DirectX (21.)

Dále je třeba definovat směr os pomocí vektoru vUpDir. I když se často definuje jako svislá osa osa Y, přijde mi logičtější takto definovat osu Z. Nakonec pomocí funkce D3DXMatrixLookAtLH() vytvoříme matici pohledu. Funkce má 4 parametry:

• ukazatel na výslednou matici

• ukazatel na EyePoint

• ukazatel na LookAtPoint

• ukazatel na vektor určující směr os

Nakonec opět nastavíme transformaci pomocí metody  SetTransform(), nyní s parametrem D3DTS_VIEW.

21.1.3. Projekční matice

Tato poslední matice definována čtyřmi parametry:

• zorný úhel

• poměr stran pozorovaného prostoru ve tvaru kvádru

• vzdálenost bližší stěny (vše co je blíže se nevykresluje)

• vzdálenost vzdálené stěny (všechno co je ve větší vzdálenosti se nevykresluje)

V našem příkladu vytvoříme projekční matici takto:

D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matProj, D3DX_PI/4, 4.0f/3.0f, 1.0f, 100.0f);
g_lpD3DDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProj);

Pomocí D3DXMatrixPerspectiveFovLH() vytvoříme projekční matici. Tato funkce má 5 parametrů:

• ukazatel na výslednou matici

• zorný úhel v radiánech

• poměr stran

• vzdálenost bližší stěny (vše co je blíže se nevykresluje)

• vzdálenost vzdálené stěny (všechno co je ve větší vzdálenosti se nevykresluje)

Nakonec opět nastavíme transformační matici pomocí metody SetTransform(), nyní s parametrem D3DTS_PROJECTION.

Zde vám doporučuji, abyste si vyzkoušeli jaký vliv mají jednotlivé parametry na "vzhled" scény. Například zjistíte, že pokud zadáte jiný poměr stran, stane se z kostky kvádr, protože rozlišení je v poměru 4/3.

21.1.4. Krychle

Nejprve je důležité si uvědomit, že již pracujeme s transformovanými vrcholy (tyto vrcholy již nemají složku rhw):

struct VERTEX {
    float x, y, z;
    DWORD dwColor;
};

A dále je třeba nastavit typ shaderu:

#define VERTEXFORMAT D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE

Tak jako každá krychle i naše bude mít 8 vrcholů:

VERTEX arCube[] = {
    { 2.0f,  2.0f,  2.0f, 0xFF00FF00},
    { 2.0f, -2.0f,  2.0f, 0xFFFF00FF},
    {-2.0f, -2.0f,  2.0f, 0xFFFF0000},
    {-2.0f,  2.0f,  2.0f, 0xFFFFFF00},
    { 2.0f,  2.0f, -2.0f, 0xFF00FFFF},
    { 2.0f, -2.0f, -2.0f, 0xFF0000FF},
    {-2.0f, -2.0f, -2.0f, 0xFFFF0F0F},
    {-2.0f,  2.0f, -2.0f, 0xFFFF0FFF}
};

Krychle je umístěna uprostřed a délka hrany je rovna 4. Takto vypadají indexy naší krychle

WORD arCubeIndices[] = {
    // top
    0,3,1, 1,3,2,
    // bottom
    4,5,7, 5,6,7,
    // right
    0,4,7, 0,7,3,
    // left
    1,6,5, 1,2,6,
    // back
    0,1,5, 0,5,4,
    // front
    3,6,2, 3,7,6
};

Při definování indexů je třeba dát pozor na to, aby jednotlivé trojúhelníky byly definovány po směru hodinových ručiček, aby normálové vektory byly obráceny směrem k pozorovatelovi, jinak by trojúhelník nebyl vidět.

Osvětlení

Protože nedefinujeme normálové vektory jednotlivých vertexů, nemá systém D3D jak spočítat osvětlení. Tudíž je třeba, abychom světlo zcela vypnuli pomocí metody SetRenderState(). Tato metoda je velmi důležitá, protože s její pomocí nastavujeme většinu parametrů chování aplikace. Podíváte-li se do dokumentace zjistíte, že má spoustu možných parametrů. V našem případě chceme pouze vypnout osvětlení:

g_lpD3DDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);

Toto je  velmi důležité, protože jinak bychom krychli viděli zcela černou (to je způsobeno tím, že nejsou definovány normálové vektory). Kdybychom je definovali, museli bychom navíc vytvořit a nastavit nějaké světlo.

21.2. Textury

21.2.1. Texturové souřadnice

V další části lekce si povíme něco o texturách a texturování. V knihovně D3DX je spousta funkcí jak vytvořit texturu ze souboru či paměti, takže práce s texturami je celkem jednoduchá. O trochu složitější je systém texturování. To se provádí pomocí tzv. texturových souřadnic. Tyto souřadnice jsou složkami každého vertexu u objektu, který chceme otexturovat:

struct VERTEX {
    float x, y, z;
    float tu, tv;
};

#define VERTEXFORMAT D3DFVF_XYZ|D3DFVF_TEX1
 

Složky tu a tv jsou texturové souřadnice. Nyní si vysvětlíme, jak se s těmito souřadnicemi pracuje:

Takže pomocí těchto souřadnic určíme pozice odkud se čte zdrojová textura. Vše je vidět na obrázku. V prvním případě naneseme celou texturu, protože souřadnice mají maximální hodnotu 1.0. Ve druhém případě nanášíme pouze jednu čtvrtinu, protože maximální hodnota je pouze 0.5. Pokud byste zadali hodnotu větší jak 1.0, dosáhli byste opakování textury (pokud například zadáte 2.0, textura se zopakuje 2x).

Nyní se vrátíme k naší krychli. Když se nad problémem trochu zamyslíte, zjistíte, že nyní už to nebude tak jednoduché jako v případě první krychle (pro lepší představivost je dobré si kostku nakreslit na papír). Potíž je v tom, že každý vertex má jedny texturové souřadnice, jenže abychom mohli nanést texturu na kostku je nutné definovat pro každou stranu vlastní texturové souřadnice. Z toho plyne, že nyní si již nevystačíme s osmi vertexy! Budeme jich definovat rovnou 24 (pro každou stranu 4, takže 6 x 4)! Zde se bohužel ztrácí význam indexace.

Vertexy definujeme následovně:

VERTEX arCube[] = {
    // top
    { 2.0f,  2.0f, 2.0f, 0.0f, 0.0f},
    { 2.0f, -2.0f, 2.0f, 0.0f, 1.0f},
    {-2.0f,  2.0f, 2.0f, 1.0f, 0.0f},
    {-2.0f, -2.0f, 2.0f, 1.0f, 1.0f},

    // bottom
    { 2.0f,  2.0f, -2.0f, 0.0f, 0.0f},
    { 2.0f, -2.0f, -2.0f, 0.0f, 1.0f},
    {-2.0f,  2.0f, -2.0f, 1.0f, 0.0f},
    {-2.0f, -2.0f, -2.0f, 1.0f, 1.0f},

    // left
    {-2.0f, -2.0f,  2.0f, 0.0f, 0.0f},
    { 2.0f, -2.0f,  2.0f, 0.0f, 1.0f},
    {-2.0f, -2.0f, -2.0f, 1.0f, 0.0f},
    { 2.0f, -2.0f, -2.0f, 1.0f, 1.0f},

    // right
    {-2.0f, 2.0f,  2.0f, 0.0f, 0.0f},
    { 2.0f, 2.0f,  2.0f, 0.0f, 1.0f},
    {-2.0f, 2.0f, -2.0f, 1.0f, 0.0f},
    { 2.0f, 2.0f, -2.0f, 1.0f, 1.0f},

    // front
    {-2.0f, -2.0f,  2.0f, 0.0f, 0.0f},
    {-2.0f,  2.0f,  2.0f, 0.0f, 1.0f},
    {-2.0f, -2.0f, -2.0f, 1.0f, 0.0f},
    {-2.0f,  2.0f, -2.0f, 1.0f, 1.0f},

    // back
    {2.0f, -2.0f,  2.0f, 0.0f, 0.0f},
    {2.0f,  2.0f,  2.0f, 0.0f, 1.0f},
    {2.0f, -2.0f, -2.0f, 1.0f, 0.0f},
    {2.0f,  2.0f, -2.0f, 1.0f, 1.0f},
};

Nyní máme pro každou stranu nadefinované 4 vrcholy. Všimněte si, jakým způsobem nastavujeme texturové souřadnice. Protože stranu definujeme pomocí 4 vrcholů, je třeba každou stranu indexovat:

WORD arCubeIndices[] = {
    // top
    1,0,2, 1,2,3,
    // bottom
    4,7,6, 4,5,7,
    // left
    9,8,10, 9,10,11,
    // right
    13,14,12, 13,15,14,
    // front
    17,18,16, 17,19,18,
    // back
    21,22,23, 21,20,22
};

Nyní je samozřejmě třeba změnit velikost vertex bufferu na 24. Když se teď kostku pokusíte vykreslit, uvidíte pouze bílý obrys, protože jste nenastavili žádnou texturu!

21.2.2. Nahrávání textury nejen ze souboru

Jak bylo zmíněno dříve, knihovna D3DX dobře podporuje správu textur. Máme zde hned několik funkcí:

• D3DXCreateTextureFromFile() - nahraje texturu ze souboru pomocí tří parametrů (velice jednoduše) - ukazatel na zařízení D3D, cesta k obrázku, ukazatel na výslednou texturu.
• D3DXCreateTextureFromFileEx() - pomocí této funkce opět nahrajete texturu ze souboru, ale zde již máte na výběr z mnoha dalších atributů textury (filtrování, umístění v paměti apod.)
• D3DXCreateTextureFromFileInMemory() - nahraje texturu z paměti. Pokud například namapujete soubor textury do paměti, můžete pomocí této funkce pracovat přímo s touto pamětí (parametry jsou v zásadě stejné jako u první uvedené funkce).
• D3DXCreateTextureFromFileInMemoryEx() - opět se jedná o rozšířenou verzi předchozí funkce.
• D3DXCreateTextureFromResource() - pomocí této funkce můžete texturu nahrát ze zdrojů (resources) definovaného modulu.
• D3DXCreateTextureFromResourceEx() - opět se jedná o rozšířenou verzi předchozí funkce.
• D3DXCreateTexture() - vytvoří prázdnou texturu požadovaných parametrů.

Všechny tyto funkce pracují s objektem typu IDirect3DTexture8, ale častěji se setkáte s ukazatelem LPDIRECT3DTEXTURE8. Konkrétní využití těchto funkcí si postupně ukážeme v příštích lekcích. Dnes si vystačíme s první jmenovanou D3DXCreateTextureFromFile(). Nejprve tedy definujeme objekt textury:

LPDIRECT3DTEXTURE8 g_lpTexture = NULL;

V dalším kroku vytvoříme texturu z bitmapy:

// load texture from the file
D3DXCreateTextureFromFile(g_lpD3DDevice, "texture.bmp", &g_lpTexture);

Aby se daná textura aplikovala, musíme jí nastavit pomocí metody SetTexture().

// set texture
g_lpD3DDevice->SetTexture(0, g_lpTexture);

Toto volání provedeme těsně před vykreslením krychle. Pokud bychom chtěli mít na každé straně jinou texturu, museli bychom strany vykreslovat postupně (6 volání metody DrawIndexedPrimitive() a mezi každým voláním nastavovat jinou texturu). Všimněte si, že metoda má dva parametry. První parametr určuje tzv. texture stage. Tento parametr je využíván u míchání textur (texture blending), ale o tom si povíme někdy příště. Druhý parametr je ukazatel na naší texturu.

Tak toto byl lehký úvod do texturování objektů v Direct3D. Texturování je ovšem obsáhlá kapitola, takže další vlastnosti a nastavení si ukážeme v dalších lekcích.
 

21.3. Závěr

Dnes jsme se konečně ponořili do pravého 3D světa Direct3D. Snad se vám dnešní lekce líbila.

Co budeme probírat příště? Snad již konečně začneme budovat náš malý 3D engine. Vytvoříme pár knihoven podobně jako tomu bylo u DirectDraw.

Těším se příště nashledanou.

Jiří Formánek