DX9入门笔记1-D3D初始化
对3D编程期待已久，却一直叶公好龙浅尝辄止。近期在公司实习却无具体的工作安排，琢磨着学习个新的手艺，就又想起了3D Programming。这次从大名鼎鼎的龙书（Introduction to 3D Game Progamming with Directx 9.0）开始学起，坚持...
作为入门的第一篇笔记，本文对D3D初始化过程做了总结。DirectX3D的初始化需要做两部分工作：创建一个窗口、创建IDirect3DDevice9对象，窗口用于展示D3D渲染出来的场景；IDirect3DDevice9则是一个C++对象，表示用来displaying3D图形的物理设备。本文也主要包含两个部分：
- D3D的初始化
- 龙书中使用简单框架的代码分析
1.D3D的初始化
龙书中将一个D3D的初始化过程分为4个步骤：
- 获取IDirect3D9接口的指针，该接口通常用于取得物理设备信息和创建IDirect3DDevice9对象。
- 检测设备的处理能力（D3DCAPS9），检测显示适配器（display adapter）是否支持顶点的硬件处理。
- 初始化结构体D3DPRESENT_PARAMETERS，该结构指定了一些参数用来创建IDirect3DDevice9。
- 创建IDeirect3DDevice9对象。
1.1取得IDirect3D9指针
D3D中有专门的函数来获取IDirect3D9指针
IDirect3D9* d3d9 = NULL;
d3d9 = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);
D3D_SDK_VERSION是创建IDirect3D9唯一需要的参数，该参数能够保证程序是基于当前版本的DirectX生成的。
1.2 检测硬件的处理能力
在创建IDirect3DDevice9时需要指定其顶点处理类型（硬件或者软件），硬件顶点处理速度较快，但是不是所有的显示适配器都具有该能力。可以调用函数GetDeviceCaps，该函数的原型如下
HRESULT IDirect3D9::GetDeviceCaps(
UINT Adapter,
D3DDEVTYPE DeviceType,
D3DCAPS9 *pCaps
);
- Adpater 指定要检测的显示适配器
- DeviceType 硬件类型，D3DDEVTYPE_HAL（硬件设备）、D3DDEVTYPE_REF（软件设备）。
- pCaps 返回D3DCAPS9结构，包含了硬件的所支持的各种特性。
// 检查硬件的顶点处理能力
D3DCAPS9 caps;
d3d9->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, deviceType, &caps);
int vp = 0 ; //顶点处理类型
if(caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT)
vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING;
else
vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING;
1.3 初始化 D3DPRESENT_PARAMETERS
D3DPRESENT_PARAMETERS用于指定IDirect3Device9的一些特性，其声明如下：
typedef struct _D3DPRESENT_PARAMETERS_
{
UINT BackBufferWidth;
UINT BackBufferHeight;
D3DFORMAT BackBufferFormat;
UINT BackBufferCount;
D3DMULTISAMPLE_TYPE MultiSampleType;
DWORD MultiSampleQuality;
D3DSWAPEFFECT SwapEffect;
HWND hDeviceWindow;
BOOL Windowed;
BOOL EnableAutoDepthStencil;
D3DFORMAT AutoDepthStencilFormat;
DWORD Flags;
/* FullScreen_RefreshRateInHz must be zero for Windowed mode */
UINT FullScreen_RefreshRateInHz;
UINT PresentationInterval;
} D3DPRESENT_PARAMETERS;
- BackBufferWidth,BackBufferHeight bakck buffer的宽和高
- BackBufferFormat back buffer的像素格式，例如：D3DFMT_A8R8G8B8
- BackBufferCount back buffer的数量，通常为1
- MultiSampleType,MultiSampleQuality 抗锯齿的类型和质量
- SwapEffect 指定buffer在交换链（flipping chain）是如何被交换的，改值是D3DSWAPEFFECT类型的枚举，其中D3DSWAPEFFECT_DISCARD是效率 最高的。
- hDeviceWindow 用于绘制的窗口句柄
- Windowed 是窗口模式还是全屏，true为全屏。
- EnableAutoDepthStencil 设置为true，D3D将自动的创建深度/模板buffer
- AutoDepthStencilFormat 深度/模板buffer的格式
- Flags 附加的一些特性，可以指定为0或者D3DPRESENTFLAG中某个值。比较推荐下面两个值
- D3DPRESENTFLAG_LOCKABLE_BACKBUFFER back buffer能给被锁定，这会降低程序的性能。
- D3DPRESENTFLAG_DISCARD_DEPTHSTENCIL 在present下一个buffer时，当前的深度/模板buffer会被“丢弃(discard)"，这有利于提升程序的性能。”discard“的意思是深度/模板buffer所占用的存储空间会被丢弃或者不可用。
- FullScreen_RefreshRateInHz 刷新频率，使用D3DPRESENT_RATE_DEFAULT指定为默认的刷新频率。
- PresentationInterval D3DPRESENT成员，两个常用的标志
- D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE 立即呈现
- D3DPRESENT_INTERVAL_DEFAULT D3D选中呈现的速度，通常等于刷新率。
D3DPRESENT_PARAMETERS的填充如下
D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
d3dpp.BackBufferWidth = width;
d3dpp.BackBufferHeight = height;
d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_A8R8G8B8;
d3dpp.BackBufferCount = 1;
d3dpp.MultiSampleType = D3DMULTISAMPLE_NONE;
d3dpp.MultiSampleQuality = 0;
d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
d3dpp.hDeviceWindow = hwnd;
d3dpp.Windowed = windowed;
d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D24S8;
d3dpp.Flags = 0;
d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = D3DPRESENT_RATE_DEFAULT;
d3dpp.PresentationInterval = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;
1.4 创建IDirect3Device9
填充D3DPRESENT_PARAMETERS后，IDirect3Device9就很简单了
d3d9->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT,deviceType,hwnd,vp,&d3dpp,device);
2. 简单框架 d3dUtility.h/cpp
在龙书的第二章提供了一个简单框架，用于D3D的初始化工作。
d3dUtility.h如下：
namespace d3d
{
bool InitD3D(HINSTANCE hInstance, //应用程序实例
int width,int height, //Back buffer的size
bool windowed, //是否全屏
D3DDEVTYPE deviceType, //设备类型 HAL或者REF
IDirect3DDevice9** device); // 创建的设备 [out]
int EnterMsgLoop(bool (*ptr_display)(float timeDelta));
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd,UINT message,WPARAM wParam,LPARAM lParam);
template<class T> void Release(T t)
{
if(t)
{
t->Release();
t = NULL;
}
}
template<class T> void Delete(T t)
{
if(t)
{
delete t;
t = NULL;
}
}
}
函数Init3D创建程序的主窗口，并进行D3D的初始化工作，初始化完成返回IDirect3Device9的指针。
EnterMsgLoop 进入窗口的消息循环，它的参数是一个显示函数，该函数是用于图形的绘制。
Release 用于释放一个COM接口
Delete 用于删除一个对象
WndProc 是窗口的消息处理函数。
2.1 乱码处理
VS中的项目编码默认的是Unicode，这样在进行一些字符串处理（例如设置窗口标题）非常容易出现乱码。这就需要加入头文件tchar.h
#include <tchar.h>
在使用字符串的时候使用宏_T转换就可以避免乱码，例如：
wc.lpszClassName = _T("Direct3D9App");
2.2 PeekMessage 和 GetMessage的区别
在该框架中，进入窗口循环的代码如下：
int d3d::EnterMsgLoop(bool (*ptr_display)(float timeDelta))
{
MSG msg;
::ZeroMemory(&msg,sizeof(MSG));
static float lastTime = (float)timeGetTime();
while(msg.message != WM_QUIT)
{
if(::PeekMessage(&msg,0,0,0,PM_REMOVE))
{
::TranslateMessage(&msg);
::DispatchMessage(&msg);
}
else
{
float currTime = static_cast<float>(timeGetTime());
float timeDelta = (currTime - lastTime) * 0.001f;
ptr_display(timeDelta);
lastTime = currTime;
}
}
return msg.wParam;
}
在上述代码中取得消息使用的是PeekMessage而不是常用的GetMessage。PeekMessage和GetMessage都是从消息队列中抓取消息，如果消息队列为空，程序的主线程会被操作系统挂起。过一段时间，当操作系统再次执行该线程时，如果消息队列仍然为空，这时这两个函数的行为则就不一样了：
- GetMessage 会直接返回，阻塞当前线程，操作系统去执行其他的线程。
- PeekMessage 则不同，它会取回控制权，使得当前线程再执行一段时间。上面的代码中，消息队列如果为空就执行display函数绘制图形。
3 总结
本文是龙书第二章的学习笔记，总结了D3D初始化的4个步骤，并对龙书中提供的代码框架作为简单分析。
