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            天行健 君子當(dāng)自強(qiáng)而不息

            繪制流水線(1)

            這次主題是渲染管線。它是用來創(chuàng)建為3D世界進(jìn)行幾何描述的2D圖形并設(shè)定一個虛擬照相機(jī)確定這個世界中哪一部分將被透視投影到屏幕上。

            \

            2.1表現(xiàn)模型

            一個場景是多個物體或模型的集合。一個物體可以用三角形網(wǎng)格(triangle mesh)來近似表示,如圖2.2所示。由三角形網(wǎng)格建立一個物體,我們稱之為建模。3D世界中最基本的圖元就是三角形,但是Direct3D也支持點圖元和線圖元但我們都不常用到。

             

             

            一個多邊形的兩邊相交的點叫做頂點。為了描述一個三角形,我們通常指定三個點的位置來對應(yīng)三角形的三個頂點(如圖2.3),這樣我們就能夠很明確的表示出這個三角形了。

             

            2.1.1 頂點格式

            我們以前定義的點在數(shù)學(xué)上來說是正確的,但是當(dāng)我們在Direct3D環(huán)境中使用它的時候就會覺得很不完善。這是因為在Direct3D中的頂點包含了許多附加的屬性,而不再單純的只有空間位置的信息了。例如:一個頂點可以有顏色和法線向量屬性。Direct3D讓我們可以靈活的構(gòu)造自己的頂點格式。換句話說,我們可以自己定義頂點的成員。

            為了創(chuàng)建一個自定義的頂點結(jié)構(gòu),我們首先要創(chuàng)建一個包含能存放我們選擇的頂點數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。例如,下面我們舉出兩種不同頂點數(shù)據(jù)類型的例子,一種包含了位置和顏色信息,第二種則包含了位置,法線向量,紋理坐標(biāo)信息。

             

            struct ColorVertex

            {

                   float _x, _y, _z; // 位置

                   DWORD _color; // 顏色

            };

             

            struct NormalTexVertex

            {

                   float _x, _y, _z; // 位置

                   float _nx, _ny, _nz; // 法線向量

                   float _u, _v; // 紋理坐標(biāo)

            };

            一旦我們有了完整的頂點格式,我們就要使用靈活頂點格式(FVF)的組合標(biāo)志來描述它。例如第一個頂點結(jié)構(gòu),我們要使用如下的頂點格式:

            #define FVF_COLOR (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE)

            上面的頂點結(jié)構(gòu)表明它包含位置和顏色屬性。

             

            而第二種結(jié)構(gòu)則要使用:

            #define FVF_NORMAL_TEX (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1)

            上面的頂點結(jié)構(gòu)表明它包含了位置,法線向量,紋理坐標(biāo)的屬性(這些常量是D3D內(nèi)置的)。

             

            有一點要注意,你的標(biāo)志的順序必須要和你的頂點結(jié)構(gòu)的順序一一對應(yīng)。如果想知道所有的D3DFVF標(biāo)志,請查閱SDK文檔。

             

            2.1.2 三角形

            三角形是構(gòu)建3D物體的基本圖形。為了構(gòu)造物體,我們創(chuàng)建了三角形列表(triangle list)來描述物體的形狀和輪廓。三角形列包含了我們將要畫的每一個三角形的數(shù)據(jù)信息。例如為了構(gòu)造一個矩形,我們把它分成兩個三角形,如圖2.4所示,最后指定每個三角形的頂點。

             

             

            Vertex rect[6] = {v0, v1, v2, // 三角形0

                                        v0, v2, v3}; // 三角形1

            注意:指定三角形頂點的順序是很重要的,將會按一定順序環(huán)繞排列。

             

            2.1.3 索引

            3D物體中的三角形經(jīng)常會有許多共用頂點。如圖2.4所表示的矩形。雖然現(xiàn)在僅有兩個點被重復(fù)使用,但是當(dāng)要表現(xiàn)一個更精細(xì)更復(fù)雜的模型的時候,重復(fù)的頂點數(shù)將會變得很大。例如圖2.5所示的立方體,僅有八個頂點,但是當(dāng)用三角形列表示它的時候,所有的點都被重復(fù)使用。

             

             

            為了解決這個問題,我們引入索引(indices)這個概念。它的工作方式是:我們創(chuàng)建一個頂點列表和一個索引列表(index list)。頂點列表包含所有不重復(fù)的頂點,索引列中則用頂點列中定義的值來表示每一個三角形的構(gòu)造方式。回到那個矩形的示例上來,它的頂點列表的構(gòu)造方式如下:

            Vertex vertexList[4] = {v0, v1, v2, v3};

             

            索引列表則定義頂點列中的頂點是如何構(gòu)造這兩個三角形的:

            WORD indexList[6] = {0, 1, 2, //三角形0

                                        0, 2, 3}; //三角形1

            也就是說,用頂點列表中的0(vertexList[0])、1(vertexList[1])和2(vertexList[2])頂點構(gòu)成三角形0;用頂點列表中的0(vertexList[0])、2(vertexList[2])和3(vertexList[3])頂點構(gòu)成三角形1。

             

            2.2虛擬照相機(jī)

            照相機(jī)確定3D世界中的哪部分是可見的,因而需要將哪部分轉(zhuǎn)換為2D圖形。在3D世界中照相機(jī)被放置和定向,并且定義其可視體,圖2.6展示了我們的照相機(jī)模型。

            可視體是由可視角度和前裁剪面(Near Plane)與后裁剪面(Far Plane)定義的一個平截頭體。之所以要選擇平截頭體構(gòu)造可視體,是因為我們的顯示器都是矩形的。在可視體中不能被看見的物體都會被刪除,刪除這種數(shù)據(jù)的過程就叫做“裁剪”。

            投影窗口(Projection Window)是可視體內(nèi)的3D幾何圖形投影生成的用來顯示3D場景的2D圖像的2D區(qū)域。重要的是要知道,我們使用min=(-1,-1)和max=(1,1)來定義投影窗口的大小。

            為了簡化繪制,我們使前裁剪面與投影窗口在同一平面上。并且,注意Direct3D中定義的投影平面(即投影窗口所在的平面)是Z = 1的平面。


            posted on 2008-03-13 19:18 lovedday 閱讀(1175) 評論(1)  編輯 收藏 引用

            評論

            # re: 繪制流水線(1)[未登錄] 2009-07-21 12:30

            請問,可視體為什么要有兩個裁剪面  回復(fù)  更多評論   

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