深入Managed DirectX9(一)
Device类是DirectX里的所有绘图操作所必须的。可以把这个类假想为真实的图形卡。场景里所有其他图形对象都依赖于device。你的计算机里可以有一个到几个device,在Mnaged DirctX3D里,你可以控制任意多个device。
Device共有三个构造函数,现在我们只讨论其中的一个,但我们会在后边的内容里讨论其他的。先来看看具有如下函数签名的构造函数
public Device(int adapter,DeviceType deviceType,Control renderWindow,CreateFlags behaviorFlags, PresentParameters[] presentationParameters);
(构造函数的第二种重载类似于上边这个,但它接受来自非托管(或者非windows form)的窗口句柄作为renderWindow。而只接受一个IntPtr参数的重载是非托管com组建指向Idirect3Ddevice9的接口。当你的代码需要和非托管的程序协作时则应用它)
好了,这些参数是什么意思,以及我们怎样来使用呢?呵呵,参数adapter表示我们将要使用哪个物理图形卡。计算机里的所有图形卡都有一个唯一的适配器标识符(通常是0到你的图形卡数量-1),默认的显卡总是表示为0 的图形卡。
下一个参数,DeviceType,告诉了DirectX3D你要创建那种类型的device。这里最常用的值就是DeviceType.Hardware,表示你将创建一个硬件设备。另一个选项是DeviceType.Reference,这种设备允许你使用“参考光栅器”(reference rasterizer),所有的效果由DirectX3D运行时来实现,以很慢、很慢、很慢的速度运行^_^。应该仅在调试时或测试你的显卡所不支持的特性时使用这个选项。
(注意参考光栅器只包含在DirectX SDK里,so DirectX运行时是不能使用这个特性的。最后一个为DeviceType.Software的值允许使用用户自定义的软件光栅器(custom software rasterizer)在不确定是否有这样一个光栅器存在时,忽略这个选项吧^_^。)
rendrWindow表示把设备绑定到的窗口。因为windows form控件类都包含了一个窗口句柄(windows handle),所以很容易把一个确定的类作为渲染窗口。可以使用form、panel或其他任意的控件作为这个参数的值。但现在,我们只用form。
下一个参数用来描述设备创建之后的行为。大部分CreateFlags枚举的成员都能组合起来使用,使设备具有多种行为。但有一些flag是相互排斥的,我们稍后讨论。我们现在只使用SoftwareVertexProcessing标志。这个标志适合于所有定点处理都用CPU计算的情况。应此,这自然比所有点都用GPU处理要慢,因为我们不确定你的显卡是否支持所有特性。So,安全第一,假设你的CPU能完成现在的任务。
最后一个参数,它表示你的设备把数据呈现到显示器的方式。Presentation Parameter类的外观都可以由这个类来控制。我们过后再来深入讨论它的构造函数,现在,我们只关心“Windowed”成员和“SwapEffect”成员。
Windowed成员是一个布尔类型的值,决定设备是全屏还是窗口模式。
SwapEffect成员用于控制缓存交换的行为。如果选择了SwapEffect.Flip,运行时会创建额外的后备缓冲(back buffer),并且在显示时拷贝front buffer。SwapEffect.Copy与Flip相似,但要求你把后备缓冲设为1。我们将要选择的SwaoEffect.Discard,如果缓冲没有准备好被显示,则会丢弃缓冲中的内容(which simply discards the contents of the buffer if it isn’t ready to be presented)。
学了这么多,现在来创建一个设备吧。回到代码上来,首先为我们的程序将创建一个device对象:
(代码略,参见DirectX sdk Tutorial 1: Create a Device)
现在让我们来重写Paint()函数:
protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)
{
device.Clear(ClearFlags.Target, System.Drawing.Color.Blue, 1.0f, 0);
device.Present();
}
我们使用Clear()方法把窗口填充为实心的颜色。它的第一个参数指定了我们要填充的对象;在例子里,我们填充的即是目标窗口。稍后再来讨论ClearFlags枚举的其它成员。第二个参数是我们所要填充的颜色。其他的两个参数先暂时忽略。在device被填充之后,我们必须更新显示:Present方法会为我们完成这个任务。这个方法也有几个重载的类型;上边使用的方法会显示device的整个区域。同样稍后再讨论。
看到有些枯燥了吗,好吧,现在我们来真正绘制一些图形
三维图形世界里最基本的图形就是三角形。使用足够的三角,我们可以呈现出任何东西,甚是是平滑的曲面。没有什么比画一个简单的三角和更好的了。为了使过程尽可能的简单,我们先避开“world space”以及各种变换(当然,我们马上就会提到他们),使用屏幕坐标来绘制一个简单的三角。再绘制我们迷人的三角前,我们必须做2件事。1,我们需要一些数据结构来保存三角的信息。2,我们告诉device来绘制它。
很幸运,DirectX已经有这样的一个数据结构来保存三角了。Direct3D名称空间里叫做CustomVertex的类可以用来储存大多数Direct3D中用到的“顶点格式”数据结构(vertex format)。
一个顶点格式结构把数据保存为一种DirectX3D认识并且可以使用的格式。我们将讨论很多这种结构,但先让我们来看看即将用来创建三角的TransformedColored结构。这个结构告诉DirectX3D运行时我们的三角不需要进行左边变换(比如旋转或移动),因为我们已经指定了使用屏幕坐标系。它也包含了每一个点(顶点)的颜色的信息。回到重写的OnPaint方法添加如下代码:
CustomVertex.TransformedColored[] verts = new CustomVertex.TransformedColored[3];
Verts[0].SetPosition(new Vector4(this.Width/2.0f,50.0f,0.5f,1.0f);
Verts[0].Color = System.Drawing.Color.Aqua.ToArgb();
Verts[1]`````````
Verts[2]`````````
(参见DirectX sdk Tutorial 2: Rendering Vertices)
数组里的每一个元素表示三角的一个顶点,所以我们创建了3个元素。然后我们使用新创建的Vector4结构为每一个成员调用SetPositin方法。变换过的顶点坐标包含了在屏幕上x和y的坐标(相对于屏幕的(0,0)点而言),当然也包括z坐标和rhw成员(reciprocal of homogenous w三维齐次坐标)。先忽略后边两个参数.Vector4结构(注:Vector4其实就是(x,y,z,w)经过变换后成为(x/w,y/w,z/w))是保存这种信息最方便的方式。然后我们设置了点的颜色。注意,我们使用了标准颜色的ToArgb方法。DirectX3D假设所接受的颜色为32为的int。
既然我们已经有了数据就可以告诉DirectX我们需要绘制这个三角形,并且绘制它。在重写的OnPaint里添加如下代码
device.BeginScene();
device.VertexFormat = CustomVertex.TransformedColored.Format;
device. DrawUserPrimitives (PrimitiveType.TriangleList,1,verts); 注意和sdk中的示例有区别
device.EndScene();
好了,这几行代码是什么意思呢?其实很简单。BefinScene方法告诉DirectX3D我们即将绘制一些东西,为绘制做好准备。现在我们已经告诉了DirectX3D要绘制一些东西,接下来就必须告诉它画什么。这就是VertexFormat属性的作用。它决定了DirectX3D运行时使用哪种“确定的功能管道”(fixed function pipline)格式。在我们的例子里使用变换过的,着色过的顶点管道。
不用担心你现在不明白确定的功能管道是什么意思,我们会很快来讨论它。
DrawUserPrimitives函数是真正发生绘图的地方。So,他的参数是什么意思呢?第一个参数是我们要绘制的初等几何体的类型。有很多种可用的类型,but now,我们只是画一系列的三角形。所以选择了PrimitiveType.TriangleList类型。第二个参数是我们要绘制的三角形的数量。对于一个三角形的集合来说,这个值应该是你的顶点数量除以3。我们只画一个三角,所以设为1。最后一个参数则是DirectX3D用来绘图的数据。最后一个EndSence方法通知DirectX3D我们不再绘图了。你必须再每次调用BeginSence之后都调用这个方法。
如果现在编译运行程序的话,你会发现但移动或重置窗口大小之后,并不会更新显示。原因是当我们需要重绘整个窗口时,Windows并不会每一次都计算窗口的收缩情况。因此,你只是移除了显示过的数据,当并没有删除已经显示的内容。很幸运,有个简单的方法解决这个问题,我们可以告诉Windows窗口总是需要被整个的重绘。在OnPaint的最后加上一下代码:
this.Invalidate();
呵呵,现在再来试试看,哦,看起来我们破坏了程序!现在只能显示一片空白了,并且我们的三角看起来还在不停的闪烁,尤其是当你调整窗口大小的时候。我们都干了些什么呢?原来“聪明”的Windows总是尝试在Invalidate()方法后来绘制当前的窗口(即空白的这个窗口)。在我们的OnPaint方法之外还存在其他的绘制过程!能容易的通过改变窗口的“style”属性来解决。在构造函数里加上如下代码
this.SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ConstolStyles.Opaque, true);
哦~,好了,终于erying works as expected。我们所做的就是告诉Windows一切绘图过程都在OnPaint里完成。
(第一部分完,下一步分我们将开始真正的3D之旅,使我们的三角形三维化)
Device共有三个构造函数,现在我们只讨论其中的一个,但我们会在后边的内容里讨论其他的。先来看看具有如下函数签名的构造函数
public Device(int adapter,DeviceType deviceType,Control renderWindow,CreateFlags behaviorFlags, PresentParameters[] presentationParameters);
(构造函数的第二种重载类似于上边这个,但它接受来自非托管(或者非windows form)的窗口句柄作为renderWindow。而只接受一个IntPtr参数的重载是非托管com组建指向Idirect3Ddevice9的接口。当你的代码需要和非托管的程序协作时则应用它)
好了,这些参数是什么意思,以及我们怎样来使用呢?呵呵,参数adapter表示我们将要使用哪个物理图形卡。计算机里的所有图形卡都有一个唯一的适配器标识符(通常是0到你的图形卡数量-1),默认的显卡总是表示为0 的图形卡。
下一个参数,DeviceType,告诉了DirectX3D你要创建那种类型的device。这里最常用的值就是DeviceType.Hardware,表示你将创建一个硬件设备。另一个选项是DeviceType.Reference,这种设备允许你使用“参考光栅器”(reference rasterizer),所有的效果由DirectX3D运行时来实现,以很慢、很慢、很慢的速度运行^_^。应该仅在调试时或测试你的显卡所不支持的特性时使用这个选项。
(注意参考光栅器只包含在DirectX SDK里,so DirectX运行时是不能使用这个特性的。最后一个为DeviceType.Software的值允许使用用户自定义的软件光栅器(custom software rasterizer)在不确定是否有这样一个光栅器存在时,忽略这个选项吧^_^。)
rendrWindow表示把设备绑定到的窗口。因为windows form控件类都包含了一个窗口句柄(windows handle),所以很容易把一个确定的类作为渲染窗口。可以使用form、panel或其他任意的控件作为这个参数的值。但现在,我们只用form。
下一个参数用来描述设备创建之后的行为。大部分CreateFlags枚举的成员都能组合起来使用,使设备具有多种行为。但有一些flag是相互排斥的,我们稍后讨论。我们现在只使用SoftwareVertexProcessing标志。这个标志适合于所有定点处理都用CPU计算的情况。应此,这自然比所有点都用GPU处理要慢,因为我们不确定你的显卡是否支持所有特性。So,安全第一,假设你的CPU能完成现在的任务。
最后一个参数,它表示你的设备把数据呈现到显示器的方式。Presentation Parameter类的外观都可以由这个类来控制。我们过后再来深入讨论它的构造函数,现在,我们只关心“Windowed”成员和“SwapEffect”成员。
Windowed成员是一个布尔类型的值,决定设备是全屏还是窗口模式。
SwapEffect成员用于控制缓存交换的行为。如果选择了SwapEffect.Flip,运行时会创建额外的后备缓冲(back buffer),并且在显示时拷贝front buffer。SwapEffect.Copy与Flip相似,但要求你把后备缓冲设为1。我们将要选择的SwaoEffect.Discard,如果缓冲没有准备好被显示,则会丢弃缓冲中的内容(which simply discards the contents of the buffer if it isn’t ready to be presented)。
学了这么多,现在来创建一个设备吧。回到代码上来,首先为我们的程序将创建一个device对象:
(代码略,参见DirectX sdk Tutorial 1: Create a Device)
现在让我们来重写Paint()函数:
protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)
{
device.Clear(ClearFlags.Target, System.Drawing.Color.Blue, 1.0f, 0);
device.Present();
}
我们使用Clear()方法把窗口填充为实心的颜色。它的第一个参数指定了我们要填充的对象;在例子里,我们填充的即是目标窗口。稍后再来讨论ClearFlags枚举的其它成员。第二个参数是我们所要填充的颜色。其他的两个参数先暂时忽略。在device被填充之后,我们必须更新显示:Present方法会为我们完成这个任务。这个方法也有几个重载的类型;上边使用的方法会显示device的整个区域。同样稍后再讨论。
看到有些枯燥了吗,好吧,现在我们来真正绘制一些图形
三维图形世界里最基本的图形就是三角形。使用足够的三角,我们可以呈现出任何东西,甚是是平滑的曲面。没有什么比画一个简单的三角和更好的了。为了使过程尽可能的简单,我们先避开“world space”以及各种变换(当然,我们马上就会提到他们),使用屏幕坐标来绘制一个简单的三角。再绘制我们迷人的三角前,我们必须做2件事。1,我们需要一些数据结构来保存三角的信息。2,我们告诉device来绘制它。
很幸运,DirectX已经有这样的一个数据结构来保存三角了。Direct3D名称空间里叫做CustomVertex的类可以用来储存大多数Direct3D中用到的“顶点格式”数据结构(vertex format)。
一个顶点格式结构把数据保存为一种DirectX3D认识并且可以使用的格式。我们将讨论很多这种结构,但先让我们来看看即将用来创建三角的TransformedColored结构。这个结构告诉DirectX3D运行时我们的三角不需要进行左边变换(比如旋转或移动),因为我们已经指定了使用屏幕坐标系。它也包含了每一个点(顶点)的颜色的信息。回到重写的OnPaint方法添加如下代码:
CustomVertex.TransformedColored[] verts = new CustomVertex.TransformedColored[3];
Verts[0].SetPosition(new Vector4(this.Width/2.0f,50.0f,0.5f,1.0f);
Verts[0].Color = System.Drawing.Color.Aqua.ToArgb();
Verts[1]`````````
Verts[2]`````````
(参见DirectX sdk Tutorial 2: Rendering Vertices)
数组里的每一个元素表示三角的一个顶点,所以我们创建了3个元素。然后我们使用新创建的Vector4结构为每一个成员调用SetPositin方法。变换过的顶点坐标包含了在屏幕上x和y的坐标(相对于屏幕的(0,0)点而言),当然也包括z坐标和rhw成员(reciprocal of homogenous w三维齐次坐标)。先忽略后边两个参数.Vector4结构(注:Vector4其实就是(x,y,z,w)经过变换后成为(x/w,y/w,z/w))是保存这种信息最方便的方式。然后我们设置了点的颜色。注意,我们使用了标准颜色的ToArgb方法。DirectX3D假设所接受的颜色为32为的int。
既然我们已经有了数据就可以告诉DirectX我们需要绘制这个三角形,并且绘制它。在重写的OnPaint里添加如下代码
device.BeginScene();
device.VertexFormat = CustomVertex.TransformedColored.Format;
device. DrawUserPrimitives (PrimitiveType.TriangleList,1,verts); 注意和sdk中的示例有区别
device.EndScene();
好了,这几行代码是什么意思呢?其实很简单。BefinScene方法告诉DirectX3D我们即将绘制一些东西,为绘制做好准备。现在我们已经告诉了DirectX3D要绘制一些东西,接下来就必须告诉它画什么。这就是VertexFormat属性的作用。它决定了DirectX3D运行时使用哪种“确定的功能管道”(fixed function pipline)格式。在我们的例子里使用变换过的,着色过的顶点管道。
不用担心你现在不明白确定的功能管道是什么意思,我们会很快来讨论它。
DrawUserPrimitives函数是真正发生绘图的地方。So,他的参数是什么意思呢?第一个参数是我们要绘制的初等几何体的类型。有很多种可用的类型,but now,我们只是画一系列的三角形。所以选择了PrimitiveType.TriangleList类型。第二个参数是我们要绘制的三角形的数量。对于一个三角形的集合来说,这个值应该是你的顶点数量除以3。我们只画一个三角,所以设为1。最后一个参数则是DirectX3D用来绘图的数据。最后一个EndSence方法通知DirectX3D我们不再绘图了。你必须再每次调用BeginSence之后都调用这个方法。
如果现在编译运行程序的话,你会发现但移动或重置窗口大小之后,并不会更新显示。原因是当我们需要重绘整个窗口时,Windows并不会每一次都计算窗口的收缩情况。因此,你只是移除了显示过的数据,当并没有删除已经显示的内容。很幸运,有个简单的方法解决这个问题,我们可以告诉Windows窗口总是需要被整个的重绘。在OnPaint的最后加上一下代码:
this.Invalidate();
呵呵,现在再来试试看,哦,看起来我们破坏了程序!现在只能显示一片空白了,并且我们的三角看起来还在不停的闪烁,尤其是当你调整窗口大小的时候。我们都干了些什么呢?原来“聪明”的Windows总是尝试在Invalidate()方法后来绘制当前的窗口(即空白的这个窗口)。在我们的OnPaint方法之外还存在其他的绘制过程!能容易的通过改变窗口的“style”属性来解决。在构造函数里加上如下代码
this.SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ConstolStyles.Opaque, true);
哦~,好了,终于erying works as expected。我们所做的就是告诉Windows一切绘图过程都在OnPaint里完成。
(第一部分完,下一步分我们将开始真正的3D之旅,使我们的三角形三维化)