Direct-X学习笔记--深度缓存

心已赠人 2022-08-03 12:38 21阅读 0赞

今天来学习一下深度测试，不过这个东东貌似暂时就是了解一下原理啦，因为DX默认是打开深度测试的，即我们不需要额外进行设置就可以使用深度测试的功能，不过这个还是有必要了解一下，一是对DX的流程更加了解，二是我们可以手动设置深度测试的参数以及函数，达到一些自己想要实现的效果。

## 一.简介 ##

三维的世界中，有各种物体，而这些物体难免会有遮挡，而且同一个物体不同部分也会有遮挡的关系，要想表现出来更加逼真的效果，就要用到深度缓冲（Z buffer）,配套深度测试技术。

深度缓存也尝尝成为Z缓存，D3D为屏幕上每个像素点保存了一个深度值，当绘制时，D3D根据各种物体的当前像素点深度与深度缓冲区中的点的深度比较，如果测试结果为真，绘制当前像素，并且更新深度缓冲区，否则不进行绘制。

## 二.深度测试的步骤 ##

使用深度缓冲区有以下四个步骤：

1.创建深度缓存区

2.开启深度测试

3.设置深度测试函数

4.更新深度缓冲区

下面分别看一下：

1.创建深度缓冲区：

这个是我们在初始化Direct时就进行的操作，之前我们已经写过啦。就是创建D3D设备时的那个结构体的两项：

//是否开启自动深度缓冲
    	d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
    	//当前自动深度缓冲的格式
    	d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;//每个像素点有16位的存储空间，存储深度信息

2.开启深度测试：

还是SetRenderState函数，第一个参数为D3DRS\_ZENABLE，第二个为ture或false表示是否开启深度缓冲区

//设置渲染状态，设置启用深度值
    	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, true);

3.设置深度测试函数

所谓深度测试的函数，就是一些宏，DX已经为我们写好了，我们要做的就是选择这些宏就可以啦。

4.根据深度测试函数的返回值，可以设置更新缓冲区，也可以不进行更新。DX把自由选择的权利交给了我们，让我们做出更加好的效果。

## 三.开启或者关闭深度测试的比较 ##

下面是一个例子，通过空格键可以控制是否开启深度测试。

开启深度测试，“墙面”插入了龙的身体，可以看出立体效果非常的逼真：

![Center][]

关闭深度测试，不仅墙面一直挡在龙的前面，连网格模型本身的绘制也出了问题，人物“反过来了”。

![Center 1][]

这里要注意一个问题：为什么人物会反过来，如果不适用深度测试的话，DX默认会使用画家算法，即先画的东东都在后面，后画的东东在前面，而不会去考虑可能有的遮罩关系，而使用了ZBuffer,就可以更好的确定物体之间，或者物体本身的遮罩关系啦。

// D3DDemo.cpp : 定义应用程序的入口点。
    //
    
    #include "stdafx.h"
    #include "D3DDemo.h"
    #include "DirectInput.h"
    #include "Camera.h"
    #include "Terrain.h"
    #include "Mesh.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
    CDirectInput* g_pDirectInput = NULL;	//控制指针
    CCamera*      g_pCamera      = NULL;    //摄像机指针
    CTerrain*     g_pTerrian     = NULL;	//地形类指针
    CMesh*        g_pMesh1       = NULL;	//网格对象指针1
    CMesh*        g_pMesh2       = NULL;	//网格对象指针2
    CMesh*		  g_pMesh3       = NULL;	//网格对象指针3
    LPD3DXMESH    g_pMeshWall    = NULL;	//墙壁的网格指针
    
    
    
    LPDIRECT3DTEXTURE9  g_pGroundTexture = NULL;	//地面纹理
    D3DXMATRIX g_matWorld;							//世界矩阵
    
    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
    
    	//是否开启自动深度缓冲
    	d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
    	//当前自动深度缓冲的格式
    	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, false);
    
    	//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);
    
    }
    
    void CreateMesh()
    {
    	g_pMesh1 = new CMesh(g_pDevice);
    	g_pMesh1->CreateMesh("miki.X");
    
    	g_pMesh2 = new CMesh(g_pDevice);
    	g_pMesh2->CreateMesh("Demon.X");
    
    	g_pMesh3 = new CMesh(g_pDevice);
    	g_pMesh3->CreateMesh("dragon.X");
    
    	D3DXCreateBox(g_pDevice, 50.0f, 50.0f, 1.0f, &g_pMeshWall, NULL);
    }
    
    void CreateCamera()
    {
    	g_pCamera = new CCamera(g_pDevice);
    	g_pCamera->SetCameraPosition(&D3DXVECTOR3(0.0f, 500.0f, -500.0f));
    	g_pCamera->SetTargetPosition(&D3DXVECTOR3(0.0f, 500.0f, 0.0f));
    	g_pCamera->SetViewMatrix();
    	g_pCamera->SetProjectionMartix();
    }
    
    void CreateTerrain()
    {
    	g_pTerrian = new CTerrain(g_pDevice);
    	g_pTerrian->LoadTerrainFromFile(TEXT("heighmap.raw"), TEXT("terraintexture.jpg"));
    	g_pTerrian->InitTerrain(200, 200, 30.0f, 3.0f);
    }
    
    
    
    void onInit()
    {
    	//初始化D3D
    	onCreatD3D();
    
    	//初始化顶点缓冲区
    	initVB();
    
    	//创建Mesh模型
    	CreateMesh();
    
    	//创建摄像机
    	CreateCamera();
    
    	//创建地形
    	CreateTerrain();
    	
    }
    
    
    
    void onDestroy()
    {
    	SAFE_DELETE(g_pDirectInput);
    	SAFE_DELETE(g_pCamera);
    	SAFE_DELETE(g_pTerrian);
    	SAFE_RELEASE(g_pDevice);
    }
    
    void onLogic(float fElapsedTime)
    {
    	//使用DirectInput类读取数据
    	g_pDirectInput->GetInput();
    
    	// 沿摄像机各分量移动视角
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_A))  g_pCamera->MoveAlongRightVec(-10.0f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_D))  g_pCamera->MoveAlongRightVec( 10.0f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_W)) g_pCamera->MoveAlongLookVec( 10.0f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_S))  g_pCamera->MoveAlongLookVec(-10.0f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_I))  g_pCamera->MoveAlongUpVec( 10.0f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_K))  g_pCamera->MoveAlongUpVec(-10.0f);
    
    	//沿摄像机各分量旋转视角
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_LEFT))  g_pCamera->RotationUpVec(-0.003f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_RIGHT))  g_pCamera->RotationUpVec( 0.003f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_UP))  g_pCamera->RotationRightVec(-0.003f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_DOWN))  g_pCamera->RotationRightVec( 0.003f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_J)) g_pCamera->RotationLookVec(-0.001f);
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_L)) g_pCamera->RotationLookVec( 0.001f);
    
    	//鼠标控制右向量和上向量的旋转
    	//g_pCamera->RotationUpVec(g_pDirectInput->MouseDX()* 0.001f);
    	//g_pCamera->RotationRightVec(g_pDirectInput->MouseDY() * 0.001f);
    
    	//鼠标滚轮控制观察点收缩操作
    	static FLOAT fPosZ=0.0f;
    	fPosZ += g_pDirectInput->MouseDZ()*3.0f;
    
    	//计算并设置取景变换矩阵
    	D3DXMATRIX matView;
    	g_pCamera->CalculateViewMatrix(&matView);
    	g_pDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matView);
    
    	//把正确的世界变换矩阵存到g_matWorld中
    	D3DXMatrixTranslation(&g_matWorld, 0.0f, 0.0f, fPosZ);
    
    	static bool m_bIsZbufferOn;
    <span style="white-space:pre">	</span>//设置是否开启深度测试
    	if (g_pDirectInput->IsKeyDown(DIK_SPACE))
    	{
    		m_bIsZbufferOn = !m_bIsZbufferOn;
    		g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, m_bIsZbufferOn);
    	}
    }
    
    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();
    
    	D3DXMATRIX matWorld1, matWorld2, matWorld3, matWorld4;  
    	D3DXMatrixTranslation(&matWorld1, 0.0f, 600.0f, 0.0f);  
    	D3DXMatrixTranslation(&matWorld2, 500.0f, 500.0f, 0.0f);
    	D3DXMatrixTranslation(&matWorld3, 0.0f, 500.0f, 0.0f);
    	D3DXMatrixTranslation(&matWorld4, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
    	g_pMesh1->DrawMesh(matWorld1);
    	g_pMesh2->DrawMesh(matWorld2);
    	g_pMesh3->DrawMesh(matWorld3);
    	g_pMeshWall->DrawSubset(0);
    
    	//g_pTerrian->RenderTerrain(&matWorld4, false);
    
    	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;
       }
    
      //初始化DirectInput类
       g_pDirectInput = new CDirectInput();
       g_pDirectInput->Init(g_hWnd, hInst, DISCL_FOREGROUND|DISCL_NONEXCLUSIVE, DISCL_FOREGROUND|DISCL_NONEXCLUSIVE);
    
       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;
    }

可见，深度缓冲在3D世界中是很重要的功能呢，如果我们不是需要做太多的操作的话，DX默认的深度测试就可以啦，如果我们还想做出某些奇葩的效果，就可以换一些深度测试的设定。

[Center]: /images/20220731/00f8fd0899f34c1d9cf6003dbae668b6.png
[Center 1]: /images/20220731/eab0a8c8f9574c5b86bbe1c4aa8d669c.png