Direct3D中的三角形绘制与矩阵变换

Direct3D中的三角形绘制与矩阵变换

背景简介

在三维图形编程中，Direct3D是微软提供的一套用于渲染三维图形的API。本文基于书籍《Visual Basic Game Programming With DirectX》的第八十七章内容，探讨了如何通过Direct3D创建和渲染一个简单的三角形，并介绍了三维空间中图形变换的矩阵使用方法。

创建三角形的顶点

要绘制一个三角形，首先需要定义构成三角形的顶点。每个顶点包含了其在三维空间中的坐标信息以及颜色信息。通过定义一个 TRIANGLE_TYPE 结构，我们可以用代码指定三个顶点的位置和颜色：

Dim poly As TRIANGLE_TYPE

poly.v1 = CreateVertex(-1, -1, 0, C_BLUE)
poly.v2 = CreateVertex(1, -1, 0, C_GREEN)
poly.v3 = CreateVertex(-1, 1, 0, C_GREEN)

在定义了顶点之后，我们需要将这些顶点信息放入Direct3D可以理解的顶点缓冲区（ Direct3DVertexBuffer8 ）中：

Dim vbData As Direct3DVertexBuffer8
Dim vert(0 To 2) As VERTEX

Set vbData = d3ddevice.CreateVertexBuffer(Len(poly), 0, D3DFVF_MYVERTEX, D3DPOOL_DEFAULT)
D3DVertexBuffer8SetData vbData, 0, Len(poly), 0, poly

渲染场景

渲染一个三维场景涉及几个关键步骤，包括清除后缓冲区、开始渲染、设置源顶点缓冲区、绘制三角形、停止渲染以及将后缓冲区的内容复制到屏幕上：

d3dDevice.Clear 0, ByVal 0, D3DCLEAR_TARGET, C_BLACK, 1, 0
d3dDevice.BeginScene
d3dDevice.SetStreamSource 0, poly_vb, Len(poly.v1)
d3dDevice.DrawPrimitive D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 1
d3dDevice.EndScene
d3dDevice.Present ByVal 0, ByVal 0, 0, ByVal 0

矩阵变换

在三维图形编程中，矩阵用于定义三维对象的变换，如平移、旋转和缩放。Direct3D中使用世界变换矩阵来控制整个三维场景的变换，视图变换矩阵确定摄像机的位置和方向，而投影变换矩阵则定义了视图在屏幕上的显示方式：

Dim matWorld As D3DMATRIX
D3DXMatrixIdentity matWorld
d3ddevice.SetTransform D3DTS_WORLD, matWorld

Dim matView As D3DMATRIX
D3DXMatrixLookAtLH matView, vecSource, vecTarget, vecUp
d3ddevice.SetTransform D3DTS_VIEW, matView

Dim matProj As D3DMATRIX
D3DXMatrixPerspectiveFovLH matProj, PI / 4, 0.7, 1, 1000
d3ddevice.SetTransform D3DTS_PROJECTION, matProj

Triangle3D程序

书中通过Triangle3D程序展示了如何将这些技术整合在一起。Triangle3D程序使用Direct3D API创建了一个窗口，并在其中绘制了一个三角形。该程序不仅演示了顶点缓冲区的使用，还展示了如何通过矩阵变换来旋转三角形，以及如何处理用户输入来控制摄像机视角。

总结与启发

通过Direct3D创建和渲染三角形的过程涉及到三维图形编程的许多基础概念。掌握这些基础知识对于理解和应用更复杂的三维图形技术至关重要。从这些技术中我们可以获得的启发是，无论三维图形技术多么复杂，都是从基本的几何体开始构建的。此外，矩阵变换在三维图形编程中的重要性不容忽视，它为我们提供了强大的工具来控制和操纵三维世界中的对象。

在阅读本章内容后，我们应该对如何在Direct3D中创建和渲染基本图形有了深入的理解，并且能够运用矩阵变换来实现对象的动态变换。对于希望深入学习三维图形编程的读者，我建议继续探索Direct3D的高级特性，比如光照和纹理映射，以及学习OpenGL或Unity等其他三维图形库。