Windows 8 Directx 开发学习笔记（五）山峰河谷模型的简单实现

通过之前对DirectX示例程序代码的研究，基本了解DirectX最简单的工作过程，为了更好的理解整个过程，基于示例程序做一个山峰河谷的简单模型。首先还是根据模板创建正方体的示例程序，Visual C++ -〉Windows应用商店 -〉DirectX3D应用程序,如图1。设置好名称后完成创建。



程序显示一个类似山峰河谷的模型，只要将正方体的数据替换成模型数据即可。在不改变示例程序其他部分的前提下，要提供的模型数据只需包括顶点坐标和颜色，索引数组两部分，其中最重要的部分就是顶点坐标的生成。
在DirectX的右手坐标系中，y方向为垂直方向，表示高度，x和z方向定义水平面。DirectX只绘制三角形，如果将山峰河谷模型投影在xz平面，那么xz平面就是由许多三角形组成的网格。假设相邻的两个三角形能构成一个正方形，如图2，顶点的x和z坐标就很容易生成。获得xz坐标之后，将其代入高度计算公式即可算出y。为表现出山峰河谷的效果，不同的高度范围应该有不同的颜色，可以使用条件判断进行设置。



首先找到CubeRenderer.cpp中的CreateDeviceResources方法，删除里面定义正方体顶点的代码。设x和z的变化范围为0-127，间隔均为1，定义常量和颜色如下：

const int xRange = 128;
const int zRange = 128;
const float dx = 1.0f;
const XMFLOAT3 WHITE(1.0f,1.0f, 1.0f);
const XMFLOAT3BEACH_SAND(1.0f, 0.96f, 0.62f);
const XMFLOAT3LIGHT_YELLOW_GREEN(0.48f, 0.77f, 0.46f);
const XMFLOAT3DARK_YELLOW_GREEN(0.1f, 0.48f, 0.19f);
const XMFLOAT3DARKBROWN(0.45f, 0.39f, 0.34f);

接着创建一个xRange*zRange大小的数组存储顶点信息。生成顶点坐标时，从原点开始按行扫描，获得xz坐标后代入上面的公式计算出y坐标。然后根据y坐标进行判断，不同的高度值对应的不同颜色，模拟山峰效果。

VertexPositionColorVertices[xRange*zRange];
 
for(int row=0;row<zRange; ++row)
{
    float zPos = row*dx;
 
    for(int col=0;col<xRange; ++col)
    {
         float xPos = col*dx;
         float yPos = 0.3f *(zPos*sinf(0.1f*xPos) + xPos*cosf(0.1*zPos));
         Vertices[xRange*row + col].pos = XMFLOAT3(xPos, yPos,zPos);
 
         if(yPos <-10.0f)
             Vertices[xRange*row + col].color =BEACH_SAND;
         else if (yPos <5.0f)
             Vertices[xRange*row + col].color =LIGHT_YELLOW_GREEN;
         else if (yPos <10.0f)
             Vertices[xRange*row + col].color =DARK_YELLOW_GREEN;
         else if (yPos <12.0f)
             Vertices[xRange*row+ col].color = DARKBROWN;
         else
             Vertices[xRange*row + col].color =WHITE;
    }
}

然后就是创建索引数组。每个正方形由两个三角形组成，所以索引数组的大小为3*2*(xRange-1)*(zRange-1)。与上面生成顶点相同，生成索引时也从原点开始，不过每次存储的是两个三角形的顶点序号。

unsigned shortIndices[3*2*(xRange-1)*(zRange-1)];
 
int tempIndice = 0;
for(int row=0;row<(zRange-1); ++row)
{
    for(int col=0;col<(xRange-1); ++col)
    {
         Indices[tempIndice] = xRange*row + col;
         Indices[tempIndice+1] = xRange*row +col + 1;
         Indices[tempIndice+2] = xRange*(row+1)+ col;
 
         Indices[tempIndice+3] = xRange*(row+1)+ col;
         Indices[tempIndice+4] = xRange*row +col + 1;
         Indices[tempIndice+5] = xRange*(row+1)+ col + 1;
                 
         tempIndice += 6;
    }
}

模型生成后还有工作要做，因为生成的模型比正方体大很多，为了显示模型全貌，需要调整可视距离。将CreateWindowSizeDependentResources中XMMatrixPerspectiveFovRH方法的参数由100.0f改成1000.0f。
另外，在Update方法中，摄像机的位置和焦点也要调整，而且这次不需要模型随时间旋转，所以固定旋转角度为0度，代码如下。

XMVECTOR eye =XMVectorSet(0, 30.0f, 0, 0.0f);
XMVECTOR at =XMVectorSet(50.0f, -0.1f, 50.0f, 0.0f);
XMVECTOR up =XMVectorSet(0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
 
XMStoreFloat4x4(&m_constantBufferData.view,XMMatrixTranspose(XMMatrixLookAtRH(eye, at, up)));
XMStoreFloat4x4(&m_constantBufferData.model,XMMatrixTranspose(XMMatrixRotationY(0.0f)));

按F5运行查看效果，如图3。



静态的模型看上去没什么感觉，可以通过移动摄像机的位置，简单模拟飞过整个区域的效果，这样感觉好些。只需要添加一个随时间变化的变量flyPos来更新摄像机的位置，焦点坐标同时改变是为了保持视线方向不变。

float flyPos = timeTotal * 5;
XMVECTOR eye =XMVectorSet(flyPos, 30.0f, flyPos, 0.0f);
XMVECTOR at =XMVectorSet(50.0f + flyPos, -0.1f, 50.0f + flyPos, 0.0f);

虽然只是一个简单粗糙的山峰河谷模型实现，在编写过程中还是遇到点问题，尤其是寻找一个合适的摄像机位置和焦点。不过通过实现这个模型，对DirectX的三维空间和工作原理有了更深的体会。