GameDev.ru

DirectX 8: Начинаем работу с DirectX Graphics

(пример написан на основе первого "родного" туториала к DirectX SDK 8.0)

Ну, наконец-то мы дошли до самой сути, а именно - до начала работы непосредственно с DirectX! Сейчас напишем вместе прогу, которая создаст класс, окошко, инициализирует объекты Direct3D и… в итоге у нас получится — сами увидите что :-) Советую СКАЧАТЬ ПРИМЕР в архиве и читать дальше, имея исходники перед глазами. Чтобы открыть пример, необходимо сначала разархивировать его в отдельную директорию, затем нажать File-gt;Open Workspace и открыть файл "D3D Init.dsw" из этой директории. Ну… поехали.

Сначала необходимо написать include'ы, описать глобальные переменные, которые мы будем использовать в программе, а также объявить прототипы функций:

//Включаем все функции, необходимые для работы с D3D.

//lt;windows.hgt; уже включен в этом файле

#include lt;d3d8.hgt;

#include lt;stdio.hgt; //В дальнейшем нам понадобится функция sprintf()

LPDIRECT3D8 g_pD3D = NULL; //Понадобится нам, чтобы создать D3DDevice

//Это наше устройство rendering'а (Rendering Device)

LPDIRECT3DDEVICE8 g_pd3dDevice = NULL;

WNDCLASSEX wclass;

//Объявляем прототипы функций

VOID Init(HWND); //Инициализация D3D

VOID Render(); //Рендеринг сцены

VOID Sweep(); //Очистка после выполнения программы

//Обработка сообщений, поступивших окну

LRESULT CALLBACK MessageProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

Что же такое Render? "Render" с английского переводится как: "переводить", "просчитывать", "визуализировать". Все объекты, которые находятся на нашей виртуальной сцене, хранятся в памяти в виде отдельных блоков: источники света, каркас, состоящий из вершин (точка в 3-D пространстве), текстуры, и т.д. Но видеокарта не может все это показать на экране, т.к. может вывести только последовательность разноцветных точек. Rendering Device как раз и выполняет эту функцию, т.е. преобразует всю нашу сцену в "понятный" для видеокарты вид.

В своих статьях я не буду переводить некоторые английские термины на русский язык, а буду их "руссифицировать" (например, я не буду переводить "rendering device", как "делательное устройство" или "устройство просчёта", а буду просто говорить "устройство рендеринга" или вообще "девайс для рендеринга" (всякое может случиться %) )). Дело не в том, что я не могу подобрать тому или иному английскому термину русский эквивалент. Просто иногда лучше пользоваться "родными" названиями (мы же не называем "Visual C" Визульным Си =-)). Едем дальше…

В нашей программе будет пять функций: функция WinMain(), Init(), Render(), Sweep() и функция обработки сообщений MessageProc(). Каждая функция представляет собой некий блок программы, который выполняет исключительно свою операцию. Например Init() будет инициализировать Direct3D (в дальнейшем, просто D3D), Render() — рендерить сцену, а Sweep() — производить очистку после выполнения программы. Я постарался, как можно больше упростить программу, поэтому урезал некоторые моменты (например, обработку ошибок, которые могут возникнуть при инициализации). В последующих программах мы будем стараться "честно" учитывать все возможные ошибки и обрабатывать их. Итак, рассмотрим подробнее, что же делают наши функции.

Самая главная функция. Именно с нее начинается выполнение любой программы, написанной под Windows. В нашем случае она делает вот что:

Описываем переменные.

HWND hWnd; //Handle окна

MSG msg;

Затем идет настройка параметров класса, регистрация класса в системе и создание окна, представляющего этот класс.

//Настраиваем параметры класса wclass перед его регистрацией в системе

wclass.cbSize=sizeof(wndclassex);

wclass.style=CS_DBLCLKS;

wclass.lpfnWndProc=amp;MessageProc;

//Функция обрабатывающая сообщения

wclass.cbClsExtra=0;

wclass.cbWndExtra=0;

wclass.hInstance=hInst;

wclass.hIcon=LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);

wclass.hCursor=LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);

wclass.hbrBackground=GetSysColorBrush(COLOR_APPWORKSPACE);

wclass.lpszMenuName=NULL;

wclass.lpszClassName="InitClass";

wclass.hIconSm=NULL;

//Выходим, если не удалось зарегистрировать класс

if (!RegisterClassEx(amp;wclass)) return 0;

//Теперь создадим окно и занесем его handle в hWnd

hWnd =

 CreateWindow("InitClass", "D3D Init", WS_SYSMENU|WS_OVERLAPPED|WS_MINIMIZEBOX,  100, 100, 420, 300, NULL, NULL, hInst, NULL);

Подробное описание структуры WNDCLASSEX и параметров функции CreateWindow() смотри в статье JM'а "Введение в программирование под Windows". Стоит обратить внимание на то, что мы после всех манипуляций будем иметь в hWnd дескриптор окна, в котором затем сможем отображать нашу сцену.

Теперь обратимся к функции инициализации D3D:

Init(hWnd);

Остается только показать на экране наше окно

ShowWindow(hWnd, nCmdShow);

//Рисуем окошко

UpdateWindow(hWnd);

и организовать цикл обработки сообщений окну

while (GetMessage(amp;msg, NULL, 0, 0)) //Цикл обработки сообщений

{

 TranslateMessage(amp;msg);

 DispatchMessage(amp;msg);

}

return (msg.wParam);

Теперь, когда у нас есть окно, мы готовы к инициализации объекта Direct3D. Зачем он нужен? Как только будет создан объект Direct3D, мы сможем использовать метод IDirect3D8::CreateDevice() для создания устройства Direct3D (предварительно настроив его параметры), т.е. нашего устройства рендеринга. Параметры устройства задаются непосредственно перед его созданием с помощью структуры D3DPRESENT_PARAMETERS, и передаются в метод IDirect3D8::CreateDevice(). Рассмотрим этот процесс подробнее. Итак, создаем объект Direct3D:

g_pD3D=Direct3DCreate8(D3D_SDK_VERSION);

Единственным параметром функции Direct3DCreate8 является UINT SDKVersion, который должен быть D3D_SDK_VERSION. Это необходимо для того, чтобы при компиляции программы были использованы правильные заголовочные файлы [*.h] (замечание: если после создания объекта были подключены новые адаптеры, необходимо повторно инициализировать объект Direct3D, чтобы использовать их). Если в процессе инициализации произошла ошибка, то Direct3DCreate8 возвращает NULL (т.е. пустой указатель).

Уже пора определиться, что же будет делать наша программа :).

После запуска она создаст и прорисует окошечко, в заголовке которого будет показано текущее разрешение графического адаптера, а в рабочей области — отрендеренная сцена. В данном примере сцена не будет содержать никаких объектов, поэтому отрендерится только темно-синий фон.

Заголовок окна ("window name" стоило перевести как "имя окна", но тогда как-то несолидно звучит :) ) будет содержаться в строке символов str (т.е. str указывает на первый символ строки). Чтобы сформировать str, необходимо узнать ширину (Width) и высоту (Height) текущего видеорежима, а затем воспользоваться стандартной Си'шной функцией sprintf(), которая осуществляет форматированный вывод в строку. Как же узнать ширину и высоту текущего видеорежима? Для этого воспользуемся методом IDirect3D8::GetAdapterDisplayMode, который возвращает текущий режим видеоадаптера в структуру D3DDISPLAYMODE. Затем из структуры "выуживаем" необходимые параметры Width и Height, формируем строку str. Остается только изменить заголовок нашего окна с помощью стандартной WinAPI функции SetWindowText():

D3DDISPLAYMODE dm;

//В переменной dm будет храниться текущий видеорежим

//Заголовок нашего окна. Будет генериться в зависимости от текущего видеорежима

char str[128];

g_pD3D-gt;GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, amp;dm);

Width=dm.Width;

Height=dm.Height;

sprintf(str," (D3D Init) Current adapter mode: [%dx%d]", Width, Height);

SetWindowText(hWnd, str);

Наконец, займемся непосредственно инициализацией D3D. Как было сказано выше, нам понадобится переменная-структура типа D3DPRESENT_PARAMETERS. Опишем эту переменную и выделим для нее память:

//Структура понадобится для создания D3DDevice

D3DPRESENT_PARAMETERS p_p;

ZeroMemory(amp;p_p, sizeof(p_p));

Меняя поля структуры p_p, мы можем гибко настраивать параметры нашего трехмерного приложения. На этой стадии определяется, будет ли наше приложение оконным или полноэкранным, задается частота обновления экрана (только для полноэкранного режима), необходимое количество бэк-буферов (BackBuffer) и т.д. Бэк-буфер — это область памяти для хранения одного неактивного в данный момент (т.е. визуально скрытого от пользователя) видеоэкрана. В бэк-буфер можно рендерить сцену, в то время, как пользователь видит на экране другую картинку, и практически моментально выводить содержимое бэк-буфера на экран.

Мы создаем оконное приложение (об этом говорит строка p_p.Windowed=TRUE;), поэтому необходимо установить формат бэк-буфера таким же, как и формат текущего видеорежима (как ты помнишь, он у нас хранится в переменной dm.Format). Поле SwapEffect задает способ обмена между франт-буфером (FrontBuffer, т.е. тот, который сейчас активен) и бэк-буфером. Существуют несколько значений этого параметра. Мы будем использовать D3DSWAPEFFECT_DISCARD ("discard" переводится с английского, как "сбрасывать", "отбрасывать"), т.е. после вывода на экран содержимое бэк-буфера заполняется "шумами" ("noise"). Реализуем задумки в программный код:

p_p.BackBufferFormat = dm.Format;

p_p.Windowed=TRUE;

p_p.SwapEffect=D3DSWAPEFFECT_DISCARD;

Последний шаг, который осуществляет наша функция Init() — создание устройства. Для этого воспользуемся методом IDirect3D8::CreateDevice().

Укажем следующие параметры:

a. D3DADAPTER_DEFAULT — используется стандартный видеоадаптер

b. D3DDEVTYPE_REF — визуализация будет происходить исключительно программными средствами Direct3D

c. hWnd — собственно, идентификатор окна

d. D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING — обработка точек будет происходить исключительно программными средствами

e. amp;p_p — указатель на структуру, описывающую параметры создающегося устройства

f. amp;g_pd3dDevice — адрес указателя на интерфейс IDirect3DDevice8, который будет создан

Вот, что должно получиться:

g_pD3D-gt;CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_REF, hWnd,  D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, amp;p_p,amp;g_pd3dDevice);

Эта функция как раз рендерит сцену. Принцип ее действия:

a. Очищается бэк-буфер, и в него рендерится сцена (итого, в бэк-буфере окажется темно-синий экран, т.к. сцена не содержит объектов)

b. Происходит передача данных во франт-буфер

c. Содержимое франт-буфера "выбрасывается" на экран

Очистить сцену можно вызвав метод IDirect3DDevice8::Clear(). Его первые два параметра мы обнуляем, т.к. хотим очистить экран (на самом деле не экран, а рабочую область окна, но так проще писать :) ) целиком. Значение третьего параметра (D3DCLEAR_TARGET) говорит о том, что очистка должна происходить цветом, заданным четвертым параметром (в нашем случае D3DCOLOR_XRGB(30, 60, 120)). Последние два параметра в нашем случае игнорируются. Поэтому, пишем:

g_pd3dDevice-gt;Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(30, 60, 120), 1.0f, 0);

Подготовка завершена, переходим к рендерингу в бэк-буфер:

g_pd3dDevice-gt;BeginScene();

g_pd3dDevice-gt;EndScene();

Методы IDirect3DDevice8::BeginScene() и IDirect3DDevice8::EndScene() показывают, в каком месте начинается, а в каком заканчивается процесс рендеринга. Все методы рендеринга, вызванные вне зоны ограниченной данными операторами, игнорируются.

Последний шаг - передача видеоданных на экран через франт-буфер. Это осуществляется с помощью метода IDirect3DDevice8::Present().

g_pd3dDevice-gt;Present(NULL, NULL, NULL, NULL);

Первые два параметра задают прямоугольные области источника (бэк-буфера) и места назначения (франт-буфера), поскольку копируется целиком вся область, то эти параметры выставлены в ноль. Третий параметр - указатель на принимающее окно, в клиентскую часть которого происходит выполнение метода Present(). Поскольку мы используем структуру D3DPRESENT_PARAMETERS, то третий параметр выставляем в NULL. Четвертый параметр — никогда не используется, его всегда нужно выставлять в NULL :-)

Самая короткая по программному коду функция. Осуществляет "подчистку" после нашей работы.

g_pd3dDevice-gt;Release();

g_pD3D-gt;Release();

UnregisterClass("InitClass", wclass.hInstance);

Все просто. Сначала освобождаем устройства рендеринга, затем объект D3D. После этого остается лишь удалить класс окна и все!

Стандартная функция всех Windows приложений (название функции может быть любым), которая обрабатывает поступившие окну сообщения.

switch (msg) {

case WM_DESTROY:

 Sweep();

 PostQuitMessage(0);

 break;

case WM_PAINT:

 Render();

 ValidateRect(hWnd, NULL);

 break;

default:

 return DefWindowProc(hWnd, msg, wParam, lParam);

 break;

} 

Если окну поступает сообщение WM_DESTROY, то происходит "подчистка" функцией Sweep(), а обращение к функции PostQuitMessage(0) говорит системе, что наше приложение завершило работу. Если же окну поступило сообщение WM_PAINT (например, когда пользователь передвинул окно мышкой), то все окно должно быть немедленно перерисовано, что и делает наша функция Render(). Остальные сообщения обрабатываются стандартным образом. Как мне приятно описывать эту функцию :-) И не потому, что она последняя в данной статье. Просто в ней все красиво, т.к. ранее мы подготовили базу для ее работы.

Ну, вот и все. Надеюсь, что ты почерпал из этой статьи для себя что-то новое и интересное… Не пугайся, если программа показалась тебе слишком большой и сложной. Это не значит, что для рисования треугольника придется добавлять к ней такой же большой кусок кода. Просто дописать пару десятков строчек кода и делов-то :-) Ты сделал самый сложный шаг — первый. Теперь будет легче. Позже будем учиться отрисовывать трехмерные объекты, научимся использовать матрицы трансформации, устанавливать источники света, накладывать текстуры… Но об этом уже в следующих статьях…

Удачной тебе компиляции!

Примечание: Если будешь писать программу сам, помни, что для ее компиляции нужно подключить библиотечные файлы [*.lib]. Lib'ы подключайются так:

a. Project-gt;Settings…

b. Открой вкладку "Link"

c. В строке "Object/library modules" добавь в начало d3d8.lib

d. Должно получиться примерно следующее: "d3d8.lib kernel32.lib user32.lib gdi32.lib…"