DirectX 图形接口指南

 http://dev.21tx.com/2002/07/31/10141.html

 

 

指南三：使用矩阵

 

本指南介绍矩阵的概念及演示如何使用它们。Vertices 例程通过呈递2D的顶点画出了一个三角形。然而，在这个指南中，你将通过顶点变换在 3-D 环境下工作。矩阵和变换也同样用于设置摄影头与视口（Viewport）。

 

在 Matrices 例程呈递几何物体之前，它调用程序自定义函数 SetupMatrices 创建并设置用于演示 3-D 三角形的矩阵变换。作为代表，三种类型的变换同时被设置到一个 3-D 场景。创建这些典型变换的步骤如下表：

 

·第一步：定义世界变换矩阵

·第二步：定义观察变换矩阵

·第三步：定义映射变换矩阵

注意：Matrices 示例程序的路径为：

(SDK root)\Samples\Multimedia\Direct3D\Tutorials\Tut03_Matrices.

 

创建这三种变换的顺序并不影响场景元素的输出。无论如何，Direct3D 都使用以下顺序依次将矩阵作用于场景：(1) 世界，(2) 观察，(3) 映射。

 

Matrices 工程的示例代码几乎与 Vertices 工程的代码相同。该“使用矩阵”指南仅仅关注那些有关矩阵的独特代码，而不重复初始化 Direct3D，处理 Microsoft Windows 消息，演示，以及清除。关于这些工作的信息，请见指南一：创建设备。

 

本指南使用自定义顶点格式和单个顶点缓冲区呈递几何模型，关于更多的有关选择自定义顶点类型以及执行顶点缓冲区的信息，见指南二：演示顶点。

 

第一步：定义世界变换矩阵（World Transformation Matrix）

 

世界变换矩阵定义了怎样转换、缩放、以及旋转 3-D 模拟空间中的几何物体。

 

以下代码片段为 Microsoft Direct3D 设备设置当前的世界变换并且使三角形绕 y-轴旋转。

 

D3DXMATRIX matWorld;

D3DXMatrixRotationY( &matWorld, timeGetTime()/150.0f );

g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matWorld );

 

第一步是通过调用 D3DXMatrixRotationY 函数使三角形绕 y-轴旋转。函数第一个参数是指向 D3DMATRIX 结构的指针用于返回操作结果。第二个参数是以弧度表示的旋转角度。

 

下一步是调用 IDirect3DDevice8::SetTransform 给 Direct3D 设备设置世界变换。SetTransform 接受的第一个参数通知 Direct3D 被设置的是哪个转换。这个例子用 D3DTS_WORLD 宏指定被设置的是世界变换。第二个参数是一个指向被设为当前变换之矩阵的指针。

 

关于世界变换的更多信息，见：SDK: World Transformation

 

定义完场景的世界变换后，你可以准备观察变换矩阵了。再一次请注意：定义任一变换的顺序不是关键。无论如何，Direct3D 采用以下顺序将这些矩阵作用于场景：(1) 世界，(2) 观察，(3) 映射。

 

定义观察变换矩阵请参看第二步：定义观察变换矩阵

 

第二步：定义观察变换矩阵（View Transformation Matrix）

 

观察变换矩阵定义了观察的位置和旋转角度。此观察矩阵就相当于场景的摄影机。

 

以下代码片段创建了一个观察变换矩阵并将其设置为 Microsoft Direct3D 设备的当前观察矩阵。

 

D3DXMATRIX matView;

D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &D3DXVECTOR3( 0.0f, 3.0f,-5.0f ),

                              &D3DXVECTOR3( 0.0f, 0.0f, 0.0f ),

                              &D3DXVECTOR3( 0.0f, 1.0f, 0.0f ) );

g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );

 

第一步是通过调用 D3DXMatrixLookAtLH 定义观察矩阵。第一个参数是一个指向 D3DXMATRIX 结构的指针，用来接受操作结果。第二、三、四个参数定义了观察点、注视点、以及方向“上”。这儿设置观察点为沿 Z-轴反方向 5 单位再往上 3 单位，注视点为原点，以及作为“上”的方向为 Y-轴。

 

下一步是调用 IDirect3DDevice8::SetTransform 给 Direct3D 设备设置观察矩阵。SetTransform 接受的第一个参数通知 Direct3D 哪一个变换将要被设置。该例程使用 D3DTS_VIEW 标记指定为观察矩阵。第二个参数是一个指向矩阵的指针，它被设为当前的变换。

 

关于观察矩阵的更多信息，见：SDK: View Transformation

 

定义了场景的世界变换后，你可以开始准备映射变换矩阵了。再一次提醒，定义每一变换的顺序不是关键性的。无论如何，Direct3D 总是采用以下顺序将矩阵应用于场景：(1) 世界，(2) 观察，(3) 映射。

 

定义映射变换矩阵的工作被描述在第三步：定义映射变换矩阵

 

第三步：定义映射变换矩阵（Projection Transformation Matrix）

 

映射变换矩阵定义了将 3-D 观察空间转换为 2-D 视口空间的几何学方法。

 

以下代码片段创建映射变换矩阵并将其设为 Microsoft Direct3D 设备的当前映射变换。

 

D3DXMATRIX matProj;

D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI/4, 1.0f, 1.0f, 100.0f );

g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );

 

第一步是调用 D3DXMatrixPerspectiveFovLH 设置映射矩阵。函数第一个参数是一个指向 D3DXMATRIX 的结构，用于接受操作的结果。第二个参数定义视场，它说明物体如何随着距离而缩小。一个典型的视场是 1/4 π，就像这个例子使用的一样。第三个参数定义了屏幕纵横比。本示例采用典型的纵横比 1。第四和第五个参数定义最近和最远剪切平面。这是用于确定位于何种距离之外的几何物体无需再绘制。本 Matrices 示例设置它的最近剪切平面为 1，最远剪切平面为 100。

 

下一步是调用 IDirect3DDevice8::SetTransfrom 对 Direct3D 应用变换。SetTransfrom 接受的第一个参数通知 Direct3D 何种变换被设置。本例程使用 D3DTS_PROJECTION 标志指定映射变换将被设置。第二个参数是一个指向矩阵的指针，它将被设置为当前的变换。

 

关于映射变换的更多信息，参见：“映射变换”

 

本指南已经提示你如何使用矩阵。指南四：创建和使用光源将揭示如何在你的场景中添加光源以增加真实性。

 

（指南四：创建和使用光源见本文第五部分）