XNA Kick Start

前言

 

       很久以前，翻译了《Managed DirectX9 Kick Start》，在过去的几年中，继续自学，虽然仍未达到自己所希望的目标，不过对托管DirectX以及实时渲染技术已稍有研究。不敢妄谈游戏引擎，但已能实现一些小把戏，以自娱。学习中深感国内资料的匮乏，故凡遇所喜之外文，则边学边翻，期望对有相同喜好之人有所帮助。《Managed DirectX9 Kick Start》是带领我进入实时渲染技术的入门书，由MDX的设计者所编写，全书浅显易懂，又不乏专家级的指导。如今XNA已发布，可惜资料尚少，为了能帮助爱好者入门和学习，希望能在前人的肩膀上，自己编写一份关于XNA的学习资料。

       本教程假设你已经熟悉C#语法,Visual Studio.net 2005开发环境，以及简单WinForm程序开发基础。其中第一条是必须的，贸然学习图形技术，只会让你半途而废。这是一份专注于XNA中图形技术的教程，主要讨论3D图形设计；编程语言语法基础，配置开发环境，通用程序开发技术，以及网络通信都不在本教程讨论范围之内。我将假设你从来没有接触过计算机图形技术，从最基础的内容开始讲解，除了解释API的用法之外，还会附带在API之后的图形学原理和算法。

       此外，为了确保你能运行XNA程序，应该安装以下硬件和软件：

硬件：一块支持Shader Model 2.0的显卡，如果你不知道Shader Model是什么，那么需要保证你的显卡是Nvidia Geforce FX或更高级别的显卡，以及ATI Radeon 9XXX系列或更高级别的显卡。

软件：WindowsXP wih SP2或更高的操作系统，最新版本的DirecxtX SDK，Visual C# 2005 Express，XNA Game Studio Express（Xna Framework）。

       鉴于本人愚钝，错误总是难免的，如果发现了，请及时纠正（clayman_joe@yahoo.com.cn）。

       阅读本资料，说明你已经接受了如下条件：为了保证我的权益，请勿转载，勿把本文用于任何商业用途。小小要求，仅此而已，不希望我免费提供的东西再被人恶意剽窃。所有文章将不定期在本人blog（http://blog.youkuaiyun.com/soilwork/）和中国XNA开发网（http://www.xnadev.cn/）更新。如有需要，我会在每个章节结束之后提供pdf文档。

 

 

第一章 敲开计算机图形的大门

  本文版权归我所有，仅供个人学习使用，请勿转载，勿用于任何商业用途。
由于本人水平有限，难免出错，欢迎大家和我交流。
作者：clayman
Blog：http://blog.youkuaiyun.com/soilwork
clayman_joe@yahoo.com.cn   

 

       这一章，我将带领你学习最基本的基础知识，不要急，我们将从最下面一块积木开始，最终搭建出一个完整的城堡。

 

    如果你希望深入学习一门技术，那么先了解这门技术的来龙去脉，将大有帮助。好了，带上火把和地图（猎枪？？不不，我们不需要它），让我们先来进行一点考古工作。

 

XNA的历史

       一切始于2002年12月20号，随着DirectX 9的发布，SDK中加入了Managed DirectX 1.0。顾名思义，Managed DirectX是.net平台上的DirectX，它封装了DX中的大部分功能，几乎实现了函数的一一对应，以便开发者在.net平台上编写3D程序。当然，如果你还要深究，就会发现在开发DirectX 8.1的后期，有一个被称为DirectX for Visual Basic的项目，当.net runtime的第一个beta版本出现后，这个项目变为了DirectX.net，它就是Managed DirectX的雏形。

       在Managed DirectX早期的开发过程中，当移植完了所有的核心API后，开发者发现它的性能只能达到原来C++代码的40%，于是接下来的几个月中，ms的程序员们进行了大量工作来解决所有性能瓶颈问题，最终发行版本的性能已经达到了C++代码的90%甚至更高。

       接下来，进入了.net 2.0时代，在2005年10月的DirectX SDK中，加入了Managed DirectX 2.0的第一个beta版本，除了把API升级到.net 2.0以外，这个版本的MDX还在性能和易用性上有了提高。作为beta1来说，这个版本的MDX有很多Bug，虽然在之后的sdk中，消除了大部分Bug，但却一直停留在beta版本，也没有任何正式的文档。接下来的几个月，再也没有了关于MDX2.0的消息，MDX团队成员的blog也停止了更新。这是一段黑暗的时期，传说东方的天空出现了阴影，一时谣言四起（指环王？？？-_-）,有人说ms要完全放弃这个项目，也有人说ms要用另一个项目来代替它。

       终于，在2006年8月14号的Gamefest 2006上，ms宣布了XNA。其实在更早的时候，就有了一些关于XNA的消息，但ms一直遮遮掩掩，谁也说不准它到底是什么。至此，谜底终于解开，XNA是基于.net的专用于游戏开发的API，可以同时在windows和xbox360上运行。好奇的考古学者总是想弄清每一个名字是什么意思，XNA，听起来和DNA差不多，有什么特殊含义呢？很不幸，ms说xna就是xna，并没有什么特殊含义，也不是缩写。不过民间的传闻却说X代表ms的图形技术（DirectX？），N代表下一代（Next？），A代表构架（architecture？），所以XNA是“下一代图形构架”的含义。好了，你可能有些迷糊了，说了半天这个XNA究竟和MDX 2.0有什么关系呢？简单的说XNA包含了MDX，仔细观察之后，你就会发现Microsoft.Xna.Framework.Graphics中大部分函数都来自于MDX 2.0。

       在2006年12月的DirectX SDK中，移除了所有关于Managed DirectX 2.0的内容，宣告XNA时代的正式来临。当然，至于Managed DirectX 1.0还将长期保留在SDK中，但不再进行更新，只会有一些错误修正。

       好了，考古工作到此结束，拍掉你身上的泥土，回到现代，来看看XNA究竟是什么。

 

近距离观察XNA

       来，拿出箱子里的显微镜，让我们看看XNA究竟是个什么东西。

          上面说过，XNA是基于.net的专用于游戏开发的API。专用于游戏开发意味着什么呢？它表示XNA不仅仅是一套图形函数库。打开XNA的帮助文档可以看到，名称称空间分为了6大部分：

 

Framework：这里是最基本的API，包含了数学库，游戏框架以及一些其他相关的类。其中最重要的就是Game类。如果你有DX或MDX经验的话，就知道SDK中提供了一个名为sampler framework的库，用来搭建基本的游戏框架，包括游戏循环（game loop），资源管理，图形设备管理等等。这些工作是你编写任何一个DirectX游戏都需要实现的基础设施。即使如此，要使用sampler framework搭建一个DirectX程序还是需要编写一定的代码，因此，XNA把这些需要不停重复的东西打包为了一个类—Game，大大减小了开发者入门的难度。作为一个中立的作者，我将告诉你Game类并不是万能的。因为进行了高度封装，因此程序的可扩展性，可控性受到限制，如果你将要编写很大型的游戏，需要获得更多控制权，或者需要用不同的算法，那么实现你自己的Game也许是更好的选择。（仔细研究sampler framework的源代码，将让你对Game类的实现有更多了解。）嘿，不要被窗外跑过的那个亡灵吸引了你的注意力，注意，我并没有说Game不好，实际上，很多情况下这个“智能”的Game已经完全能满足我们的需求。

 

Framework.Audio：显然，无论你想制造噪音还是演奏优美的音乐，你所要的都在这里了。

 

Framework.Content：Conent，内容？什么是内容？简单的说内容就是资源，包括模型，纹理，Effect文件等等。记得我前一部分我说过Framework.Graphics名称空间中包含了MDX中的大部分函数吗？那么遗失的小步分函数是什么呢？这些消失的函数大都位于MDX中的Microsoft.DirectX.DirectD3DX名称空间，大部分是用来把资源加载到程序中的。看到这里你因该有些线索了，这个名称空间下的类都是关于资源管理的，包括加载资源，在资源的生命期对资源进行管理。说到这里就不能不提到Content Pipeline这个词了，你可能已经听说过，它所指的就是这样一系列功能。这里你可能会问Content Pipeline和原来的DirectD3DX有什么区别呢？对于DirectD3DX来说，它所负责的任务只有一个，就是在运行时把资源加载到程序中。而Content Pipeline就不一样了，它对资源的管理分为预处理和运行时管理两部分。所谓的预处理指的是Content Pipeline在程序编译时就将对资源进行处理。比如它将把所有模型文件，图片文件等编译为二进制格式的.xnb文件，在这种特殊的文件中，已经对原来的数据进行了优化和压缩，因此，程序在加载和使用这些资源时将获得更好的性能。当然，如果你需要为资源添加一些特殊的数据，也应该在这个阶段完成，比如计算并添加顶点的法线信息。而运行时的管理则包括资源的加载，在生命期间的管理，以及销毁。在没有Content Pipeline的时代里，资源整个生命期的管理都需要开发者编写大量代码来控制，而Content pipline大大简化了这个过程。为了再一次表明我的诚实和中立性，我还将告诉你一些额外的内容。实际上，Content pipline是整个XNA Framework中争议最大的部分。首先，最大的一点就是Content pipline加载资源的方式，所有资源必须经过预处理才能加载到程序中，你无法直接把自己喜欢的bmp格式的暗夜精灵图片加载到程序中作为背景，无论是艺术家为游戏添加素材，还是玩家制作mod都将变得很困难（不，不要相信那个邪恶的巫师，大部分人的电脑上都不会安装VS.net，更不要说xna framework和Content pipline了）。其次，Content pipline的可控性同样有限，你很难选择其它的资源管理策略。当然，这里的忠告和前面一样，不要轻视Content pipline，作为XNA中的重要技术之一，它同样相当强大，而且目前我们所用的只是1.0版，在以后的版本中可能还会对此进行改进。

 

Framework.Graphics：哦，让人着迷的东西都在这里了，它是整个框架中最有魔力的地方，也是核心部分。你可以用XNA绘制2D或3D图形，它支持DirectX 9.0c 的所有特性（据隐士谷中的寓言者说，未来的XNA将继续升级到DirectX 10，会吗？）。哦，心急的地精们不要跳，我将用后面大部分的内容来逐步介绍他们，现在还不到时候。

 

Framework.Input：我已经看到你的指头在跳舞了，是的，处理用户输入的东西都在这里了，键盘，手柄，游戏杆一个都不能少。

 

Framework.Storage：这里的函数主要用来处理读取和写入文件等。

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