天行健 君子當(dāng)自強而不息

紋理映射在三維圖形程序設(shè)計中具有非常重要的作用，三維場景中的許多特殊效果都是通過紋理映射來實現(xiàn)的。例如通過紋理映射模擬復(fù)雜的光照效果，物體表面對周圍環(huán)境的反射效果等。

多層紋理映射

Direct3D最多支持8層紋理，也就是說，在一個三維物體的表面可以同時擁有1~8張不同的紋理貼圖。Direct3D能夠在一個渲染過程中把這些紋理顏色依次混合，渲染到同一個物體的表面。每一個紋理層對應(yīng)0~7的索引序號，多層紋理映射能夠模擬更為真實的三維世界。例如，要顯示具有周圍景物倒影的光滑大理石地板，可以把大理石地板貼圖設(shè)置為紋理層0，把具有周圍景物倒影的貼圖設(shè)置為紋理層1，然后通過設(shè)置Direct3D多層紋理混合操作，把紋理層0和紋理層1相混合，這時繪制出的三維物體就同時具有大理石地板和景物倒影的紋理顏色。利用Direct3D多達8層的紋理混合，可以在圖形顯示系統(tǒng)中顯示豐富多彩的圖像。Direct3D多層紋理混合過程如下圖所示：

從上圖可以看出8層紋理是逐層混合然后輸出的，也就是說，最對需要8個階段完成紋理映射，而且每一階段都是獨立進行的，針對每一階段都需要設(shè)置相應(yīng)的顏色和alpha混合方法。所以一個紋理層就相當(dāng)于一個紋理階段，多層紋理映射有時也稱為多階段紋理混合。其中，是否應(yīng)用紋理層0~7，即是否進行0~7紋理階段的操作，可由應(yīng)用程序指定，但它們的選擇必須是順序的。也就是說，在沒有使用第n層的情況下，第n+1層不能使用。

默認(rèn)情況下，第一個紋理階段操作（階段0）的默認(rèn)操作是D3DTOP_MODULATE，其他紋理操作階段的默認(rèn)操作是D3DTOP_DISABLE。即默認(rèn)情況下Direct3D使用單層紋理映射繪制圖形，除紋理層0外，紋理層1~7都是禁用的。

在使用多層紋理映射之前，應(yīng)先查詢當(dāng)前設(shè)備是否支持紋理混合，以及最多能支持幾層紋理混合：

// check whether device support multi textures render
if(pCaps->MaxTextureBlendStages <= 1)
    return false;

MaxTextureBlendStages

Maximum number of texture-blending stages supported in the fixed function pipeline. This value is the number of blenders available. In the programmable pixel pipeline, this corresponds to the number of unique texture registers used by pixel shader instructions.

為了將多層紋理映射到物體表面，需要為每層紋理指定使用的紋理坐標(biāo)，各層紋理可以使用相同的紋理坐標(biāo)，也可以使用不同的紋理坐標(biāo)。紋理坐標(biāo)包含在頂點數(shù)據(jù)中，如果需要使用不同的紋理坐標(biāo)，那么在頂點數(shù)據(jù)中就需要包括多組紋理坐標(biāo)，然后通過索引為每層紋理指定使用哪組紋理坐標(biāo)：

pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 0);
pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 1);

D3DTSS_TEXCOORDINDEX

Index of the texture coordinate set to use with this texture stage. You can specify up to eight sets of texture coordinates per vertex. If a vertex does not include a set of texture coordinates at the specified index, the system defaults to the u and v coordinates (0,0).

When rendering using vertex shaders, each stage's texture coordinate index must be set to its default value. The default index for each stage is equal to the stage index. Set this state to the zero-based index of the coordinate set for each vertex that this texture stage uses.

Additionally, applications can include, as logical OR with the index being set, one of the constants to request that Direct3D automatically generate the input texture coordinates for a texture transformation. For a list of all the constants, see D3DTSS_TCI.

With the exception of D3DTSS_TCI_PASSTHRU, which resolves to zero, if any of the following values is included with the index being set, the system uses the index strictly to determine texture wrapping mode. These flags are most useful when performing environment mapping.

這里指定了兩組紋理坐標(biāo)：

struct sCustomVertex
{
	float x, y, z;
	DWORD color;
	float u0, v0;
	float u1, v1;
};

#define D3DFVF_CUSTOM_VERTEX	(D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE | D3DFVF_TEX2)

sCustomVertex vertices[] = 	
{
    { -3.0f, -3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f},
    { -3.0f,  3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f},
    {  3.0f, -3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f},
    {  3.0f,  3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 1.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f}
};

這里指定的兩組紋理坐標(biāo)值完全相同，你可以改變其中任何一組坐標(biāo)，使兩層紋理使用不同的紋理坐標(biāo)。

設(shè)置紋理層混合方法的代碼如下：

// set color blend operation and texture coordinate index for texture stage 0
pd3dDevice->SetTexture(0, g_texture_0);
pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_MODULATE);
pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLORARG1, D3DTA_TEXTURE);
pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLORARG2, D3DTA_DIFFUSE);
pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_DISABLE);
pd3dDevice->SetTextureStageState(0, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 0);
pd3dDevice->SetSamplerState(0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR);
pd3dDevice->SetSamplerState(0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR);

// set color blend operation and texture coordinate index for texture stage 1
pd3dDevice->SetTexture(1, g_texture_1);
pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_COLOROP, D3DTOP_ADD);
pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_COLORARG1, D3DTA_TEXTURE);
pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_COLORARG2, D3DTA_CURRENT);
pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_DISABLE);
pd3dDevice->SetTextureStageState(1, D3DTSS_TEXCOORDINDEX, 1);
pd3dDevice->SetSamplerState(1, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR);
pd3dDevice->SetSamplerState(1, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR);

這里先將物體的漫反射顏色和紋理層0的紋理顏色相乘，得到的結(jié)果再與紋理層1的紋理顏色相加后輸出。

該示例將物體紋理和光照紋理相混合后輸出：

物體紋理

光照紋理

運行效果圖如下：

我們可以修改頂點的紋理坐標(biāo)為：

sCustomVertex vertices[] = 	
{
    { -3.0f, -3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 0.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f},
    { -3.0f,  3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f},
    {  3.0f, -3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f},
    {  3.0f,  3.0f,  0.0f,  0xffffffff, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f}
};

這時的運行效果圖如下：

主程序：

在DirectX 6.0引入多紋理單元時，其中最有趣的一項特征便是它可以通過多次渲染將多張紋理映射到同一個多邊形上，因為這是通過多次渲染不同的紋理來實現(xiàn)的，所以該技術(shù)稱為多通道渲染（multipass rendering）。這里講的是多重紋理渲染，是指將多張紋理在一次渲染中映射到同一個多邊形上，而多通道渲染是指分多次將多張紋理映射到同一個多邊形上，前者更快，多通道渲染技術(shù)目前已經(jīng)很少使用了。

下載示例工程