[转帖]如何将3D作品用于程序

鼯鼠

　 相信大家都玩过或见过一些绚丽的3D游戏，也都知道其中的人物和场景是使用各种3D软件——诸如3DSMAX、MAYA制作完成的。那这些作品是如何被用在程序中的呢？我们熟知的Direct3D就是用来做这件事的。本篇将简要介绍如何通过D3D来运用3D作品。不要怕没有接触过D3D就不看了，笔者将从最简单的——如何创建3D设备谈起。

下载源代码

注意，除了DirectX9.0SDK外，我们还需要一个conv3ds转换器，在D3D的插件工具包里。D3D中一个3D物体——包含了顶点信息、材质、贴图、动画桢的3D成品被叫做mesh物体。conv3ds就是用来把3D作品转换为标准mesh物体文件（*.x）的。

言归正传，首先你要有一个像样的3D作品。

打开你的3DSMAX（或MAYA等其他3D软件要导出D3D能用的文件，还需要另外的插件，这里就不多说了），尽情发挥你的才智来制作任何你想要的模型。不过丑话说在前面，熟悉3D制作的朋友都清楚，精致的3D作品要靠大量的各种类型的贴图来完成，但D3D只认Diffuse（表面色）一个通道。尽管它也支持Bump（凹凸）Specular Color（高光色）等另外的一些，但都不能直接用3D软件来完成，另需代码。这也就是为什么相对3D作品来说，游戏的渲染速度要快的多（当然还有其他原因），也是为什么游戏的画质都不够传神。好吧，尽量做得好看吧。还要注意，贴图的长和宽一定要是2的幂次像素大小，并且和你的程序在同一目录下。笔者制作了一个放飞的标志作为例子，存为"C:\frontfree.3ds"，并使用了一张名为"C:\larglog.bmp"和一张名为"C:\Lakerrem2.jpg"的贴图。

相信大家都玩过或见过一些绚丽的3D游戏，也都知道其中的人物和场景是使用各种3D软件——诸如3DSMAX、MAYA制作完成的。那这些作品是如何被用在程序中的呢？我们熟知的Direct3D就是用来做这件事的。本篇将简要介绍如何通过D3D来运用3D作品。不要怕没有接触过D3D就不看了，笔者将从最简单的——如何创建3D设备谈起。

下载源代码

注意，除了DirectX9.0SDK外，我们还需要一个conv3ds转换器，在D3D的插件工具包里。D3D中一个3D物体——包含了顶点信息、材质、贴图、动画桢的3D成品被叫做mesh物体。conv3ds就是用来把3D作品转换为标准mesh物体文件（*.x）的。

言归正传，首先你要有一个像样的3D作品。

打开你的3DSMAX（或MAYA等其他3D软件要导出D3D能用的文件，还需要另外的插件，这里就不多说了），尽情发挥你的才智来制作任何你想要的模型。不过丑话说在前面，熟悉3D制作的朋友都清楚，精致的3D作品要靠大量的各种类型的贴图来完成，但D3D只认Diffuse（表面色）一个通道。尽管它也支持Bump（凹凸）Specular Color（高光色）等另外的一些，但都不能直接用3D软件来完成，另需代码。这也就是为什么相对3D作品来说，游戏的渲染速度要快的多（当然还有其他原因），也是为什么游戏的画质都不够传神。好吧，尽量做得好看吧。还要注意，贴图的长和宽一定要是2的幂次像素大小，并且和你的程序在同一目录下。笔者制作了一个放飞的标志作为例子，存为"C:\frontfree.3ds"，并使用了一张名为"C:\larglog.bmp"和一张名为"C:\Lakerrem2.jpg"的贴图。

在菜单file中用export（导出整个场景）或export selecte（只导出所选物体）将其导出为*.3ds文件。然后用命令行方式运行conv3ds把它转*.x。这样就有了一个可用的3D作品。conv3ds有很多有用的参数，读者朋友可以在包里找到它的自述文件，这里只介绍一个-x（小写）。默认的*.x都是二进制的，这样写就生成文本式的*.x：conv3ds -x *.x，用UtralEdit等打开，你会直接看到mesh物体是如何构成的，当然，这样的文件要大一些。

该开始写程序了。一般来说，D3D程序要用到以下头文件：D3DX9.H，D3D9.H，D3DTYPES.H，以及相应的库文件，还有个WINMM.LIB。

不管要做什么，创建一个窗口，主事件循环等等总是Windows程序首要的且一成不变的。

鼯鼠

LRESULT CALLBACK WinProc( HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam) { switch ( msg ) { case WM_DESTROY: //...这里将调用一个是收尾函数来释放所有界面指针 　　　　　 PostQuitMessage(0); DestroyWindow(hWnd); break; default: break; } return ( DefWindowProc( hWnd, msg, wParam, lParam ) ); } int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd ) { //create a main window: WNDCLASSEX mainwnd; 　　 mainwnd.cbSize=sizeof(WNDCLASSEX); mainwnd.cbClsExtra=0; mainwnd.cbWndExtra=0; mainwnd.hbrBackground=NULL;//这将是一个没有背景 mainwnd.hCursor=NULL;//鼠标是沙漏 mainwnd.hIcon=NULL;//没有图标 mainwnd.hIconSm=NULL; mainwnd.hInstance=hInstance; mainwnd.lpfnWndProc=WinProc;//没有标题栏 mainwnd.lpszClassName="main window"; mainwnd.lpszMenuName=NULL;//没有菜单 mainwnd.style=CS_OWNDC;//的窗口 RegisterClassEx(&mainwnd); 　　 HWND hWnd = CreateWindowEx( NULL,"main window","only a demo", WS_POPUP|WS_VISIBLE, 0, 0, 800, 600, NULL, NULL, hInstance, NULL); //在此初始化D3D设备，物体 //Init_D3D(); //主事件循环: MSG msg; ZeroMemory(&msg,sizeof(msg)); while (msg.message!=WM_QUIT) { //proc message: if ( PeekMessage( &msg, hWnd, 0, 0, PM_REMOVE ) ) { TranslateMessage( &msg ); DispatchMessage( &msg ); } else { //每帧一次的渲染就在这里 //Render(); } } 　　 //UnRegiste the window: UnregisterClass( "main window", mainwnd.hInstance ); return ( msg.wParam); }//end winmain

Direct3D是DirectX中极其重要的组建，提供了一套完整的用来设置场景、操作3D物体、渲染画面的方法。来复习一下D3D程序的一般流程：首先得有个要渲染的物体，你得给出它的顶点、贴图、材质信息。然后把它的坐标（3D的）转换为屏幕坐标，再添加一些灯光信息，然后调用一个渲染方法，它所做的就是根据各个顶点的位置（已是屏幕坐标），用灯光和材质信息计算亮度，把贴图“填”进去，这样你看起来就是个立体的东西。渲染方法函数把图画在后备缓冲，因此最后别忘了把它换到前缓冲。你要有个Dirext3D的接口作为创建一切的基础。像这样：

LPDIRECT3D9 g_lpd3d9;//全局的 g_lpd3d9 = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION );//参数代表了你的D3D SDK版本。必须要这样写

然后通过它来创建一个Direct3D设备接口，其他所有创建物体、灯光，以及渲染等方法都要通过这个设备接口指针来调用：

LPDIRECT3DDEVICE9 g_lpd3ddevice;//全局的

HRESULT InitD3D(HWND hWnd) { D3DPRESENT_PARAMETERS m_d3dpp;

//我们要把当前适配器（显卡）的信息读到这个结构体里，它将被用于创建设备 D3DDISPLAYMODE m_d3ddm; g_lpd3d9->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT,&m_d3ddm); //D3DADAPTER_DEFAULT表示默认显卡

ZeroMemory(&m_d3dpp,sizeof(m_d3dpp));

m_d3dpp.Windowed=false;//要建立一个全屏程序，则置此项为FALSE m_d3dpp.BackBufferWidth=m_d3ddm.Width; m_d3dpp.BackBufferHeight=m_d3ddm.Height; m_d3dpp.BackBufferFormat=m_d3ddm.Format;//此项记录色深信息 m_d3dpp.SwapEffect=D3DSWAPEFFECT_DISCARD; m_d3dpp.EnableAutoDepthStencil = TRUE;//让D3D管理深度缓冲 m_d3dpp.AutoDepthStencilFormat=D3DFMT_D16;//设置深度缓冲为16位 m_d3dpp.hDeviceWindow=hWnd;

//create the device: g_lpd3d9->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT,//适配器标识符，大多数情况使用默认的 　　　　　　　 D3DDEVTYPE_HAL,//硬件抽象层 　　　　　　　 hWnd,//这是一个当前窗口的句柄，使用刚才CreateWindowEx()的返回值就行了 　　　　　　　 D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING,//顶点处理类型，这里使用硬件处理 　　　　　　　 &m_d3dpp,//描述设备的结构体 　　　　　　　 &g_lpd3ddevice);//最后给一个要被创建的设备的指针 　

//启用Z缓冲 g_lpd3ddevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE,TRUE);

return S_OK; }

Z缓冲是深度缓冲的一种。深度缓冲是一块与屏幕大小相同的区域，记录着屏幕上每个点的“最近像素”有多“近”。比如说程序要画一个三角形中的某个点，但它发现深度缓冲中记录的距离比这个点要近，也就是说其他物体的某点挡在它前面，自然也就不会去画它；否则就画它，然后把该点的深度信息写进缓冲。现在我们把Z-Buffer打开，就是把这些事交给系统处理。调节缓冲数据位数是在较精确的数据与较大的空间之间作个权衡。

该用到刚刚做完的那个东西了。在D3D中，可以说所有物体的外形位置由顶点构成；材质决定着物体如何反射光线；贴图的作用自不言而喻。任何3D程序首先要做的就是创建一套这些信息。刚才说道，现在这些信息都包含在现成的mesh物体中，我们要做的就是把它从文件中提取出来。D3D中的IDirect3DMesh界面提供了这些方法。

LPD3DXMESH g_lpmesh;//全局的

mesh物体的定点信息都存放在g_lpmesh里，而材质和贴图还要单独提取出。D3D里，材质和贴图分别用D3DMATERIAL9结构体和ID3DTexture9界面描述。一般来说，mesh中都含有多种贴图和材质，我们要将其声明为数组。

D3DMATERIAL9 *g_meshmtrl; LPDIRECT3DTEXTURE9 *g_meshtex;

数组的大小事先并不知道，取决于mesh物体的SebSet的数量。在一个mesh物体中，拥有相同材质贴图属性的一组三角形叫它的一个SubSet。因为转换当前材质和贴图是十分耗时的，因此在D3D中是按照一个SubSet组接着另一个去渲染的，这样就避免了材质贴图的频繁转变。我们用一个DWOD型的全局变量g_meshmtrlnum记录这个mesh中的SubSet数量。

HRESULT InitGeometry() { LPD3DXBUFFER lpmeshmtrlbuffer;//材质贴图的临时缓冲 　　　　　　　　　　　　　　　　　 //从文件装载一个mesh物体： D3DXLoadMeshFromX("c:\\",　　　//文件路径 D3DXMESH_SYSTEMMEM,//g_lpmesh被创建的位置，这里它被创建在系统内存而非显示内存 g_lpd3ddevice,NULL,&lpmeshmtrlbuffer,NULL, &g_meshmtrlnum,//一个用于存放SubSet数量的变量指针 &g_lpmesh);//最后是要被创建的mesh指针

//我们要一次性读取出全部材质和贴图信息，并都存放在这里： D3DXMATERIAL *pd3dxmtrl=(D3DXMATERIAL*)lpmeshmtrlbuffer->GetBufferPointer();

//然后再细分： g_meshmtrl=new D3DMATERIAL9[g_meshmtrlnum]; g_meshtex=new LPDIRECT3DTEXTURE9[g_meshmtrlnum];

//对每个SubSet，我们分别提取它的材质和贴图 for(DWORD i=0;i<g_meshmtrlnum;i++) { g_meshmtrl=pd3dxmtrl.MatD3D; //实际上，pd3dxmtrl.pTextureFilename只是个文件名 TCHAR texname[512];//存放完整的贴图文件路径 strcpy(texname,"c:\\"); strcat(texname, pd3dxmtrl.pTextureFilename); D3DXCreateTextureFromFile(g_lpd3ddevice,texname,&g_meshtex); } lpmeshmtrlbuffer->Release(); lpmeshmtrlbuffer = NULL; return S_OK; }

打开*.x文件（如果是文本模式的）你会看到贴图在文件中只被记录该图片的文件名。而CreateTextureFromFile()所需要的参数是一个完整路径，所以如果这些图不在程序同一目录下，就要在代码中做些处理。否则我敢保证你什么也看不见。这里，我只是简单的使用了绝对路径。

好，所有信息都被从文件中摘抄了出来，但现在还不是渲染的时候。没有进行坐标转换，目前所有顶点使用的，都是其局部的3D坐标，并非渲染函数能够直接使用的屏幕坐标。通常需要经过以下三种坐标转换：

鼯鼠

全局转换将所有的物体转换为统一的全局坐标，你还可以在这里完成各种对物体位置的操作。视图转换转为从观察者（玩家）角度看到的全局坐标。先在全局坐标系的指定位置架一台摄影机，指定一个注视点和一个参考点。坐标将被转换到以摄影机为原点，从原点到注视点为Z轴，再加上参考点，所确定的平面为Y-Z平面的坐标系中。实际上就是把全局坐标拧了个儿。透视转换前两种坐标转换并无本质区别，有些情况就把它们合为一个。而经过透视转换，各顶点的X,Y值将表示实际的屏幕坐标，而Z值就是Z-Buffer里用到的深度信息。

鼯鼠

任何的基本的坐标转换（平移、旋转、放缩），在3D程序里，都是将该点（就是一个列向量）乘以一个4x4矩阵。上面的三种转换实际就是一系列的基本转换。矩阵不用读者自己填写，D3D会完成这些。然后还要调用相应的三个函数告诉D3D：你要用这个矩阵完成全局转换，然后用那个矩阵完成视图转换等等。代码如下：

HRESULT SetMatrix() { D3DXMATRIX matWorld; //以下用来让物体转起来： UINT iTime = timeGetTime() % 10000; FLOAT fAngle = iTime * (2.0f * D3DX_PI) / 10000.0f; D3DXMatrixRotationX( &matWorld,fAngle);//填充matWorld为一个旋转矩阵,fAngle是旋转角度 g_lpd3ddevice->SetTransform(D3DTS_WORLD,&matWorld);//将matWorld设置为世界转换矩阵 D3DXMATRIX matView; 　　 D3DXVECTOR3 d3dvEye(0,100,-500);//玩家所在位置，用一个D3DXVECTOR3描述 D3DXVECTOR3 d3dvLA(0,0,0);//视点 D3DXVECTOR3 d3dvUp(0,1,0);//参考点 D3DXMatrixLookAtLH( &matView,&d3dvEye,&d3dvLA,&d3dvUp );//填充matView矩阵 　　 g_lpd3ddevice->SetTransform(D3DTS_VIEW,&matView);//设置为试图转换矩阵 D3DXMATRIX matProj;D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj,　　 D3DX_PI/4,//视角的范围，一般是45度 float(1280)/float(1024),//这一项是视图的长宽比 1.0f,10000.0f);//这两个数是最近与最远的可见范围 g_lpd3ddevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matProj);//设置为透视转换矩阵 return S_OK; }

可以渲染了，不过最好先来放置两盏灯。灯在D3D里用D3DLIGHT9结构体表示。熟悉3D制作的读者不难猜出这些结构的成员。我设置了一盏白色的主光和一盏黄色的副光，注意，灯光并不会和物体一起转动，全局转换只是针对物体的顶点。

HRESULT SetLight() { D3DLIGHT9 light_r; ZeroMemory(&light_r,sizeof(light_r)); 　　　 light_r.Type=D3DLIGHT_DIRECTIONAL; //D3D里支持泛光灯，聚光灯和平行光三种光源，这里用了平行光 　　　 light_r.Diffuse.r=light_r.Diffuse.g=light_r.Diffuse.b=1; light_r.Specular.r=light_r.Specular.g=light_r.Specular.b=1; light_r.Direction=D3DXVECTOR3(0.5f,-0.5f,0.5f); //平行光的方向 g_lpd3ddevice->SetLight(0,&light_r); //你可以设置很多的灯，第一个参数就是你要设置的灯的索引号，第二个参数就是描述这盏灯的结构体 　　　 lpd3ddevice->LightEnable(0,TRUE); //然后让这盏灯起作用，就好像把它打开 　　　 D3DLIGHT9 light_b; ZeroMemory(&light_b,sizeof(light_b)); light_b.Type=D3DLIGHT_DIRECTIONAL; light_b.Diffuse.r=0.5; light_b.Diffuse.g=1; light_b.Direction=D3DXVECTOR3(-0.5F,-0.5F,0.5F); 　　　 g_lpd3ddevice->SetLight(1,&light_b); g_lpd3ddevice->LightEnable(1,TRUE); 　　　 g_lpd3ddevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING,TRUE); 　　　 return S_OK; }

D3D中，物体的高光色并不依赖于其表面色，因此表面色和高光色可以分别设置。灯光也是这样。我把第一盏灯的表面色和高光色都设置呈白色，而第二盏灯不参与高光运算，就好像环境反射光。光的颜色通过rgb来设置，每种颜色的范围是0-1。

最后的渲染实际很简单。首先要调用Clear()清除画面和深度缓冲，把所有的SebSet画到后备缓冲，然后调用Present()换到前缓冲，就可以出现在显示器上了。

HRESULT Render() { g_lpd3ddevice->Clear(0,NULL,D3DCLEAR_TARGET|D3DCLEAR_ZBUFFER, 　　　　　　　//需要渲染的表面，这里是目标画面和深度缓冲 　　　　　　　　0x00000000,//用来清屏的颜色值，这里是用黑色 　　　　　　　　1,0); 　　 g_lpd3ddevice->SetTextureStageState(0,D3DTSS_COLOROP,D3DTOP_MODULATE); 　　 g_lpd3ddevice->BeginScene();//每次画图形之前，一定要调用这个方法 　　 SetMatrix(); 　　 for(DWORD i=0;i<g_meshmtrlnum;i++){ g_lpd3ddevice->SetMaterial(&g_meshmtrl);//参数就是所需的材质 g_lpd3ddevice->SetTexture(0, //D3D支持多重贴图，这个参数是要设置的贴图序号，这里只用第一重 g_meshtex); 　　 g_lpmesh->DrawSubset(i);//这个方法才开始真正的画图，参数就是mesh的子物体序号 } 　　 g_lpd3ddevice->EndScene();//这是与BeginScene()对应的 　　 g_lpd3ddevice->resent(NULL,NULL,NULL,NULL);//翻页，一般来说，四个参数都是NULL 　　 return 0; }

这只是一个很简单的例子，代码极其简陋，没有错误校验，没有释放界面指针（读者一定要想着释放，否着你的程序并不会真正结束），没有用户操作，关闭是Alt+F4。效果也并不复杂：