DirectX，3D，之C，开发

DirectX 3D是一个基于Windows平台的图形API，可以用C语言来编写，用于开发3D图形应用程序。DirectX 3D提供了一个强大的图形渲染引擎，可用于开发3D游戏、虚拟现实和计算机辅助设计等应用程序。本文将着重介绍如何使用C语言开发DirectX 3D应用程序，包括如何设置设备、如何创建3D模型、如何渲染场景等。

一、设置设备

在使用DirectX 3D开发应用程序之前，需要先设置设备。设置设备是指选择一个设备，通常是显卡，以进行3D图形渲染。设备的选择可以使用Direct3DCreate9函数来完成。以下是设置设备的示例代码：

#include

#include

LPDIRECT3D9 d3d = NULL;

LPDIRECT3DDEVICE9 d3d_device = NULL;

D3DPRESENT_PARAMETERS d3d_params;

int InitD3D(HWND hWnd)

{

d3d = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);

if (d3d == NULL) return 0;

ZeroMemory(&d3d_params, sizeof(d3d_params));

d3d_params.Windowed = TRUE;

d3d_params.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;

d3d_params.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;

d3d->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3d_params, &d3d_device);

if (d3d_device == NULL)

{

return 0;

}

return 1;

}

在上述代码中，使用Direct3DCreate9函数来创建一个Direct3D对象，并使用CreateDevice函数来创建一个3D设备。在创建设备之前，需要先设定D3DPRESENT_PARAMETERS结构体中的一些参数。其中Windowed参数指示是否使用窗口模式，SwapEffect参数指示前后缓冲器交换方式，BackBufferFormat参数指示后缓冲器中像素的格式。在设备创建成功后，需要使用Release方法来释放设备。

二、创建3D模型

DirectX 3D提供了一个模型加载器D3DXLoadMeshFromX，可用于加载3D模型。以下是创建3D模型的代码示例：

LPD3DXMESH mesh = NULL;

D3DXLoadMeshFromX("model.x", D3DXMESH_SYSTEMMEM, d3d_device, NULL, NULL, NULL, NULL, &mesh);

if (mesh == NULL)

{

return 0;

}

在上述代码中，使用D3DXLoadMeshFromX函数来加载3D模型。其中第一个参数指示模型文件的路径，第二个参数指示加载模型的方式，第三个参数指示3D设备，其他参数设为NULL即可。如果模型加载成功，将返回一个LPD3DXMESH指针。需要注意的是，加载完成后需要使用Release方法来释放模型。

三、渲染场景

渲染场景是DirectX 3D应用程序最重要的部分。在渲染场景之前，需要先设定相机和光源的位置。以下是渲染场景的代码示例：

D3DXMATRIX matView;

D3DXMatrixLookAtLH(&matView, &D3DXVECTOR3(0.0f, 3.0f, -10.0f), &D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 0.0f), &D3DXVECTOR3(0.0f, 1.0f, 0.0f));

d3d_device->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matView);

D3DXMATRIX matProjection;

D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matProjection, D3DX_PI / 4, 1.3333f, 1.0f, 1000.0f);

d3d_device->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProjection);

D3DLIGHT9 light;

ZeroMemory(&light, sizeof(light));

light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;

light.Diffuse = D3DXCOLOR(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);

light.Direction = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 1.0f);

d3d_device->SetLight(0, &light);

d3d_device->LightEnable(0, TRUE);

d3d_device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, TRUE);

d3d_device->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, TRUE);

d3d_device->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(0, 0, 0), 1.0f, 0);

d3d_device->BeginScene();

d3d_device->SetFVF(D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE);

d3d_device->SetStreamSource(0, mesh, 0, sizeof(VERTEX));

d3d_device->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, mesh->GetNumFaces());

d3d_device->EndScene();

d3d_device->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);

在上述代码中，使用D3DXMatrixLookAtLH函数和D3DXMatrixPerspectiveFovLH函数来设定相机和投影矩阵。在设定光源之前，需要先定义一个D3DLIGHT9结构体，并将其传递给SetLight方法，表示使用该结构体中的光源属性。然后需要使用LightEnable方法来启用光源。设置完相机、投影和光源之后，需要设定以下渲染状态：打开光源、开启深度缓冲和清空缓冲区。这些状态都可以使用SetRenderState方法来实现。接着使用BeginScene方法开启渲染，使用SetFVF和SetStreamSource方法设置顶点着色器和顶点缓冲区，使用DrawPrimitive方法来绘制模型。最后使用EndScene方法结束渲染，使用Present方法来显示渲染结果。

四、案例说明

在使用DirectX 3D开发应用程序时，可以使用DirectX SDK中自带的示例代码来进行学习。以下是一个简单的3D旋转立方体的案例示例：

#include

#include

#define CUSTOMFVF (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_TEX1)

struct CUSTOMVERTEX

{

FLOAT x, y, z;

FLOAT tu, tv;

};

LPDIRECT3D9 d3d = NULL;

LPDIRECT3DDEVICE9 d3d_device = NULL;

LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 vb;

LPDIRECT3DINDEXBUFFER9 ib;

CUSTOMVERTEX vertices[] =

{

{ -1.0f, 1.0f, -1.0f, 0.0f, 0.0f },

{ 1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f },

{ 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f },

{ -1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f },

{ -1.0f, -1.0f, -1.0f, 0.0f, 0.0f },

{ 1.0f, -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f },

{ 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f },

{ -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f },

{ -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f },

{ -1.0f, -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f },

{ -1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f },

{ -1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f },

{ 1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f },

{ 1.0f, -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f },

{ 1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f },

{ 1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f },

{ -1.0f, -1.0f, -1.0f, 0.0f, 0.0f },

{ 1.0f, -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f },

{ 1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f },

{ -1.0f, 1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f },

{ -1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f },

{ 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f },

{ 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f },

{ -1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f },

};

WORD indices[] =

{

0, 1, 2,

2, 3, 0,

4, 6, 5,

4, 7, 6,

8, 9, 10,

10, 11, 8,

12, 14, 13,

12, 15, 14,

16, 18, 17,

16, 19, 18,

20, 21, 22,

22, 23, 20

};

bool InitD3D(HWND hWnd)

{

d3d = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);

if (d3d == NULL) return false;

D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;

ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));

d3dpp.Windowed = TRUE;

d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;

d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;

d3d->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &d3d_device);

if (d3d_device == NULL)

{

return false;

}

d3d_device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, false);

d3d_device->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE);

d3d_device->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, true);

d3d_device->CreateVertexBuffer(24 * sizeof(CUSTOMVERTEX), 0, CUSTOMFVF, D3DPOOL_DEFAULT, &vb, NULL);

VOID* pVertices;

vb->Lock(0, sizeof(vertices), (void**)&pVertices, 0);

memcpy(pVertices, vertices, sizeof(vertices));

vb->Unlock();

d3d_device->CreateIndexBuffer(36 * sizeof(WORD), 0, D3DFMT_INDEX16, D3DPOOL_DEFAULT, &ib, NULL);

VOID* pIndices;

ib->Lock(0, sizeof(indices), (void**)&pIndices, 0);

memcpy(pIndices, indices, sizeof(indices));

ib->Unlock();

return true;

}

void ReleaseD3D()

{

if (vb != NULL)

{

vb->Release();

}

if (ib != NULL)

{

ib->Release();

}

if (d3d_device != NULL)

{

d3d_device->Release();

}

if (d3d != NULL)

{

d3d->Release();

}

}

void Render()

{

static float index = 0.0f; index += 0.05f;

if (d3d_device == NULL)

{

return;

}

d3d_device->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(255, 255, 255), 1.0f, 0);

d3d_device->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(255, 255, 255), 1.0f, 0);

D3DXMATRIX matRotateY;

D3DXMatrixRotationY(&matRotateY, index);

d3d_device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &matRotateY);

d3d_device->SetStreamSource(0, vb, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX));

d3d_device->SetFVF(CUSTOMFVF);

d3d_device->SetIndices(ib);

d3d_device->DrawIndexedPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 0, 24, 0, 12);

d3d_device->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);

}

LRESULT WINAPI MsgProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)

{

switch (msg)

{

case WM_DESTROY:

PostQuitMessage(0);

break;

case WM_PAINT:

Render();

ValidateRect(hWnd, NULL);

break;

default:

return DefWindowProc(hWnd, msg, wParam, lParam);

}

return 0;

}

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)

{

WNDCLASSEX wc = { sizeof(WNDCLASSEX), CS_CLASSDC, MsgProc, 0L, 0L, GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL, NULL, NULL, "DirectX 3D", NULL };

RegisterClassEx(&wc);

HWND hWnd = CreateWindow("DirectX 3D", "DirectX 3D", WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 800, 600, GetDesktopWindow(), NULL, wc.hInstance, NULL);

if (InitD3D(hWnd) == false)

{

return 0;

}

ShowWindow(hWnd, SW_SHOWDEFAULT);

UpdateWindow(hWnd);

MSG msg;

ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));

while (msg.message != WM_QUIT)

{

if (PeekMessage(&msg, NULL, 0U, 0U, PM_REMOVE))

{

TranslateMessage(&msg);

DispatchMessage(&msg);

}

else

{

Render();

}

}

ReleaseD3D();

UnregisterClass("DirectX 3D", wc.hInstance);

return 0;

}

在该案例中，先定义了一个自定义顶点结构体CUSTOMVERTEX，并定义了立方体的顶点位置和纹理坐标。然后使用CreateVertexBuffer方法创建一个顶点缓冲区，并使用memcpy方法将顶点信息拷贝到缓冲区中。使用CreateIndexBuffer方法创建一个索引缓冲区，并使用memcpy方法将索引信息拷贝到缓冲区中。在渲染时，使用D3DXMatrixRotationY函数来旋转立方体，使用d3d_device->SetTransform方法来设置世界矩阵，使用SetStreamSource、SetIndices和DrawIndexedPrimitive方法来绘制立方体。在MsgProc函数中，使用WM_PAINT消息来触发渲染。主循环中使用PeekMessage函数和Render函数交替进行。

总结

本文介绍了如何使用C语言来开发DirectX 3D应用程序，包括如何设置设备、如何创建3D模型、如何渲染场景等。在学习DirectX 3D时，可以使用DirectX SDK中的示例代码来帮助理解，同时需要掌握好3D图形渲染的基本原理和相关概念，例如相机、投影、光源、材质等。

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