}
}
cTerrain::~cTerrain()
{
safe_release<IDirect3DVertexBuffer9*>(m_vertex_buffer);
safe_release<IDirect3DIndexBuffer9*>(m_index_buffer);
safe_release