Direct-X学习笔记--纹理映射
一.介绍
之前学习了怎样绘制物体，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。只能说像美术他们用来写生的模型...那么要怎么样才能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，可以和光照计算、图像混合等技术结合起来形成许多非常漂亮的效果。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，比如有.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，开始动手。
二.过程
创建纹理贴图分为四个步骤：定点的定义，定点的访问，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绘图的时候，我们定义过定点，不过当时的定点是只包括了坐标和顶点的颜色，在这里，我们就不需要定义定点的颜色了，因为绘制物体的颜色会由纹理的颜色来确定。我们只需要在定义坐标的时候，再添加一个纹理坐标(u,v)即可。
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.顶点的访问：
与顶点缓冲绘图一样，定义过定点之后，需要给定点赋值，这次我们赋值坐标之后，还要给纹理坐标赋值：例如：
vertex[0] = stVertex(-10.0f, 10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
当然，其他的步骤与之前一样，也需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
有三个参数，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。
例如：
D3DXCreateTextureFromFile(g_pDevice, TEXT("texture.png"), &g_pTexture);
创建好了纹理，我们就可以在绘制的时候使用啦，使用纹理很简单，在绘制物体之前，使用SetTexture函数即可：
函数有两个参数，第一个为纹理是哪一层，我们知道，一共可以创建8层纹理，所以这个参数的取值就为0-7啦。第二个就是我们的纹理指针啦。
g_pDevice->SetTexture(0, g_pTexture);
三.例子
下面是一个完整的例子： 我们通过索引缓存绘图，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：
下面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]; // 主窗口类名
// 此代码模块中包含的函数的前向声明:
HWND g_hWnd;
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
//---------改造3D窗口需要的内容------------
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.根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);
// 左侧面顶点数据
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);
// 右侧面顶点数据
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拷贝到顶点缓冲区中
//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 //系统保留参数，NULL
);
void* pVertices = NULL;
//锁定顶点缓冲区，向其中拷贝数据
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
);
//将数组中的内容拷贝到缓冲区中
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，一般采用16位
D3DPOOL_DEFAULT, //存储位置，默认为显卡缓存
&g_pIB, //索引缓冲区指针的指针
NULL //保留参数，NULL即可
);
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;
// 左侧面索引数据
pIndices[24] = 16; pIndices[25] = 17; pIndices[26] = 18;
pIndices[27] = 16; pIndices[28] = 18; pIndices[29] = 19;
// 右侧面索引数据
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;
//检测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
//是否开启自动深度模板缓冲
d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
//当前自动深度模板缓冲的格式
d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;//每个像素点有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
//根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)
{
//前两个参数是0和NULL时，清空整个游戏窗口的内容（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，从那个顶点开始做为索引
0, //最小索引值，通常为0
24, //索引顶点的个数
0, //起点索引，从第几个索引处开始绘制图元
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);
// 执行应用程序初始化:
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: 注册窗口类。
//
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口
//
// 注释:
//
// 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口。
//
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: 处理主窗口的消息。
//
// WM_COMMAND - 处理应用程序菜单
// WM_PAINT - 绘制主窗口
// 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;
}