深入Managed DirectX9（一）

【转载】作者：clayman 

深入Managed DirectX9（一）

　　Device类是DirectX里的所有绘图操作所必须的。可以把这个类假想为真实的图形卡。场景里所有其他图形对象都依赖于device。你的计算机里可以有一个到几个device，在Mnaged DirctX3D里，你可以控制任意多个device。

　　Device共有三个构造函数，现在我们只讨论其中的一个，但我们会在后边的内容里讨论其他的。先来看看具有如下函数签名的构造函数
public Device(int adapter,DeviceType deviceType,Control renderWindow,CreateFlags behaviorFlags, PresentParameters[] presentationParameters);
（构造函数的第二种重载类似于上边这个，但它接受来自非托管（或者非windows form）的窗口句柄作为renderWindow。而只接受一个IntPtr参数的重载是非托管com组建指向Idirect3Ddevice9的接口。当你的代码需要和非托管的程序协作时则应用它）

　　好了，这些参数是什么意思，以及我们怎样来使用呢？呵呵，参数adapter表示我们将要使用哪个物理图形卡。计算机里的所有图形卡都有一个唯一的适配器标识符（通常是0到你的图形卡数量－1），默认的显卡总是表示为0 的图形卡。

　　下一个参数，DeviceType，告诉了DirectX3D你要创建那种类型的device。这里最常用的值就是DeviceType.Hardware，表示你将创建一个硬件设备。另一个选项是DeviceType.Reference，这种设备允许你使用“参考光栅器”（reference rasterizer），所有的效果由DirectX3D运行时来实现，以很慢、很慢、很慢的速度运行^_^。应该仅在调试时或测试你的显卡所不支持的特性时使用这个选项。
（注意参考光栅器只包含在DirectX SDK里，so DirectX运行时是不能使用这个特性的。最后一个为DeviceType.Software的值允许使用用户自定义的软件光栅器（custom software rasterizer）在不确定是否有这样一个光栅器存在时，忽略这个选项吧^_^。）

　　rendrWindow表示把设备绑定到的窗口。因为windows form控件类都包含了一个窗口句柄（windows handle），所以很容易把一个确定的类作为渲染窗口。可以使用form、panel或其他任意的控件作为这个参数的值。但现在，我们只用form。

　　下一个参数用来描述设备创建之后的行为。大部分CreateFlags枚举的成员都能组合起来使用，使设备具有多种行为。但有一些flag是相互排斥的，我们稍后讨论。我们现在只使用SoftwareVertexProcessing标志。这个标志适合于所有定点处理都用CPU计算的情况。应此，这自然比所有点都用GPU处理要慢，因为我们不确定你的显卡是否支持所有特性。So，安全第一，假设你的CPU能完成现在的任务。

　　最后一个参数，它表示你的设备把数据呈现到显示器的方式。Presentation Parameter类的外观都可以由这个类来控制。我们过后再来深入讨论它的构造函数，现在，我们只关心“Windowed”成员和“SwapEffect”成员。

　　Windowed成员是一个布尔类型的值，决定设备是全屏还是窗口模式。
　　SwapEffect成员用于控制缓存交换的行为。如果选择了SwapEffect.Flip，运行时会创建额外的后备缓冲（back buffer），并且在显示时拷贝front buffer。SwapEffect.Copy与Flip相似，但要求你把后备缓冲设为1。我们将要选择的SwaoEffect.Discard，如果缓冲没有准备好被显示，则会丢弃缓冲中的内容（which simply discards the contents of the buffer if it isn’t ready to be presented）。

学了这么多，现在来创建一个设备吧。回到代码上来，首先为我们的程序将创建一个device对象：
（代码略，参见DirectX sdk Tutorial 1: Create a Device）

现在让我们来重写Paint（）函数：

    protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)
    {
        device.Clear(ClearFlags.Target, System.Drawing.Color.Blue, 1.0f, 0);
        device.Present();
    }

　　我们使用Clear（）方法把窗口填充为实心的颜色。它的第一个参数指定了我们要填充的对象；在例子里，我们填充的即是目标窗口。稍后再来讨论ClearFlags枚举的其它成员。第二个参数是我们所要填充的颜色。其他的两个参数先暂时忽略。在device被填充之后，我们必须更新显示：Present方法会为我们完成这个任务。这个方法也有几个重载的类型；上边使用的方法会显示device的整个区域。同样稍后再讨论。

　　看到有些枯燥了吗，好吧，现在我们来真正绘制一些图形

　　三维图形世界里最基本的图形就是三角形。使用足够的三角，我们可以呈现出任何东西，甚是是平滑的曲面。没有什么比画一个简单的三角和更好的了。为了使过程尽可能的简单，我们先避开“world space”以及各种变换（当然，我们马上就会提到他们），使用屏幕坐标来绘制一个简单的三角。再绘制我们迷人的三角前，我们必须做2件事。1，我们需要一些数据结构来保存三角的信息。2，我们告诉device来绘制它。

　　很幸运，DirectX已经有这样的一个数据结构来保存三角了。Direct3D名称空间里叫做CustomVertex的类可以用来储存大多数Direct3D中用到的“顶点格式”数据结构（vertex format）。

　　一个顶点格式结构把数据保存为一种DirectX3D认识并且可以使用的格式。我们将讨论很多这种结构，但先让我们来看看即将用来创建三角的TransformedColored结构。这个结构告诉DirectX3D运行时我们的三角不需要进行左边变换（比如旋转或移动），因为我们已经指定了使用屏幕坐标系。它也包含了每一个点（顶点）的颜色的信息。回到重写的OnPaint方法添加如下代码：

    CustomVertex.TransformedColored[] verts = new CustomVertex.TransformedColored[3];
    Verts[0].SetPosition(new Vector4(this.Width/2.0f,50.0f,0.5f,1.0f);
    Verts[0].Color = System.Drawing.Color.Aqua.ToArgb();
    Verts[1]`````````
    Verts[2]`````````
    （参见DirectX sdk Tutorial 2: Rendering Vertices）

　　数组里的每一个元素表示三角的一个顶点，所以我们创建了3个元素。然后我们使用新创建的Vector4结构为每一个成员调用SetPositin方法。变换过的顶点坐标包含了在屏幕上x和y的坐标（相对于屏幕的（0，0）点而言），当然也包括z坐标和rhw成员（reciprocal of homogenous w三维齐次坐标）。先忽略后边两个参数.Vector4结构（注：Vector4其实就是（x,y,z,w）经过变换后成为（x/w,y/w,z/w））是保存这种信息最方便的方式。然后我们设置了点的颜色。注意，我们使用了标准颜色的ToArgb方法。DirectX3D假设所接受的颜色为32为的int。

　　既然我们已经有了数据就可以告诉DirectX我们需要绘制这个三角形，并且绘制它。在重写的OnPaint里添加如下代码

    device.BeginScene();
    device.VertexFormat = CustomVertex.TransformedColored.Format;
    device. DrawUserPrimitives (PrimitiveType.TriangleList,1，verts); 注意和sdk中的示例有区别
    device.EndScene();

　　好了，这几行代码是什么意思呢？其实很简单。BefinScene方法告诉DirectX3D我们即将绘制一些东西，为绘制做好准备。现在我们已经告诉了DirectX3D要绘制一些东西，接下来就必须告诉它画什么。这就是VertexFormat属性的作用。它决定了DirectX3D运行时使用哪种“确定的功能管道”（fixed function pipline）格式。在我们的例子里使用变换过的，着色过的顶点管道。

　　不用担心你现在不明白确定的功能管道是什么意思，我们会很快来讨论它。

　　DrawUserPrimitives函数是真正发生绘图的地方。So，他的参数是什么意思呢？第一个参数是我们要绘制的初等几何体的类型。有很多种可用的类型，but now，我们只是画一系列的三角形。所以选择了PrimitiveType.TriangleList类型。第二个参数是我们要绘制的三角形的数量。对于一个三角形的集合来说，这个值应该是你的顶点数量除以3。我们只画一个三角，所以设为1。最后一个参数则是DirectX3D用来绘图的数据。最后一个EndSence方法通知DirectX3D我们不再绘图了。你必须再每次调用BeginSence之后都调用这个方法。

　　如果现在编译运行程序的话，你会发现但移动或重置窗口大小之后，并不会更新显示。原因是当我们需要重绘整个窗口时，Windows并不会每一次都计算窗口的收缩情况。因此，你只是移除了显示过的数据，当并没有删除已经显示的内容。很幸运，有个简单的方法解决这个问题，我们可以告诉Windows窗口总是需要被整个的重绘。在OnPaint的最后加上一下代码：

    this.Invalidate();

　　呵呵，现在再来试试看，哦，看起来我们破坏了程序！现在只能显示一片空白了，并且我们的三角看起来还在不停的闪烁，尤其是当你调整窗口大小的时候。我们都干了些什么呢？原来“聪明”的Windows总是尝试在Invalidate()方法后来绘制当前的窗口（即空白的这个窗口）。在我们的OnPaint方法之外还存在其他的绘制过程！能容易的通过改变窗口的“style”属性来解决。在构造函数里加上如下代码

    this.SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ConstolStyles.Opaque, true);

　　哦～，好了，终于erying works as expected。我们所做的就是告诉Windows一切绘图过程都在OnPaint里完成。

（第一部分完，下一步分我们将开始真正的3D之旅，使我们的三角形三维化）