DirectDraw編程方法與技巧
添加時間：2006-10-18 出處：www.3DGameDev.org 作者：songtao
1 概 述
DirectX是Microsoft為軟件開發(fā)人員提供的一套精心設(shè)計的接口，用于開發(fā)高性能、實時的應(yīng)用程序。它以COM（component object modal）為基本結(jié)構(gòu)［1］，位于硬件和軟件之間，像gdi(graphics device interface)一樣提供了硬件無關(guān)的API(application programming interface)接口；它和GDI有一重要不同點：DirectX是一套底層的API接口，它提供了直接訪問硬件的能力，使得DirectX應(yīng)用程序能充分發(fā)揮硬件的威力。
DirectDraw是DirectX中提供直接操縱顯存、執(zhí)行硬件映射、硬件覆蓋及切換顯示頁等功能的組件。它不但兼容已有的Windows應(yīng)用程序和驅(qū)動程序，而且還兼容許多顯示卡：從簡單的SVGA到支持圖像剪裁、拉伸和非RGB格式圖像的高檔顯示卡。DirectDrawHAL(hardware－abstraction layer)抽象了顯示卡的硬件功能，以設(shè)備無關(guān)的方式提供了一些以前是設(shè)備相關(guān)的功能，如多顯示頁技術(shù)、訪問并控制顯示卡映射寄存器、支持3DZ-Buffer、支持Z－order硬件覆蓋、訪問圖像拉伸硬件，以及同時訪問標準顯存和控制顯存。正因為DirectDraw有這些優(yōu)點，現(xiàn)在許多基于Windows95/98/NT的游戲程序都使用了DirectDraw；而它的設(shè)備無關(guān)性使開發(fā)者擺脫了繁重的顯示卡接口工作，集中精力實現(xiàn)程序的主要功能。DirectX中的DDraw.dll實現(xiàn)了DirectDraw所需要的函數(shù)、對象及其接口。下面先介紹DirectDraw中主要的函數(shù)、對象和接口，然后再說明DirectDraw的使用方法。
2 DirectDraw中的函數(shù)、對象和接口簡介
DirectDraw包括一個代表顯示卡的主對象DirectDraw，由函數(shù)DirectDrawCreate創(chuàng)建，實現(xiàn)接口IDirectDraw和IDirectDraw2。如果機器上裝有多個顯示卡，可以為每個顯示卡創(chuàng)建一個DirectDraw對象。也可以創(chuàng)建多個DirectDraw對象，它們各自獨立并代表同一物理對象。IDirectDraw是為了和以前版本DirectX兼容而保留的接口，基于DirectX3以上版本的程序應(yīng)該使用IDirectDraw2。IDirectDraw2和IDirectDraw接口所包含的方法定義基本相同，但具體實現(xiàn)不同。DirectDraw對象主要用于創(chuàng)建其它3個對象：DirectDrawSurface、DirectDrawPalette、DirectDrawClipper。
DirectDrawSurface對象由函數(shù)IDirectDraw2::CreateSurface創(chuàng)建，代表顯存中一塊線性區(qū)域，實現(xiàn)接口IDirectDrawSurface和IDirectDrawSurface2。IDirectDrawSurface是為了和以前版本DirectX兼容而保留的接口，基于DirectX3以上版本的程序應(yīng)該使用IDirectDrawSurface2。二者的接口定義也基本相同。可以為一個DirectDraw對象創(chuàng)建多個IDirectDrawSurface對象，代表物理屏幕或邏輯屏幕，通過IDirectDrawSurface2::Flip、IDirectDrawSurface2::BltFast等方法切換顯示頁或映射部分屏幕內(nèi)容。
DirectDrawPalette對象由函數(shù)IDirectDraw2::CreatePalette創(chuàng)建，實現(xiàn)接口IDirectDrawPalette。它代表顯示卡的物理調(diào)色板，可以是16色或256色。每個DirectDrawPalette必須附著（attach）在一個DirectDrawSurface上，不同的DirectDrawSurface對象可以有不同的DirectDrawPalette。
DirectDrawClipper對象由函數(shù)IDirectDraw2::CreateClipper或DirectDrawCreateClipp
er創(chuàng)建，實現(xiàn)接口IDirectDrawClipper。DirectDraw用它來處理屏幕的剪貼。它常用于在Window模式（與全屏模式相對應(yīng)）下運行的DirectDraw程序，在使用前也必須被附著在一個DirectDrawSurface上。
3 DirectDraw程序一般工作過程
和一般的Windows程序［2］一樣，DirectDraw程序要先創(chuàng)建一個主窗口，然后進行DirectDraw的初始化：創(chuàng)建所需要的對象，設(shè)置程序的工作模式，建立必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在初始化工作完成后，就可以在主窗口的消息循環(huán)中根據(jù)用戶的輸入調(diào)用相應(yīng)對象的方法。
3．1 初始化DirectDraw
3．1．1 創(chuàng)建DirectDraw對象
首先調(diào)用DirectDrawCreate創(chuàng)建代表某個顯示卡的DirectDraw對象：
ddres=DirectDrawCreate(NULL,&lpDD,NULL);
DirectDrawCreate的第一項參數(shù)是代表顯示卡驅(qū)動程序的GUID（globally unique identifier），若為NULL則表示采用系統(tǒng)默認的驅(qū)動程序。第二項參數(shù)是IDirectDraw接口類型指針的地址，用于接收指向由DirectDrawCreate所創(chuàng)建對象的指針。這個指針不需應(yīng)用程序預先分配內(nèi)存。DirectDrawCreate成功時會調(diào)用AddRef將對象的引用計數(shù)加1。如果要知道系統(tǒng)中所有驅(qū)動程序的GUID，可以調(diào)用DirectDrawEnumerate，它接收兩個參數(shù)：回調(diào)函數(shù)的地址和傳給回調(diào)函數(shù)的自定義數(shù)據(jù)的地址，其工作方式和Win32 API Enum Windows類似。
3．1．2 設(shè)置DirectDraw的工作模式
創(chuàng)建DirectDraw對象后應(yīng)該馬上設(shè)置DirectDraw對象的工作模式：
ddres=lpDD→SetCooperativeLevel(hWnd,DDSCL＿EXCLUSIVE|DDSCLFUL＿LSCREEN);
SetCooperativeLevel的第一個參數(shù)是和DirectDraw對象關(guān)聯(lián)的窗口句柄，一般是程序主窗口的句柄；第二個參數(shù)指明了DirectDraw對象的工作模式。DirectDraw對象有兩種工作模式：普通模式（Windowedmode，參數(shù)DDSCL＿NORMAL）和獨占模式（Full＿Screen mode，參數(shù)DDSCL＿EXCLUSIVE）。普通模式下DirectDraw和普通Windows程序的區(qū)別不大，主要是DirectDraw程序可以隨心所欲地讀取整個屏幕的內(nèi)容或在屏幕的任意位置輸出，而其它的Windows程序毫無察覺。獨占模式就是游戲“紅色警報”和“赤壁”所采用的方式，并必須和全屏模式（參數(shù)DDSCL＿FULLSCREEN）聯(lián)用，此時程序的主窗口被擴展為整個屏幕。其它應(yīng)用程序都成為后臺程序，使用Alt+Tab鍵可以在程序間切換。
3．1．3 得到IDirectDraw2類型的接口
接下來利用COM的重要方法QueryInterface，通過IDirectDraw接口得到一個IDirectDraw2類型的接口。QueryInterface成功時會將對象的引用計數(shù)加1，而我們也不再需要IDirectDraw接口，因此這里調(diào)用IDirectDraw::Release將對象的引用計數(shù)減1，也即釋放先前得到的IDirectDraw接口。
3．1．4 根據(jù)需要切換屏幕顯示模式
如果DirectDraw的工作模式設(shè)定為全屏獨占模式，則可以根據(jù)需要切換屏幕顯示模式：
ddres=lpDD2→SetDisplayMode(800,600,16);
SetDisplayMode的前兩個參數(shù)是屏幕的橫、縱分辨率，最后一個是每個像素點的顏色位數(shù)。上例將屏幕設(shè)為800×600，16位色。
3．1．5 創(chuàng)建DirectDrawSurface對象并得到IDirectDrawSurface2接口
創(chuàng)建DirectDraw對象后，下一步調(diào)用IDirectDraw2::CreateSurface創(chuàng)建代表物理屏幕或邏輯屏幕的DirectDrawSurface對象。IDirectDraw2::CreateSurface的第一個參數(shù)是DDSURFACEDESC結(jié)構(gòu)的地址，第二個參數(shù)是一個IDirectDrawSurface接口類型的指針地址，第三個參數(shù)必須是NULL。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DDSURFACEDESC包含了創(chuàng)建DirectDrawSurface所需信息。在得到一個IDirectDrawSurface類型接口后，仍使用QueryInterface得到一個IDirectDrawSurface2類型的接口，并釋放先前得到的IDirectDrawSurface接口：
／／Get the IDirectDrawSurface2interface.
LPDIRECTDRAWSURFACE2lpDDSPrimary=NULL；
ddres=lpDDSPrimaryTemp>QueryInterface(IID＿IDirectDrawSurface2,(LPVOID)&lpDDSPrimary；
lpDDSPrimaryTemp→Release()；
上面得到的lpDDSPrimary指向代表物理屏幕的對象。還需調(diào)用IDirectDrawSurface2::GetAttachedSurface得到指向創(chuàng)建時附帶的代表相關(guān)邏輯屏幕的對象指針。至此，DirectDraw初始化工作完成。
3．2 使用DirectDraw
3．2．1 使用GDI函數(shù)向物理屏幕或邏輯屏幕輸出
調(diào)用IDirectDrawSurface2::GetDC可得代表某個屏幕的設(shè)備描述表的句柄，使用GDI函數(shù)輸出，最后調(diào)用IDirectDrawSurface2::ReleaseDC釋放句柄。為防止在對屏幕作圖期間其它應(yīng)用程序爭奪顯存，IDirectDrawSurface2::GetDC調(diào)用IDirectDrawSurface2::Lock得到Winl6 Lock。這意味著其它程序在該程序釋放Win16Lock前都不能訪問GDI和USER資源。IDirectDrawSurface2::ReleaseDC調(diào)用IDirectDrawSurface2::Unlock釋放Win16 Lock。于是，在調(diào)用IDirectDrawSurface2::GetDC和IDirectDrawSurface2::ReleaseDC期間，Windows將被掛起。因此，應(yīng)用程序應(yīng)盡量縮短這一對函數(shù)調(diào)用之間的間隔時間，而且調(diào)試程序也無法跟蹤這段時間內(nèi)執(zhí)行的操作。
3．2．2 交替切換物理屏幕和邏輯屏幕或執(zhí)行屏幕內(nèi)容的映射
準備好內(nèi)存中的邏輯屏幕后，可以調(diào)用IDirectDrawSurface2::Flip方法切換物理屏幕和邏輯屏幕，也可調(diào)用IDirectDrawSurface2::BltFast、IDirectDrawSurface2::Blt等方法執(zhí)行部分屏幕內(nèi)容的映射。一般情況下程序采用異步方式，在顯示卡硬件執(zhí)行切換動作的同時準備下一頁屏幕，使CPU和顯示卡硬件并行，提高整體執(zhí)行速度。
使用Flip切換物理屏幕和邏輯屏幕后，原指向物理屏幕的指針仍然指向物理屏幕，原指向邏輯屏幕的指針仍然指向邏輯屏幕，即指針所指內(nèi)容也被交換了，便于程序操縱各個屏幕而不至于混淆。
3．2．3 釋放DirectDraw對象
程序結(jié)束之前要釋放所創(chuàng)建的DirectDraw對象。這只要在相應(yīng)接口上調(diào)用Release方法即可。
4 使用DirectDraw的技巧和注意事項
4．1 檢查方法的返回值
正確執(zhí)行DirectDraw方法時都返回DDOK。且其值是零。返回其它值表明發(fā)生了某種錯誤。一般地，程序應(yīng)檢查這些返回值以決定是否出錯。
4．2 檢查Flip和Blt的狀態(tài)
如果在Flip或Blt操作的返回值是DDERR＿WASSTILLDRAWING情況，為提高效率，DirectDraw提供了IDirectDrawSurface2::GetFlipStatus和IDirectDrawSurface2::GetBltStatus方法。它們能立即返回當前的Flip和Blt狀態(tài)，于是應(yīng)用程序可以在上一操作完成之前執(zhí)行某些其他的任務(wù)。
4．3 在位圖映射中使用ColorKey
ColorKey是一種或幾種顏色的集合，用于在位圖映射操作中區(qū)分前景色和背景色。ColorKey包括兩種：Source color key和Destination color key。前者是指源位圖中代表透明色的顏色，在執(zhí)行映射操作時將不被映射到目標位圖上；后者是指目標位圖中將被源位圖中相應(yīng)位置顏色取代的顏色，如果目標位圖指定了Destination color key，則只有這些指定的顏色被替換。可以在創(chuàng)建DirectDrawSurface對象時指定Color Key；也可使用方法IDirectDrawSurface2::GetColorKey和IDirectDrawSurface2::SetColorKey以獲取和設(shè)置已有的DirectDrawSurface對象的ColorKey。
4．4 GDI重定向
由于GDI在Windows系統(tǒng)啟動時先于DirectDraw被裝入，而DirectDraw工作時又繞過了GDI，因此GDI不知道DirectDraw對物理屏幕所進行的操作。即使DirectDraw調(diào)用了Flip方法將先前的物理屏幕切換為邏輯屏幕，如不采取措施，GDI將仍然向切換后的邏輯屏幕上輸出。如果DirectDraw程序擁有菜單、滾動條等由GDI負責繪制的元素，那么在Flip完成后這些元素就會成為不可見，而在對應(yīng)的邏輯屏幕被切換成物理屏幕時又會顯示出來。為避免屏幕閃爍，DirectDraw提供了IDirectDraw2::GetGDISurface，用于確定當前被GDI認為是物理屏幕的DirectDrawSurface對象；以及IDirectDraw2::FlipToGDISurface，用于將GDI的輸出重新定向到當前的物理屏幕上。如果需要，可以在每次Flip操作后調(diào)用它，以保證屏幕正常。
4．5 在顯存中存放位圖
由于從顯存到顯存的映射比從系統(tǒng)內(nèi)存到顯存的映射快，所以經(jīng)常將需要映射的位圖存放在顯存中以提高速度。大多數(shù)顯示卡在存放了物理屏幕和相關(guān)邏輯屏幕之外還有足夠的內(nèi)存可以用來存放位圖。可以調(diào)用IDirectDraw2::GetCaps檢查顯存；在創(chuàng)建DirectDrawSurface對象時可以通過結(jié)構(gòu)DDSURFACEDESC中的DDSCAPS域指定該對象存在于顯存或系統(tǒng)內(nèi)存中。如果指定在顯存中創(chuàng)建對象，而顯存又沒有地方容納該對象，IDirectDraw2::CreateSurface會返回錯誤信息DDERR＿OUTOFVIDEOMEMORY。如果沒有指定創(chuàng)建的位置，DirectDraw總是盡量利用空閑的顯存。
4．6 檢查硬件的性能
雖然DirectDraw通過HAL和HEL屏蔽了硬件的具體特性，但應(yīng)用程序也需根據(jù)硬件的不同性能來改變自身的執(zhí)行方式。利用IDirectDraw2::GetCaps方法可以得到有關(guān)硬件性能的詳細信息。
4．7 保持主窗口的消息循環(huán)暢通
在調(diào)用SetCooperativeLevel設(shè)置DirectDraw的工作模式時，應(yīng)用程序為DirectDraw指定了主窗口。由于DirectDraw直接操縱硬件可能導致死機，因此DirectDraw在后臺監(jiān)視主窗口的消息循環(huán)，當消息循環(huán)長時間沒有反應(yīng)時，DirectDraw就釋放所有的資源，結(jié)束應(yīng)用程序的執(zhí)行。所以DirectDraw程s序應(yīng)該注意避免長時間封鎖消息循環(huán)。