一旦我們描述幾何學(xué)上的3D場(chǎng)景和設(shè)置了虛擬照相機(jī)，我們要把這個(gè)場(chǎng)景轉(zhuǎn)換成2D圖象顯示在顯示器上。這一系列必須完成的操作就叫做渲染管線。圖2.7展示了一個(gè)簡(jiǎn)化的渲染管線，隨后將詳細(xì)解釋圖中的每一部分。
渲染管線中的許多級(jí)都是從一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)的幾何變換。這些變換都通過(guò)矩陣變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。Direct3D為我們進(jìn)行變換計(jì)算并且如果顯卡支持硬件變換的話那就更有利了。使用Direct3D進(jìn)行矩陣變換，我們唯一要做的事就是提供從一個(gè)系統(tǒng)變換到另一個(gè)系統(tǒng)的變換矩陣就可以了。我們使用IDirect3DDevice9::SetTranform方法提供變換矩陣。它輸入一個(gè)表示變換類型的參數(shù)和一個(gè)變換矩陣。如圖2.7所示，為了進(jìn)行一個(gè)從自身坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的變換，我們可以這樣寫：
|
Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &worldMatrix);
|
2.3.1自身坐標(biāo)系（Local
Space）
自身坐標(biāo)系又叫做建模空間，這是我們定義物體的三角形列的坐標(biāo)系。自身坐標(biāo)系簡(jiǎn)化了建模的過(guò)程。在物體自己的坐標(biāo)系中建模比在世界坐標(biāo)系中直接建模更容易。例如，在自身坐標(biāo)系中建模不像在世界坐標(biāo)系中要考慮本物體相對(duì)于其他物體的位置、大小、方向關(guān)系。圖
2.8所示是一個(gè)在自身局部坐標(biāo)系中定義的茶壺。
2.3.2世界坐標(biāo)系（World
Space）
一旦我們構(gòu)造了各種模型，它們都在自己的自身坐標(biāo)系中，但是我們需要把它們都放到同一個(gè)世界坐標(biāo)系中。物體從自身坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系中的變換叫做世界變換。世界變換通常是用平移、旋轉(zhuǎn)、縮放操作來(lái)設(shè)置模型在世界坐標(biāo)系中的位置、大小、方向。世界變換就是通過(guò)各物體在世界坐標(biāo)系中的位置、大小和方向等相互之間的關(guān)系來(lái)建立所有物體。圖2.9所示是相對(duì)于世界坐標(biāo)系描述的幾個(gè)3D物體。
世界變換由一個(gè)矩陣表示，并且在Direct3D中調(diào)用IDirect3DDevice9::SetTransform方法設(shè)置它，記住將轉(zhuǎn)換類型設(shè)為D3DTS_WORLD。例如我們要在世界坐標(biāo)系中放置一個(gè)立方體定位在（-3，2，6）和一個(gè)球體定位在（5，0，-2），我們可以這樣寫程序：
|
//創(chuàng)建立方體的世界矩陣（一個(gè)平移矩陣）
D3DXMATRIX cubeWorldMatrix;
D3DXMatrixTranslation(&cubeWorldMatrix,
-3.0f, 2.0f, 6.0f);
//創(chuàng)建球體的世界矩陣（一個(gè)平移矩陣）
D3DXMATRIX
sphereWorldMatrix;
D3DXMatrixTranslation(&sphereWorldMatrix,
5.0f, 0.0f, -2.0f);
//
變換立方體，然后繪制它
Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &cubeWorldMatrix);
drawCube();
// draw the cube
//
因?yàn)榍蝮w使用一個(gè)不同的世界變換，我們必須更改世界矩陣為球體的，
//
如果不更改，球體將繪制在上一個(gè)世界矩陣的位置上（立方體的世界矩陣）
Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &sphereWorldMatrix);
drawSphere();
//
繪制球體
|
這是個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)例，沒有用到矩陣的旋轉(zhuǎn)和縮放。但是一般很多物體都需要進(jìn)行這些變換，不過(guò)這個(gè)例子也還是展示了世界變換是怎樣進(jìn)行的。
2.3.3視圖坐標(biāo)系（View
Space）
世界坐標(biāo)系中的幾何圖與照相機(jī)是相對(duì)于世界坐標(biāo)系而定義的，如圖2.10所示。然而在世界坐標(biāo)系中當(dāng)照相機(jī)是任意放置和定向時(shí)，投影和其它一些操作會(huì)變得困難或低效。為了使事情變得更簡(jiǎn)單，我們將照相機(jī)平移變換到世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)并把它的方向旋轉(zhuǎn)至朝向Z軸的正方向，當(dāng)然，世界坐標(biāo)系中的所有物體都將隨著照相機(jī)的變換而做相同的變換。這個(gè)變換就叫做視圖坐標(biāo)系變換（view
space transformation）。
視圖坐標(biāo)的變換矩陣可以通過(guò)如下的D3DX函數(shù)計(jì)算得到：
|
D3DXMATRIX
*D3DXMatrixLookAtLH(
D3DXMATRIX* pOut,
//
指向返回的視圖矩陣
CONST D3DXVECTOR3*
pEye, //
照相機(jī)在世界坐標(biāo)系的位置
CONST D3DXVECTOR3*
pAt, //
照相機(jī)在世界坐標(biāo)系的目標(biāo)點(diǎn)
CONST D3DXVECTOR3*
pUp //
世界坐標(biāo)系的上方向(0,
1, 0)
);
|
pEye參數(shù)指定照相機(jī)在世界坐標(biāo)系中的位置，pAt參數(shù)指定照相機(jī)所觀察的世界坐標(biāo)系中的一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，pUp參數(shù)指定3D世界中的上方向，通常設(shè)Y軸正方向?yàn)樯戏较颍慈≈禐椋?，1，0）。
例如：假設(shè)我們要把照相機(jī)放在點(diǎn)（5，3，-10），并且目標(biāo)點(diǎn)為世界坐標(biāo)系的中點(diǎn)（0，0，0），我們可以這樣獲得視圖坐標(biāo)系變換矩陣：
|
D3DXVECTOR3 position(5.0f,
3.0f, –10.0f);
D3DXVECTOR3
targetPoint(0.0f, 0.0f, 0.0f);
D3DXVECTOR3 worldUp(0.0f,
1.0f, 0.0f);
D3DXMATRIX V;
D3DXMatrixLookAtLH(&V,
&position, &targetPoint, &worldUp);
|
視圖坐標(biāo)系變換也是通過(guò)IDirect3DDevice9::SetTransform來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只是要將變換類型設(shè)為D3DTS_VIEW，如下所示：
|
Device->SetTransform(D3DTS_VIEW, &V);
|
2.3.4背面消除（Backface
Culling）
一個(gè)多邊形有兩個(gè)表面，我們將一個(gè)標(biāo)為正面，一個(gè)為背面。通常，后表面總是不可見的，這是因?yàn)閳?chǎng)景中大多數(shù)物體是密封的。例如盒子、圓柱體、箱子、角色等，并且我們也不能把照相機(jī)放入物體的內(nèi)部。因此照相機(jī)永不可能看到多邊形的背面。這是很重要的，如果我們能看背面，那么背面揀選就不可能工作。
圖2.11表示了一個(gè)物體在視圖坐標(biāo)系中的正面。一個(gè)多邊形的邊都是面向照相機(jī)叫正面多邊形，而一個(gè)多邊形的邊都背對(duì)照相機(jī)叫背面多邊形。
由圖2.11可知，正面多邊形擋住了在它后面的背面多邊形，Direct3D將通過(guò)消除（即刪除多余的處理過(guò)程）背面多邊形來(lái)提高效率，這種方法就叫背面揀選。圖2.12展示了背面揀選之后的多邊形，從照相機(jī)的觀察點(diǎn)來(lái)看，仍將繪制相同的場(chǎng)景到后備表面，那些被遮住的部分無(wú)論如何都永遠(yuǎn)不會(huì)被看見的。
當(dāng)然，為了完成這項(xiàng)工作，Direct3D需要知道哪個(gè)多邊形是正面，哪個(gè)是背面。Direct3D中默認(rèn)頂點(diǎn)以順時(shí)針?lè)较颍ㄔ谟^察坐標(biāo)系中）形成的三角形為正面，以逆時(shí)針?lè)较蛐纬傻娜切螢楸趁妗?/p>
如果我們不想使用默認(rèn)繪制狀態(tài)，我們可以通過(guò)改變D3DRS_CULLMODE來(lái)改變渲染狀態(tài)：
|
Device->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, Value);
|
Value可以是如下一個(gè)值：
D3DCULL_NONE——完全不使用背面消除
D3DCULL_CW——消除順時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞的三角形
D3DCULL_CCW——消除逆時(shí)針?lè)较颦h(huán)繞的三角形，這是默認(rèn)值。