Direct-X学习笔记--纹理映射

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-08-02 05:52 127阅读 0赞

## 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);

4.纹理的启用：

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：![Center][]

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：

![Center 1][]

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;
    }

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