Direct-X学习笔记--纹理映射

一.介绍

之前学习了如何绘制物体，还画了个DX自带的茶壶，然而这个东东并不怎么好看....离我们现实的物体简直相隔千里。

仅仅能说像美术他们用来写生的模型...那么要怎么样才干让我们的东西看起来更像真实的物体呢？这个就要用到今天学习的纹理映射技术了...

纹理映射（Texture Mapping），又称纹理贴图。是将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中的像素的过程。简单来说。就是把一幅图像贴到三维物体的表面上来增强真实感，能够和光照计算、图像混合等技术结合起来形成很多很美丽的效果。

总之。纹理映射就是我们用一幅2D图片贴在3D物体上。让物体表面呈现为2D图片的样子，使物体看起来更加真实。

我们一般把纹理映射所使用的2D图像称作纹理贴图。Direct3D支持多种的纹理贴图，比方有.bmp、.dds、.dib、.png以及.tga等等，为了提高程序使用纹理的效率，通常使用边长为2的N次方幂的正方形图片。

介绍就这么多，開始动手。

二.过程

创建纹理贴图分为四个步骤：定点的定义，定点的訪问。纹理的创建，纹理的启用

1.顶点的定义：

在使用定点缓存或者索引缓存画图的时候。我们定义过定点，只是当时的定点是仅仅包含了坐标和顶点的颜色，在这里。我们就不须要定义定点的颜色了。由于绘制物体的颜色会由纹理的颜色来确定。我们仅仅须要在定义坐标的时候，再加入一个纹理坐标(u,v)就可以。

struct stVertex
{
float _x, _y, _z;		//位置坐标
float _u, _v;			//纹理坐标

stVertex(float x, float y, float z, float u, float v) : _x(x), _y(y), _z(z), _u(u), _v(v){}
stVertex(){}
};

定义灵活顶点的格式：

#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_TEX1)

这样，我们的顶点格式就定义好啦！

2.顶点的訪问：

与顶点缓冲画图一样，定义过定点之后，须要给定点赋值。这次我们赋值坐标之后，还要给纹理坐标赋值：比如：

vertex[0] = stVertex(-10.0f,  10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);

当然，其它的步骤与之前一样，也须要锁住缓冲区再操作，然后还要解锁。

3.纹理的创建：

这里就是我们的新内容啦，创建纹理一般使用这么一个函数：D3DXCreateTextureFromFile

有三个參数。第一个为D3D设备接口指针，第二个为纹理图片的路径名。第三个为纹理的指针。

比如：

D3DXCreateTextureFromFile(g_pDevice, TEXT("texture.png"), &g_pTexture);

4.纹理的启用：
创建好了纹理，我们就能够在绘制的时候使用啦，使用纹理非常easy，在绘制物体之前，使用SetTexture函数就可以：

函数有两个參数。第一个为纹理是哪一层，我们知道，一共能够创建8层纹理。所以这个參数的取值就为0-7啦。第二个就是我们的纹理指针啦。

g_pDevice->SetTexture(0, g_pTexture);

三.样例

以下是一个完整的样例： 我们通过索引缓存画图，绘制一个立方体：

没有加纹理之前是介个样子滴：


然后我们使用一个砖墙的纹理图片，加上纹理之后效果棒棒哒：



以下是纹理创建的完整的代码：

// D3DDemo.cpp : 定义应用程序的入口点。

//

#include "stdafx.h"
#include "D3DDemo.h"

#define MAX_LOADSTRING 100

// 全局变量:
HINSTANCE hInst;								// 当前实例
TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING];					// 标题栏文本
TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING];			// 主窗体类名

// 此代码模块中包括的函数的前向声明:
HWND                g_hWnd;
ATOM				MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
BOOL				InitInstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK	WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

//---------改造3D窗体须要的内容------------
LPDIRECT3D9 g_pD3D = NULL; //D3D接口指针
LPDIRECT3DDEVICE9 g_pDevice = NULL;//D3D设备指针
LPDIRECT3DTEXTURE9 g_pTexture = NULL;//D3D纹理接口对象

//------------绘制图形步骤1.定义灵活顶点格式
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_TEX1)//坐标为经过变换的屏幕坐标，顶点的颜色

//------------绘制图形步骤2.依据上面定义的顶点格式。创建一个顶点的结构体
struct stVertex
{
float _x, _y, _z;		//位置坐标
float _u, _v;			//纹理坐标

stVertex(float x, float y, float z, float u, float v) : _x(x), _y(y), _z(z), _u(u), _v(v){}
stVertex(){}
};

//----------绘制图形步骤3.声明一个顶点缓冲区指针&一个索引缓冲区指针
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVB = NULL;
LPDIRECT3DINDEXBUFFER9 g_pIB = NULL;

//初始化顶点缓冲区
void initVB()
{
//----------绘制图形步骤4.定义一个结构体数组用来给每一个顶点赋值
//数组中存储当前程序中顶点的数据

stVertex vertex[24];

// 正面顶点数据
vertex[0] = stVertex(-10.0f,  10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
vertex[1] = stVertex( 10.0f,  10.0f, -10.0f, 1.0f, 0.0f);
vertex[2] = stVertex( 10.0f, -10.0f, -10.0f, 1.0f, 1.0f);
vertex[3] = stVertex(-10.0f, -10.0f, -10.0f, 0.0f, 1.0f);

// 背面顶点数据
vertex[4] = stVertex( 10.0f,  10.0f, 10.0f, 0.0f, 0.0f);
vertex[5] = stVertex(-10.0f,  10.0f, 10.0f, 1.0f, 0.0f);
vertex[6] = stVertex(-10.0f, -10.0f, 10.0f, 1.0f, 1.0f);
vertex[7] = stVertex( 10.0f, -10.0f, 10.0f, 0.0f, 1.0f);

// 顶面顶点数据
vertex[8]  = stVertex(-10.0f, 10.0f,  10.0f, 0.0f, 0.0f);
vertex[9]  = stVertex( 10.0f, 10.0f,  10.0f, 1.0f, 0.0f);
vertex[10] = stVertex( 10.0f, 10.0f, -10.0f, 1.0f, 1.0f);
vertex[11] = stVertex(-10.0f, 10.0f, -10.0f, 0.0f, 1.0f);

// 底面顶点数据
vertex[12] = stVertex(-10.0f, -10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
vertex[13] = stVertex( 10.0f, -10.0f, -10.0f, 1.0f, 0.0f);
vertex[14] = stVertex( 10.0f, -10.0f,  10.0f, 1.0f, 1.0f);
vertex[15] = stVertex(-10.0f, -10.0f,  10.0f, 0.0f, 1.0f);

// 左側面顶点数据
vertex[16] = stVertex(-10.0f,  10.0f,  10.0f, 0.0f, 0.0f);
vertex[17] = stVertex(-10.0f,  10.0f, -10.0f, 1.0f, 0.0f);
vertex[18] = stVertex(-10.0f, -10.0f, -10.0f, 1.0f, 1.0f);
vertex[19] = stVertex(-10.0f, -10.0f,  10.0f, 0.0f, 1.0f);

// 右側面顶点数据
vertex[20] = stVertex( 10.0f,  10.0f, -10.0f, 0.0f, 0.0f);
vertex[21] = stVertex( 10.0f,  10.0f,  10.0f, 1.0f, 0.0f);
vertex[22] = stVertex( 10.0f, -10.0f,  10.0f, 1.0f, 1.0f);
vertex[23] = stVertex( 10.0f, -10.0f, -10.0f, 0.0f, 1.0f);

//----------绘制图形步骤5.为定点缓冲区分配内存。并将数组中的顶点值复制到顶点缓冲区中
//通过设备指针来创建顶点缓冲区。用来存储顶点数据
g_pDevice->CreateVertexBuffer(
sizeof(vertex),					//顶点缓冲区大小
D3DUSAGE_WRITEONLY,				//顶点缓冲区作用
D3DFVF_CUSTOMVERTEX,			//通知系统顶点格式
D3DPOOL_MANAGED,				//顶点缓冲区存储位置，此处表示由系统处理
&g_pVB,							//返回顶点缓冲区指针
NULL							//系统保留參数。NULL
);

void* pVertices = NULL;

//锁定顶点缓冲区，向当中拷贝数据
g_pVB->Lock(
0,								//锁定的偏移量
sizeof(vertex),					//锁定的大小
&pVertices,						//锁定之后存储空间
0								//锁定的标识，0
);

//将数组中的内容复制到缓冲区中
memcpy(pVertices, vertex, sizeof(vertex));

//解锁
g_pVB->Unlock();

}

//初始化索引缓冲区
void initIB()
{
//创建索引缓冲区
g_pDevice->CreateIndexBuffer(
48 * sizeof(WORD),      //缓冲区大小
0,						//缓冲区属性
D3DFMT_INDEX16,			//索引大小，一般採用16位
D3DPOOL_DEFAULT,		//存储位置，默觉得显卡缓存
&g_pIB,					//索引缓冲区指针的指针
NULL					//保留參数。NULL就可以
);

WORD *pIndices = NULL;
//锁缓冲区
g_pIB->Lock(0, 0, (void**)&pIndices, 0);
//拷贝数据

// 正面索引数据
pIndices[0] = 0; pIndices[1] = 1; pIndices[2] = 2;
pIndices[3] = 0; pIndices[4] = 2; pIndices[5] = 3;

// 背面索引数据
pIndices[6] = 4; pIndices[7]  = 5; pIndices[8]  = 6;
pIndices[9] = 4; pIndices[10] = 6; pIndices[11] = 7;

// 顶面索引数据
pIndices[12] = 8; pIndices[13] =  9; pIndices[14] = 10;
pIndices[15] = 8; pIndices[16] = 10; pIndices[17] = 11;

// 底面索引数据
pIndices[18] = 12; pIndices[19] = 13; pIndices[20] = 14;
pIndices[21] = 12; pIndices[22] = 14; pIndices[23] = 15;

// 左側面索引数据
pIndices[24] = 16; pIndices[25] = 17; pIndices[26] = 18;
pIndices[27] = 16; pIndices[28] = 18; pIndices[29] = 19;

// 右側面索引数据
pIndices[30] = 20; pIndices[31] = 21; pIndices[32] = 22;
pIndices[33] = 20; pIndices[34] = 22; pIndices[35] = 23;

//解锁
g_pIB->Unlock();
}

void onCreatD3D()
{
g_pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);
if (!g_pD3D)
return;

//检測硬件设备能力的方法
/*D3DCAPS9 caps;
ZeroMemory(&caps, sizeof(caps));
g_pD3D->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps);*/

//获得相关信息，屏幕大小，像素点属性
D3DDISPLAYMODE d3ddm;
ZeroMemory(&d3ddm, sizeof(d3ddm));

g_pD3D->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, &d3ddm);

//设置全屏模式
D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));
/*d3dpp.Windowed = false;
d3dpp.BackBufferWidth = d3ddm.Width;
d3dpp.BackBufferHeight = d3ddm.Height;*/

d3dpp.Windowed = true;
d3dpp.BackBufferFormat = d3ddm.Format;
d3dpp.BackBufferCount = 1;

d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;//交换后原缓冲区数据丢弃

//是否开启自己主动深度模板缓冲
d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
//当前自己主动深度模板缓冲的格式
d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;//每一个像素点有16位的存储空间。存储离摄像机的距离

g_pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, g_hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pDevice);

if (!g_pDevice)
return;

//设置渲染状态。设置启用深度值
g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, true);

//设置渲染状态，关闭灯光
g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, false);

//设置渲染状态，裁剪模式
g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE);

//g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE) ;

}

void createTexture()
{
//通过文件名称创建纹理
D3DXCreateTextureFromFile(g_pDevice, TEXT("texture.png"), &g_pTexture);
}

void onInit()
{
//初始化D3D
onCreatD3D();

//初始化顶点缓冲区
initVB();
//初始化索引缓冲区
initIB();
//创建纹理
createTexture();
}

void onDestroy()
{
if (!g_pDevice)
g_pDevice->Release();
g_pDevice = NULL;
}

void onLogic(float fElapsedTime)
{

}

void Transform()
{
//WorldTransform:世界变换
D3DXMATRIXA16 matWorld;
//生成绕Y轴旋转矩阵，存储于矩阵中
D3DXMatrixRotationY(
&matWorld,		        //输出矩阵
timeGetTime()/150.0f	//角度
);
g_pDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &matWorld);

//ViewTransform：取景变换

D3DXVECTOR3 vEyePt(0.0f, 0.0f, -100.0f);		//摄像机世界坐标
D3DXVECTOR3 vLookatPt(0.0f, 0.0f, 0.0f);	//观察点世界坐标
D3DXVECTOR3 vUpVec(0.0f, 1.0f, 0.0f);		//摄像机的上向量，通常为（0.0f, 1.0f, 0.0f）
D3DXMATRIXA16 matView;						//View变换的矩阵
//依据上面的结果计算出矩阵，存入矩阵中
D3DXMatrixLookAtLH(&matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec);
//进行取景变换
g_pDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matView);

//ProjectionTransform：投影变换

D3DXMATRIXA16 matProj;					//投影变换矩阵
//生成投影变换矩阵，存入上面的矩阵中
D3DXMatrixPerspectiveFovLH(
&matProj,	     //输出结果矩阵
D3DX_PI / 4,	 //视域角度，一般为PI/4
1.0f,			 //显示屏的长宽比
1.0f,			 //视截体中近截面距离摄像机的位置
100.0f			 //视截体中远截面距离摄像机的位置
);
//进行投影变换
g_pDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProj);

//ViewportTransform:视口变换
D3DVIEWPORT9 vp = {
0,			    //视口的左上角X坐标
0,				//视口的左上角Y坐标
800,			//视口的宽度
500,			//视口的高度
0,			    //深度缓存中的最小深度值
1				//深度缓存中的最大深度值
};
g_pDevice->SetViewport(&vp);
}

void onRender(float fElasedTime)
{
//前两个參数是0和NULL时。清空整个游戏窗体的内容（清的是后台）
//第三个是清除的对象：前面表示清除颜色缓冲区，后面表示清除深度缓冲区,D3DCLEAR_STENCIL清空模板缓冲区
g_pDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET|D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(0,100,100), 1.0f, 0);

g_pDevice->BeginScene();

Transform();

//----------绘制图形步骤6.设置数据源。设置灵活顶点格式，绘制图元

//设置数据流来源
g_pDevice->SetStreamSource(
0,						//数据流管道号（0-15）
g_pVB,					//数据来源
0,						//数据流偏移量
sizeof(stVertex)		//每一个数据的字节数大小
);

//通知系统数据格式，以便解析数据
g_pDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);

////绘制图元
//g_pDevice->DrawPrimitive(
//	D3DPT_TRIANGLESTRIP,     //三角形列
//	0,						//起始点编号
//	15						//图元数量
//	);

//设置索引缓存
g_pDevice->SetIndices(g_pIB);

g_pDevice->SetTexture(0, g_pTexture);

//使用索引缓存绘制图形
g_pDevice->DrawIndexedPrimitive(
D3DPT_TRIANGLELIST, //三角形列
0,				    //顶点起点，从那个顶点開始做为索引
0,					//最小索引值。通常为0
24,					//索引顶点的个数
0,					//起点索引，从第几个索引处開始绘制图元
12					//图元个数
);

g_pDevice->EndScene();

g_pDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
}

int APIENTRY _tWinMain(_In_ HINSTANCE hInstance,
_In_opt_ HINSTANCE hPrevInstance,
_In_ LPTSTR    lpCmdLine,
_In_ int       nCmdShow)
{
UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);

// TODO: 在此放置代码。
MSG msg;
HACCEL hAccelTable;

// 初始化全局字符串
LoadString(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
LoadString(hInstance, IDC_D3DDEMO, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
MyRegisterClass(hInstance);

// 运行应用程序初始化:
if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
{
return FALSE;
}

hAccelTable = LoadAccelerators(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDC_D3DDEMO));

ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));
while (msg.message != WM_QUIT)
{
if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
else
{
static DWORD dwTime = timeGetTime();
DWORD dwCurrentTime = timeGetTime();
DWORD dwElapsedTime = dwCurrentTime - dwTime;
float fElapsedTime = dwElapsedTime * 0.001f;

//------------渲染和逻辑部分代码----------
onLogic(fElapsedTime);
onRender(fElapsedTime);
//-----------------------------------------
if (dwElapsedTime < 1000 / 60)
{
Sleep(1000/ 60 - dwElapsedTime);
}
dwTime = dwCurrentTime;
}
}

onDestroy();
return (int) msg.wParam;
}

//
//  函数: MyRegisterClass()
//
//  目的: 注冊窗体类。
//
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
{
WNDCLASSEX wcex;

wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);

wcex.style			= CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wcex.lpfnWndProc	= WndProc;
wcex.cbClsExtra		= 0;
wcex.cbWndExtra		= 0;
wcex.hInstance		= hInstance;
wcex.hIcon			= LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_D3DDEMO));
wcex.hCursor		= LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wcex.hbrBackground	= (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
wcex.lpszMenuName	= MAKEINTRESOURCE(IDC_D3DDEMO);
wcex.lpszClassName	= szWindowClass;
wcex.hIconSm		= LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL));

return RegisterClassEx(&wcex);
}

//
//   函数: InitInstance(HINSTANCE, int)
//
//   目的: 保存实例句柄并创建主窗体
//
//   凝视:
//
//        在此函数中，我们在全局变量中保存实例句柄并
//        创建和显示主程序窗体。

//
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{

hInst = hInstance; // 将实例句柄存储在全局变量中

g_hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);

if (!g_hWnd)
{
return FALSE;
}

SetMenu(g_hWnd, NULL);
ShowWindow(g_hWnd, nCmdShow);
UpdateWindow(g_hWnd);

onInit();

return TRUE;
}

//
//  函数: WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM)
//
//  目的: 处理主窗体的消息。

//
//  WM_COMMAND	- 处理应用程序菜单
//  WM_PAINT	- 绘制主窗体
//  WM_DESTROY	- 发送退出消息并返回
//
//
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND g_hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_KEYDOWN:
if (wParam == VK_ESCAPE)
PostQuitMessage(0);
break;
case WM_CLOSE:
DestroyWindow(g_hWnd);
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
default:
return DefWindowProc(g_hWnd, message, wParam, lParam);
}
return 0;
}