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實際上，地形網格不比三角形網格復雜，圖13.1.(a)所示，網絡的每個頂點指定了高度，格子模型用這種方式顯示從山脈到河流的平滑過渡。圖13.1 (b)，模擬自然地形。當然，我們可以用漂亮的紋理表現沙石地，綠色的山丘。圖13.1.(c)雪山效果。
我們使用高度圖去描述地形上的山丘、河流。高度圖是一個數組，數組中的每個成員指定地形頂點描述中的高度信息。我們經常把高度圖想像成一個矩陣，因為每個元素都一一對應于每個地形網格中的頂點。
當我們保存高度圖到磁盤上時，我們通常為高度圖的每個元素分配1個byte的內存，所以高度的范圍是0..255，0..255的范圍對于地形的高度之間保持平滑過渡是足夠用的。但為了在我們的程序中匹配3D世界中的物體，可能需要的范圍在0..255以外。例如，我們在3D世界中的測量單位是英尺，那么0..255的范圍對于表現任何有趣的東西是不夠的。因此，當我們讀取數據進應用程序時，給每個高度元素分配一個整型數（或浮點型），它允許我們很好的縮放0..255范圍之外的任何大小的物品。
高度圖有多種可能的圖形表示，其中之一是灰度圖(grayscale map)。較黑的值表示地形中較低的地方，較白的值表現地形中較高的地方。
13.1.1 創建高度圖（Heightmap）
高度圖不是用程序生成就是用圖像編輯器生成，比如：Adobe Photoshop。使用圖像編輯器大概是最容易的方法了。當你想生成地形時，可以交互式的可視化的創建。你可以利用圖像編輯器的功能，比如：過濾器，創建一個有趣的高度圖，圖13.3顯示了一個用Adobe Photoshop圖像編輯器的工具創建的金字塔形的高度圖。注意：當創建圖像時我們指定一個灰度圖類型。
一但你畫完了你的高度圖，你必須將它保存為一個8bit的RAW文件。RAW文件僅連續存儲了圖像中以字節為單位的每個像素的灰度值。我們的應用程序可以非常容易的讀這樣的圖像。你的軟件可能詢問你保存的RAW文件是有文件頭的還是沒有文件頭的。
注意：用RAW格式保存高度信息不是必須的；你可以用符合你需要的任何格式。RAW格式是我們能使用的的格式之一。我決定使用RAW格式是因為很多流行的圖像編輯器支持導出這種格式，而且應用程序讀取RAW文件的數據非常簡單。
13.1.2 讀取RAW文件
RAW文件與一段連續的bit內存塊沒什么分別。我們能用很簡單的方法讀取這段內存塊，注意：變量m_height_map是cTerrain類的一個成員：
bool cTerrain::read_raw_file(const string& filename)
{
// Restriction: RAW file dimensions must be >= to the dimension of the terrain.
// That is a 128x128 RAW file can only be used with a terrain constructed with at most
// 128x128 vertices.
vector<BYTE> height_map(m_num_vertices); // a height for each vertex
ifstream in_file(filename.c_str(), ios_base::binary);
if(in_file == NULL)
return false;
in_file.read((char*) &height_map[0], height_map.size());
in_file.close();
// copy BYTE vector to int vector
m_height_map.resize(m_num_vertices);
for(DWORD i = 0; i < height_map.size(); i++)
m_height_map[i] = height_map[i];
return true;
}
我們COPY一個bytes向量到一個整形向量，這樣做我們能夠縮放 [0,255]以外的高度。這個方法唯一限制是：RAW文件必須讀入至少與地形的頂點數一樣多的高度信息。因此，如果你讀取一個256x256的RAW文件，你的地形也必須包含256x256個頂點。
13.1.3 訪問與修改Heightmap
cTerrain類提供以下2個方法訪問和修改m_height_map的入口。
int cTerrain::get_height_map_entry(int row, int col)
{
return m_height_map[row * m_num_verts_per_row + col];
}
void cTerrain::set_height_map_entry(int row, int col, int value)
{
m_height_map[row * m_num_verts_per_row + col] = value;
}
這些方法允許我們以行和列來訪問入口，并且隱藏方法。當使用它去描述矩陣時，我們必須將一個線性數組編入索引。
圖13.4顯示Terrain類的一些屬性、詞匯和我們提到的一些關鍵點。我們定義地形的大小，指定每行、每列頂點的數量，和單元的間隔。傳遞這些值到Terrain類的構造函數中。另外，也傳遞地形所關聯的設備，一個包含高度圖數據的字符串文件名，一個用來縮放高度圖成員的高度縮放值。
class cTerrainVertex
{
public:
float m_x, m_y, m_z;
float m_u, m_v;
cTerrainVertex() { }
cTerrainVertex(float x, float y, float z, float u, float v)
{
m_x = x; m_y = y; m_z = z;
m_u = u; m_v = v;
}
};
const DWORD TERRAIN_VERTEX_FVF = D3DFVF_XYZ | D3DFVF_TEX1;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
class cTerrain
{
private:
IDirect3DDevice9* m_device;
IDirect3DTexture9* m_texture;
IDirect3DVertexBuffer9* m_vertex_buffer;
IDirect3DIndexBuffer9* m_index_buffer;
int m_num_verts_per_row;
int m_num_verts_per_col;
int m_cell_spacing;
int m_num_cells_per_row;
int m_num_cells_per_col;
int m_width;
int m_depth;
int m_num_vertices;
int m_num_triangles;
float m_height_scale;
vector<int> m_height_map;
public:
cTerrain(IDirect3DDevice9* device,
const string& height_map_filename,
int num_verts_per_row,
int num_verts_per_col,
int cell_spacing,
float height_scale);
~cTerrain();
int get_height_map_entry(int row, int col);
void set_height_map_entry(int row, int col, int value);
float get_height(float x, float z);
bool load_texture(const string& filename);
bool generate_texture(D3DXVECTOR3* dir_to_light);
void draw(D3DXMATRIX* world_matrix, bool draw_triangle);
private:
bool read_raw_file(const string& filename);
bool generate_vertices();
bool generate_indices();
bool light_terrain(D3DXVECTOR3* dir_to_light);
float compute_shade(int cell_row, int cell_col, D3DXVECTOR3* dir_to_light);
};
我們可由構造函數的傳入參數計算出地形的其他變量。
cTerrain::cTerrain(IDirect3DDevice9* device,
const string& height_map_filename,
int num_verts_per_row,
int num_verts_per_col,
int cell_spacing,
float height_scale)
{
m_device = device;
m_num_verts_per_row = num_verts_per_row;
m_num_verts_per_col = num_verts_per_col;
m_cell_spacing = cell_spacing;
m_num_cells_per_row = m_num_verts_per_row - 1;
m_num_cells_per_col = m_num_verts_per_col - 1;
m_width = m_num_cells_per_row * m_cell_spacing;
m_depth = m_num_cells_per_col * m_cell_spacing;
m_num_vertices = m_num_verts_per_row * m_num_verts_per_col;
m_num_triangles = m_num_cells_per_row * m_num_cells_per_col * 2;
m_height_scale = height_scale;
// load height map
if(! read_raw_file(height_map_filename))
{
MessageBox(NULL, "read_raw_file - FAILED", "ERROR", MB_OK);
PostQuitMessage(0);
}
// scale heights
for(DWORD i = 0; i < m_height_map.size(); i++)
m_height_map[i] *= height_scale;
if(! generate_vertices())
{
MessageBox(NULL, "generate_vertices - FAILED", "ERROR", MB_OK);
PostQuitMessage(0);
}
if(! generate_indices())
{
MessageBox(NULL, "generate_indices - FAILED", "ERROR", MB_OK);
PostQuitMessage(0);
}
}
cTerrain::~cTerrain()
{
safe_release<IDirect3DVertexBuffer9*>(m_vertex_buffer);
safe_release<IDirect3DIndexBuffer9*>(m_index_buffer);
safe_release