Графика DirectX в Delphi - Михаил Краснов

X, Y : DWORD;

Bmp, wrkBmp : TBitmap;

R, G, В : Byte;

begin

Bmp := TBitmap.Create;

Bmp.LoadFromflie (FileName);

wrkBmp := TBitmap.Create;

wrkBmp.Width := 128;

wrkBmp.Height := 128;

// Масштабирование исходного растра

wrkBmp.Canvas.StretchDraw (Rect (0, 0, 128, 128), Bmp);

hRet := frmDSD.FD3DDevice.CreateTexture (wrkBmp.Width, wrkBmp.Height,

0, 0, D3DFMT_A8R8G8B8, D3DPOOL_MANAGED, FDSTexture);

if FAILED(hRet) then begin

if Failed (hRet) then frmDSD.ErrorOut ('InitTexture', hRet);

Exit;

end;

hRet := FD3Texture.LockRect(0, d3dlr, nil, 0);

if FAILED(hRet) then begin

if Failed (hRet) then frmDSD.ErrorOut ('InitTexture', hRet);

Exit;

end;

dwDstPitch := d3dlr.Pitch; for Y := 0 to wrkBmp.Height - 1 do

for X := 0 to wrkBmp.Width - 1 do begin

R := GetRValue(wrkBmp.Canvas.Pixels[X, DWORD (wrkBmp.Height-1)-Y]);

G := GetGValue(wrkBmp.Canvas.Pixels[X, DWORD (wrkBmp.Height-1)-Y]);

В := GetBValue(wrkBmp.Canvas.Pixels[X, DWORD (wrkBmp.Height-1)-Y]);

// Пикселы предопределенного цвета делаются прозрачными

if (R = inR) and (G = inG) and (B = inB)

then PDWORD (DWORD(d3dlr.pBits) + Y * dwDstPitch + X * 4)^ :=

D3DCOLOR__ARGB(0, R, G, B)

else PDWORD (DWORD(d3dlr.pBits) + Y * dwDstPitch + X * 4)" :=

D3DCOLOR_ARGB(255, R, G, B);

end;

hRet := FD3Texture.UnlockRect(0) ;

if FAILED(hRet) then begin

if Failed (hRet) then frmD3D.ErrorOut ('InitTexture', hRet);

Exit;

end;

Bmp. Free ; wrkBmp.Free ;

end;

Итак, все растровые изображения масштабируются под размер 128x128 пикселов, и поскольку исходные картинки прямоугольные, некоторые из них окажутся немного искаженными в своих пропорциях.

В начале работы приложения случайным образом выбираются картинки для загрузки, одна из них нарисована на красном фоне, остальные - на зеленом:

for i := 0 to NumFish - 1 do begin // Инициализация массива объектов

case random (4) of

0 : Fishes [i] := TFish.Create ('Fishl.bmp', 0, 255, 0);

1 : Fishes [i] := TFish.Create ('Fish2.bmp', 255, 0, 0) ;

2 : Fishes [i] := TFish.Create ('Fish3.bmp', 0, 255, 0);

3 : Fishes [i] := TFish.Create ('Fish4.bmp', 0, 255, 0);

end;

with Fishes [i] do begin PosX := random - 0.5;

PosY := (random (60) - 30) / 100;

StepX := (random - 0.5) / 10;

if StepX < 0 then RotateTexture; // Требуется поворот Scale := (random (60) + 40) / 100;

end;

end;

В исходных образах рыбки нарисованы плывущими слева направо, при обратном движении содержимое прямоугольника переворачивается:

function TFish.RotateTexture : HRESULT;

var

d3dlr : TD3DLOCKED_RECT;

dwDstPitch : DWORD;

pDst, pDstl : PDWORD;

X, У : DWORD;

wrkDW : DWORD;

begin

FD3Texture.LockRect(0, d3dlr, nil, 0);

dwDstPitch := d3dlr.Pitch;

for Y := 0 to 127 do

for X := 0 to 63 do begin //До половины ширины образа

// Переставляем содержимое двух пикселов

pDst := PDWORD (DWORD(d3dlr.pBits) + Y * dwDstPitch + X * 4);

pDstl := PDWORD (DWORD(d3dlr.pBits) + Y * dwDstPitch +

(127 - X) * 4);

wrkDW := pDsf-pDst^;

pDstlA; pDst^;:= wrkDW;

end;

Result := FD3Texture.UnlockRect(0) ;

end;

Буфер вершин инициализируется с размером под четыре вершины, поскольку для изображения рыбки этот буфер заполняется координатами четырех сторон квадрата. Размер стороны квадрата - scale:

function TFish.Draw : HRESULT;

var

Vertices : ATCustomVertex;

hRet : HRESULT;

begin

hRet := frraD3D.FD3DVB.Lock(0, 4 * SizeOf(TCustomVertex), PByte(Vertices), 0);

if Failed(hRet) then begin

Result := hRet;

Exit;

end;

Vertices.X = -0.5 + PosX; // Левый нижний угол квадрата

Vertices.Y = -0.5 + PosY;

Vertices.Z = 0;

Vertices.U = 0;

Vertices.V = 0;

Inc(Vertices);

Vertices.X = -0.5 + PosX; // Левый верхний угол квадрата

Vertices.Y = -0.5 + Scale + PosY;

Vertices.Z = 0;

Vertices.U = 0;

Vertices.V = 1;

Inc(Vertices);

Vertices.X = -0.5 + Scale + PosX; // Правый нижний угол квадрата

Vertices.Y = -0.5 + PosY;

Vertices.Z = 0;

Vertices.U = 1;

Vertices.V = 0;

Inc(Vertices) ;

Vertices.X = -0.5 + Scale + PosX; // Правый верхний угол квадрата

Vertices.Y = -0.5 + Scale + PosY;

Vertices.Z = 0;

Vertices.U = 1;

Vertices.V = 1;

frmD3D.FD3DVB.Unlock;

with frmD3D.FD3DDevice do begin

SetTexture(0, FD3Texture);

SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLOROP, D3DTA_TEXTURE);

SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTAJTEXTURE);

SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, DWORD (True));

SetRenderState(D3DRS_SRCBLEND, D3DBLEND_SRCALPHA);

SetRenderState(D3DRS_DESTBLEND, D3DBLEND_INVSRCALPHA);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2) ;

SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, DWORD (False));

end;

Result := frmD3D.FD3DDevice.SetTexture(0, nil);

end;

Через некоторый промежуток времени для каждого объекта вызывается метод, связанный с перемещением:

procedure TFish.Move; begin

PosX := PosX + StepX;

if (PosX < -1.5) or (PosX > 1.5) then begin // Уход за границу экрана

RotateTexture; // Переворачиваем образ

StepX := -StepX; // Меняем направление на противоположное

end;

end;

Как видим, код значительно сократился, и программировать стало гораздо удобнее, но видеокарты, поддерживающие только 20-акселерацию, не смогут ускорить работу таких приложений.

Что вы узнали в этой главе

Примеры данной главы позволили нам совершенно освоиться с ключевыми методами Direct3D. Мы научились работать с альфа-составляющей цвета примитивов, познакомились с важнейшим понятием текстуры.

Игры и многие эффекты программируются теперь гораздо легче, чем при использовании DirectDraw.

Глава 9 Трехмерные построения

Матричный подход

Реалистичные изображения

Буфер глубины

Подготовка моделей

Что вы узнали в этой главе

Предлагаемый материал во многом основан на сведениях предыдущей главы, но имеет принципиальное отличие: в ней мы переходим к трехмерной графике.

Такой переход потребует небольшого экскурса в линейную алгебру. В остальном же знакомство с новой темой потребует изучения методов объектов, связанных с 3D графикой.

Примеры, рассматриваемые в данной главе, располагаются в каталоге ExamplesChapter09.

Матричный подход

Прежде, чем мы приступим к рисованию в пространстве, нам предстоит поговорить о некоторых важных вещах, обойти которые невозможно, хотя они напрямую, казалось бы, и не связаны с программированием.

Вкратце повторим подходы, используемые нами в предыдущих главах, посвященных Direct3D. Буфер вершин заполняется данными некоторого формата об опорных вершинах, образующих примитивы. Если примитивы должны перемещаться по экрану, буфер вершин заполняется новыми данными. Для поворота объекта надо запереть буфер, чтобы получить доступ к его содержимому, и заполнить буфер новыми данными.

В трехмерных построениях мы будем избегать такого подхода. Использованные нами ранее форматы данных о вершинах содержат три пространственные координаты, и нетрудно догадаться, что для перехода к трехмерной графике надо для начала задействовать Z-координату, ранее нами игнорируемую. Конечно, потребуются еще некоторые действия, но интуиция подсказывает, что для рисования, например, кубика, надо построить треугольники, образующие стороны куба, манипулируя значением третьей координаты. А для того, чтобы нарисовать вращающийся кубик, следует периодически обновлять содержимое буфера вершин. Но мы сразу же должны оговориться, что было бы лучше, если бы мы один раз заполняли буфер данными о кубике, а воспроизводили его каждый раз немного повернутым относительно предыдущего положения. Конечно, это оптимально: заполнить буфер один раз массивом данных об объектах сцены, а при воспроизведении каждого объекта выполнять менее требовательные к ресурсам операции, указывая его текущее положение в пространстве. К такому порядку действий мы и будем стремиться. Не использовал я такого подхода раньше только потому, что боялся нагрузить вас обилием материала (этого я боюсь и сейчас), и хотел бы, чтобы мы двигались шаг за шагом. Но, к сожалению, сейчас нам придется сделать очень большой скачок, и для того, чтобы не споткнуться, следует утроить внимание. Начнем.

При описании объекта, заполнении буфера вершин опираемся на мировую систему координат. Иными словами, указываем координаты вершин объектов так, как будто все они находятся в точке начала глобальной системы координат.

Объекты трехмерной сцены наделяются системой координат, первоначально совпадающей с мировой системой. Каждая трансформация системы координат, связанной с объектом, приведет к трансформации объекта. Если перед воспроизведением объекта сместить его систему координат, то объект будет рисоваться на новом месте, т. е. относительно смещенной по одной или нескольким осям системы координат. Для осуществления поворота объекта поворачиваем систему координат, связанную с ним, вокруг одной из осей. Если на сцене присутствует несколько объектов, то перед рисованием каждого из них трансформируем систему координат, ассоциированную с этим объектом.

Надеюсь, пока все понятно и просто, и мы можем поговорить о том, как собственно осуществлять манипуляции с системой координат объекта. Самыми популярными математическими методами для описания таких преобразований служат векторный и матричный. Трехмерная графика базируется, как правило, на матричном подходе, заключающемся в том, что операции с системой координат основываются на матричном представлении. Базовым элементом матричного метода является матрица (таблица чисел) размером 4x4. Я знаю первый вопрос, который возникает всегда и у всех, кто впервые слышит о матричном методе: почему размер матрицы именно такой. В математике для описания точки в пространстве используется четыре числа, вспомогательной характеристике можно придать любой смысл, это может быть, например, заряд частицы или материальная масса. В графике четвертый компонент координаты точки называется W-координатой и предназначен для осуществления проекции точки на плоскость экрана. Это весовой фактор, на который умножаются координаты точки при ее проецировании. Его значение задается единичным.