D3DFrame 入门

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D3DFrame 入门

作者：Philip Taylor

发布日期：2000 年 5 月 15 日将于 2000 年 6 月 19 日存档

下载本文的源代码（63.9K）

欢迎关注“Driving DirectX”的第二个问题，MSDN Online Voices 的 DirectX® 专栏。在下面几个专栏中，我想着重讨论 Direct3d(R) (D3D) for DirectX 7.0。对于 D3D 示例和 D3DFrame，好的切入点是“DirectX 软件开发工具包 (SDK)”应用程序框架。所有的 D3D 示例都使用 D3DFrame。

使用公用的框架 D3DFrame，为我们提供了公共平台，在此平台上我们可以展开各种功能的讨论。

一些图形芯片厂商使用 D3DFrame 的变体作为自己的示例；例如 ATI SDK 使用具有某些 ATI 专用附件的 D3DFrame 版本。使用公共框架提供了公共平台，在此平台上可以进行如何启用各种功能的讨论。使用公共框架也使我能够避开 D3D 的一般“基本知识”。这并不意味着 D3DFrame 可以作为产品代码；相反，它只是编写短小精悍示例的“方便”工具而已。

开卷语

在开始说明 D3DFrame 之前，让我们回顾一下 DirectX SDK 基础知识，并提供关于 SDK 开发的共同语言。请确保在您建立的环境中，查找头文件和库文件目录的命令是正确的。常见的问题是这些错误的命令，导致了许许多多编译和链接错误。安装 DirectX SDK 的默认路径是 /mssdk。在安装 SDK 时您可以控制该路径。运行时的头文件和库文件保存在 /mssdk/include 和 /mssdk/lib 中。

SDK HTML Help 是大体了解 DirectX 的主要资源，特别是对 D3D。我在解决了某些问题，以及有了某种想法之后，多次重读了该文档中的段落，于是有了温故知新的感觉，“喔，原来是这么回事。”示例代码是学习 DirectX 另一个最好的工具。“Direct3D 立即模式”示例代码保存在 /mssdk/samples/multimedia/d3dim 中。在 /d3dim 下面为 /bin、/include、/lib、/media 和 /src。以准备建立的形式存在的所有示例，可以在 /src 中找到，这取决于 /include 和 /lib，并且使用 /media 中的艺术内容。SDK 安装程序将预先建立的可执行文件植入 /bin 下。我强烈推荐用示例来进行试验，并检验使用它们列出的功能所需的代码。这是快速使用 D3D 的最快的方法。

调试 DirectX 应用程序可能是个难题。让我来介绍几种使工作更轻松的有用的小工具和技术。DXDiag SDK 实用工具提供有关 SDK 安装的信息。一定要对您的系统了如指掌。如果发现任何缺陷，则需要这些信息来报告缺陷。而且，一定要在 SDK 安装时选择调试运行时选项。如此就能保证在调试运行时进行开发，调试运行时包含错误检查和报告，这能真正帮助您解释代码在哪里出现了偏差。调试运行时允许设置启用运行时内部调试的报告级。“DirectX 控制面板”允许开发人员将报告级设置为 0 到 5。我在调试时一般设置为 3，而对于特别严重的缺陷要设置为 5。任何调试程序可以跟踪调试。Visual C++ GUI 调试程序提供了调试输出窗格，专门用来跟踪调试。Visual C++ GUI 调试程序，只有在使用下列系统时，才能调试全屏独占应用程序：

多监视器系统
远程调试

在这种思想指导下，通常明智的做法是产生代码并先在窗口模式下调试，然后再专注于全屏幕。

高级视图

让我们现在回到 DirectX 7.0 D3DFrame。D3DFrame 是 Direct3D SDK 示例的示例框架。如果您确实想了解示例是如何工作的 — 不是了解示例中列出的功能 — 必须对 D3DFrame 如何工作有基本了解。首先我会带您进入包含所有必须了解的内容的 D3DFrame 高级视图，并且使用 D3DFrame 编写自己的示例。对于象谚语中的猫一样好奇的人，我将就 D3DFrame 的主要部分给出更详细等级的概要介绍，以便解释如何提供应用程序接口。在随后的讨论中，我将在示例应用 D3DFrame 的同时介绍有关 D3DFrame 的更多内容。

图 1. D3DFrame 项目视图

D3DFrame 由 7 个模块组成：

D3DApp 展示了该示例使用的应用程序接口。
D3DFrame 提供了应用程序接口使用的框架，“在该框架下”进行 voodoo 会很顺利。
D3DEnum 包含对驱动程序、设备和模式的枚举支持。
D3DTextr 提供纹理支持。
D3DFile 提供 x-文件支持。
D3DMath 给出数学实用程序函数。
D3DUtil 包括剩下的其他各种有用的函数。

每个模块都是由一个 .cpp 源文件和 .h 头文件组成。源文件位于 d3dim/src。头文件位于 d3dim/include。框架库位于 d3dim/lib。鉴于本文的目的，我主要讨论 D3DApp 和 D3DFrame。

检查用户编写的函数

D3DApp 模块包含类 CD3DApplication。该类在 D3Dapp.h 文件中，为示例程序发布接口，如下所示：

牋牋 // 应用程序创建的可替代的 3D 场景函数 
  virtual HRESULT OneTimeSceneInit()    { return S_OK; }
  virtual HRESULT InitDeviceObjects()   { return S_OK; }
  virtual HRESULT DeleteDeviceObjects() { return S_OK; }
  virtual HRESULT Render()         { return S_OK; }
  virtual HRESULT FrameMove( FLOAT )    { return S_OK; }
  virtual HRESULT RestoreSurfaces()     { return S_OK; }
  virtual HRESULT FinalCleanup()        { return S_OK; }

要使用示例框架创建新的 D3D 应用程序，只要创建新的项目和这些函数的新的实现；让我们为 D3Dframe 示例调用“公共接口”。这正是 D3D SDK 示例所做的。让我们看一看这些函数：

OneTimeSceneInit 允许示例完成一次性初始化任务，例如加载纹理和 x-文件，建立计算数值，生成程序的结构和类似的操作。通常，任何一次性的资源分配应该在这里完成。在每个应用程序执行周期中，OneTimeSceneInit 被调用一次。

InitDeviceObjects 给示例提供了初始化每个设备对象的机会。通常情况下，程序执行诸如将纹理位加载到设备表面、设置矩阵、设置光源以及填充顶点缓冲区等等操作。在初始化第一个设备以及每当设备有变化时，调用 InitDeviceObjects。

DeleteDeviceObjects 包含示例用于删除在 InitDeviceObjects 中创建的对象的代码。这两个函数是成对匹配的；一定要使您的设备专用的资源分配与删除匹配，否则每当设备改变时将泄漏内存。每当设备被取消时调用 DeleteDeviceObjects。

Render 是所有展现发生的地方。在这儿，清除框架缓冲区并调用 BeginScene/EndScene 对之间所有的展现代码。每帧调用 Render 一次。

FrameMove 提供了收集每帧动画任务的简便方法。更新矩阵，纹理调整，对象调整和其他随时间变化的动作都发生在 FrameMove。每帧调用 FrameMove 一次。

RestoreSurfaces 使示例测试丢失的表面并重新恢复它们，使应用程序可以继续执行。在表面因应用程序切换而丢失时，调用 RestoreSurfaces。

FinalCleanup 与 OneTimeSceneInit 配对，并提供一次取消一个应用程序的对象的方法。一定要使清除代码与初始化代码匹配，避免内存泄漏。

D3DFrame 内部

一旦掌握了应用函数的用途后，就该看一看什么东西会使它们准确运行。除了公共接口以外，类 CD3DApplication 有两个值得检查的部分。首先，类 CD3DApplication 包含下列成员函数：

  HRESULT Initialize3DEnvironment();
  HRESULT Change3DEnvironment();
  HRESULT Render3DEnvironment();
  VOID  Cleanup3DEnvironment();

这些函数使用了公共接口和类 CD3DFramework7，来处理 D3D 应用程序的许多工作。

Initialize3DEnvironment 调用 CD3DFramework7->Initialize 来初始化示例框架，然后调用公共接口 InitDeviceObjects 来初始化设备专用对象。构造该代码用于处理在初始化过程中可能发生的错误。

Change3DEnvironment 为应用程序处理驱动程序、设备和/或模式的改变。它调用公共接口 DeleteDeviceObjects 释放旧设备的对象。然后建立新的设备状态，并调用 Initialize3DEnvironment 以创建新设备的环境。

Render3DEnvironment 完成五个重要的任务。首先，它检查合作状态以保证它可以继续展现。接着，它为随时间变化的动画调用公共接口 FrameMove。然后调用公共接口 Render 以完成绘制。如果启动了统计，则进行绘制。最后使用 CD3DFramework7->ShowFrame 显示帧。如果显示帧导致表面丢失情况，则框架和公共接口 RestoreSurfaces 都将被调用。

Cleanup3DEnvironment 调用 DeleteDeviceObjects 和 FinalCleanup 为应用程序结束做准备。

我们不要忘了 D3D 应用程序实际上是 Windows 应用程序。Win32 应用程序的内容核心隐藏在成员函数中：

  virtual HRESULT Create( HINSTANCE, TCHAR* );
  virtual INT   Run();
  virtual LRESULT MsgProc( HWND hWnd, UINT uMsg, 
   WPARAM wParam, LPARAM lParam );

在往下深入讲解之前，让我们看一看当使用 CD3DApplication 时 WinMain 变为什么。在本实例中，WinMain 是这样结束的：

INT WINAPI WinMain( HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPSTR strCmdLine, INT )
{
  CMyD3DApplication d3dApp;

  if( FAILED( d3dApp.Create( hInst, strCmdLine ) ) )
    return 0;

  return d3dApp.Run();

}

这是非常简单的 WinMain。并且隐藏 Create 和 Run 的动机是明确的，因为它们是 Winmain。MsgProc 是 Windows 消息处理程序。在内部，它们都使用 xxx3DEnvironment 函数和类 CD3DFramework7 来管理 D3D 应用程序以及 Windows 应用程序。

Create 使用模块 D3DEnum 提供的对枚举驱动程序、设备的支持，以及当前硬件的模式支持；它还选择一个默认值。然后调用公共接口 OneTimeSceneInit。一旦创建了用户对象，新的 CD3DFramework7 对象将实例化。需要注意一般的 Win32 细节，注册窗口类，然后创建窗口。最后，调用 Initialize3DEvironment 创建新设备的环境。

Run 完成两个重要的任务：Windows 消息循环处理和调用 Render3DEnvironment。Run 也为 WM_QUIT 消息和退出做准备。

MsgProc 是 Windows 消息的消息处理程序。它依赖并使用 xxx3DEvironment 函数和 CD3DFramework7 对象管理 Win32 和 D3D 应用程序。

现在，我已经大体介绍了 CD3DApplication 类的工作方式，以及它如何使用 CD3DFramework7 类，下面再深入研究 CD3DFramework7 和它的内部。

在类 CD3DFramework7 中主要的繁重任务是由下面两组成员函数完成的：

  // 创建框架 
  HRESULT Initialize( HWND hWnd,GUID* pDriverGUID, 
      GUID* pDeviceGUID, DDSURFACEDESC2* pddsd, 
      DWORD dwFlags );
  HRESULT DestroyObjects();

  // 框架类的内部函数
  HRESULT CreateZBuffer( GUID* );
  HRESULT CreateFullscreenBuffers( DDSURFACEDESC2* );
  HRESULT CreateWindowedBuffers();
  HRESULT CreateDirectDraw( GUID*, DWORD );
  HRESULT CreateDirect3D( GUID* );
  HRESULT CreateEnvironment( GUID*, GUID*, DDSURFACEDESC2*,
DWORD );

让我们先看第一组，Initialize 和 DestroyObjects。

Initialize 是创建框架内部对象的公共函数。它在内部建立一些状态，然后依赖 CreateEnvironment 去完成大部分艰难的工作。

DestroyObjects 仅仅释放 Initialize 中创建的所有 DirectX COM 对象。

CreateEnvironment 创建框架的内部对象。它决定设备的内存类型，然后调用 CreateDirectDraw。一旦它们不正常，CreateFullscreenBuffers 或 CreateWindowedBuffers 就会创建前台和后端缓冲区。最后，CreateDirect3D 创建 3-D 设备，并且 CreateZBuffer 创建并连接 Z-缓冲区。

鉴于理解 D3DFrame 的目的，我们不需要了解 CreateDirectDraw、CreateFullscreenBuffers、CreateWindowedBuffers、CreateDirect3D 或 CreateZBuffer 内部的详细实现。它们是直接相关的 — 这一句就够了。而对于那些想了解如何精确实现的人，源代码正等待他们去研究。

类 CD3Dframework7 中值得一提的最后几组函数提供了另外一些对展现的支持。它们是：

  // 帮助展现的函数
  HRESULT RestoreSurfaces();
  HRESULT ShowFrame();
  HRESULT FlipToGDISurface( BOOL bDrawFrame = FALSE ); 
  VOID  Move( INT x, INT y );

对于这些内容，我只是粗略带过，因为它们在先前检验的函数中使用，并且它们的用法可以轻松地从上下文导出。

要创建新的示例，现在只须实现一个类，诸如，下面所示的 CMyD3Dapplication：

class CMyD3DApplication : public CD3DApplication
{
protected:
  HRESULT OneTimeSceneInit();
  HRESULT InitDeviceObjects();
  HRESULT DeleteDeviceObjects();
  HRESULT Render();
  HRESULT FrameMove( FLOAT fTimeKey );
  HRESULT FinalCleanup();

  static HRESULT ConfirmDevice( DDCAPS*, D3DDEVICEDESC7* );
public:
  CMyD3DApplication();
}

完成之后，您就拥有一个有效的 D3DFrame 示例了。可以看见它在 D3D SDK 示例中反复出现。或者等下一个专栏。仅提供空实现功能将导致空的 D3D 应用程序。我已经完成它，将作为以后专栏的基础，这里我也提供了源代码。运行在窗口中的空 D3D 应用程序，如图 2 所示。

图 2. D3DFrameApp 示例

结束语

作为下面几部分的难题，请参阅关于下列内容的四篇 DirectX 7.0 Direct3D 文章：

虚拟光
两篇关于 Alpha 混合物的文章：
1. 顶点中的 Alpha
2. 纹理中的 Alpha
DotProduct3 展现

“虚拟光”一文将说明如何操纵 Direct3D 光，以避开大多数硬件施加的八光限制。Alpha 混合物文章将说明两种不同的透明技术：顶点中的透明和纹理中的透明。DotProduct3 文章将讨论非常好的 DOTPRODUCT3 操作符及其用途（提示，可将 DOTPRODUCT3 视为广义的从矢量到像素的查找函数）。每篇文章都包含一个基于 D3DFrame 的示例。

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