Графика DirectX в Delphi - Михаил Краснов

end;

procedure TfrmD3D.tbEndChange{Sender: TObject); // Ползунок "Fog End"

begin

FogEnd := tbEnd.Position / 10;

end;

procedure TfrmDSD.tbDensityChange(Sender: TObject); // Ползунок "Density"

begin

FogDensity := tbDensity.Position / 10;

end;

// Ползунки, связанные с цветовыми весами тумана procedure TfrmD3D.tbRedChange(Sender: TObject);

begin

FogColor := tbBlue.Position + (tbGreen.Position shl 8) +

(tbRed.Position shl (4 * 4));

end;

// Закон тумана

procedure TfrraD3D.cmbxFOGTABLEMODEChange(Sender: TObject);

begin

case cmbxFOGTABLEMODE.Itemlndex of

0 : FOGTABLEMODE := D3DFOG_NONE;

1 : FOGTABLEMODE := D3DFOG EXP;

2 : FOGTABLEMODE := D3DFOG_EXP2;

3 : FOGTABLEMODE := D3DFOG_LINEAR;

end;

end;

Эффект дымки часто служит для усиления передачи глубины пространства, как в проекте каталога Ех06, где рисуется вращающийся додекаэдр .При каркасном режиме зритель часто теряется в пространстве, гадая, как линии располагаются в пространстве, и включение режима тумана значительно улучшит восприятие таких картинок.

Двусторонние поверхности

Я обращал ваше внимание на то, что Direct3D умеет окрашивать примитивы только с одной стороны. В этом небольшом разделе, на примере проекта каталога Ех07 мы разберем принципы построения двусторонних поверхностей. Работа примера очень простая: на экране вращается квадрат, с одной стороны окрашенный в синий цвет, с другой - в красный. Цвета разные только для наглядности, чтобы мы могли различать стороны площадки. Используется два материала, но вы можете получать таким же способом примитивы, выглядящие одинаково независимо от точки обзора.

Метод очень прост: примитивы фигуры описываются дважды, с одинаковыми координатами, но противоположным направлением нормалей. В моем примере первые четыре вершины описывают связанные треугольники, образующие квадрат. Нормаль к вершинам задается из расчета, что описывается передняя сторона квадрата. Затем буфер наполняется четверкой вершин, с противоположным направлением нормали. Считаем, что это соответствует задней стороне квадрата. В обоих случаях вершины перечисляются по часовой стрелке.

При воспроизведении выводим переднюю сторону квадрата, отсекая примитивы, вершины которых перечисляются в поле зрения против часовой стрелки. Затем выводим заднюю сторону квадрата, меняя правило отсечения на противоположное: with FD3DDevice do begin

SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW);

SetMaterial(MaterialRed);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2);

SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CW);

SetMaterial(MaterialBlue);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 4, 2);

end;

Теперь передняя сторона квадрата не будет отображаться, если он повернут к нам обратной стороной, и наоборот, задняя сторона воспроизводится только тогда, когда квадрат развернулся к нам обратной стороной.

Соприкасающиеся поверхности

Обращаю ваше внимание еще на одну проблему, с которой вы можете столкнуться. Наверняка в ваших построениях рано или поздно потребуется использовать соприкасающиеся поверхности, и здесь вы можете обнаружить, что на таких поверхностях появляется паразитный узор.

Посмотрим на данный эффект, запустив проект из каталога Ех08, где рисуются две частично перекрывающиеся разноцветные площадки. В местах их соприкосновения возникает картинка, которую мы не рисовали (рис. 10.6).

Связано появление таких узоров с использованием буфера глубины. При его заполнении одинаковыми значениями из-за погрешностей некоторые участки примитивов выводятся перепутанными. Проявляется эффект только после смены матрицы трансформаций, как в этом примере:

procedure TfrmD3D.DrawScene;

var

matRotateY, matTranslate : TD3DMatrix;

begin

// Сдвиг и поворот первого квадрата

SetTranslateMatrix (matTranslate, -0.5, -0.5, 0);

SetRotateYMatrix(matRotateY, Angle);

with FD3DDevice do begin

SetTransform(D3DTS WORLD, MatrixMul(matRotateY, matTranslate);;

SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW);

SetMaterial(MaterialRed);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2); // Сдвиг второго квадрата

SetTranslateMatrix (matTransiate, -0.4, -0.4, 0);

SetTransform(D3DTS_WORLD, MatrixMul(matRotateY, matTransiate) SetMaterial(MaterialBlue);

DrawPrimitive (D3DPT_TRIA1-IGLESTRIP, 0, 2) ;

end;

end;

Если второй квадрат воспроизводить сразу же после первого, т. е. перед его воспроизведением не изменять матрицу трансформаций, ошибок возникать не будет. В таких случаях примитив, нарисованный последним, перекроет предыдущий без проступающих узоров.

Решение проблемы состоит в том, чтобы на время воспроизведения соприкасающихся поверхностей запретить работу с буфером глубины. Так и делается в проекте из каталога Ех09, где рисуется аналогичная сцена, но во время воспроизведения второго квадрата работа с Z-буфером приостанавливается:

SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZB_FALSE);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2);

SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZBJTRUE);

Конечно, в этом конкретном примере можно и не включать буфер глубины вообще, но если на сцене присутствует множество объектов, то без использования Z-буфера положения их будут передаваться неправильно. Поэтому обычно такое действие выполняют только на время воспроизведения одного из примитивов, имеющих большие участки одинаковой координаты.

Частичная прозрачность объемных фигур

Предыдущие разделы подготовили нас к тому, чтобы вплотную заняться выводом объемных полупрозрачных объектов. Для начала рассмотрим вывод одной единственной фигуры на сцене (проект каталога Ех10), в которой сфера стала наполовину прозрачной (рис. 10.7).

При инициализации материала сферы четвертый компонент цвета равен теперь 0.5, чтобы сфера стала наполовину прозрачной. Обратите внимание, что нулевое значение этого параметра соответствует полной прозрачности материала, прямо противоположно тому, что мы имели при работе с диффузной составляющей формата вершин.

Помимо этого, нам нужно позаботиться, чтобы сфера имела двустороннюю поверхность. Данные о сфере заносятся теперь дважды. Во втором случае координаты вершин повторяются, направление нормалей меняем на прямо противоположное.

Последнее, что нам необходимо учесть - операция с буфером глубины применяется раньше, чем с буфером цвета. Поэтому первой следует вывести внутреннюю сторону сферы, она загорожена лицевой стороной сферы, и при обычном порядке воспроизведения двусторонних поверхностей альфа-смешения не произойдет:

with FD3DDevice do begin

SetTransform(D3DTS WORLD, matSphere) ;

// Устанавливаем полупрозрачный материал SetMaterial(MaterialSphere); // Включаем режим смешения

SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, DWORD(True)); // Первой выводится внутренняя сторона сферы SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL__CW);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 30 + 51 + 51 + 960, 960); // Внешняя сторона сферы

SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 30 +o 51 + 51, 960);

SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, DWORD(False));

end;

Обязательно посмотрите, как работает пример с переставленным порядком воспроизведения и убедитесь, что в этом случае эффект получается точно таким же, как и при отсутствии воспроизведения внутренней стороны сферы.

Теперь мы попытаемся внести в сцену еще небольшое изменение - сделать полупрозрачным конус. Конечно, мы помним, что помимо изменения свойств материала для конуса требуется также добавить дублированное описание, с перевернутыми нормалями его внутренней стороны. Но для этой фигуры нашей композиции есть еще одна тонкость: конус стоит на полу комнаты, его дно соприкасается с квадратом пола. Следовательно, на время воспроизведения этой части фигуры надо отключать работу с Z-буфером, иначе при включении полупрозрачности нам станут видны паразитные узоры. В коде примера из каталога Ex11 я и делаю именно так:

// Первой воспроизводится внутренняя поверхность конуса

SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CW);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLEFAN, 81 + 51, 49); // Сам конус

// Дно конуса рисуется с отключенной работой Z-буфера

SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZB_FALSE);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLEFAN, 81 + 51 + 51, 49); // Дно

SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZBJTRUE); // Второй воспроизводится внешняя поверхность конуса

SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW);

SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZB_FALSE);

DrawPrimitive(D3DPTjrRIANGLEFAN, 30, 49);

SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZB_TRUE);

DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLEFAN, 81, 49);

Конус теперь рисуется замечательно, и мы видим его внутреннюю часть, на которой нет никаких непрошеных узоров. Однако работа примера не может удовлетворять нас полностью, поскольку при прохождении сферы за конусом она становится невидна, как будто конус непрозрачный (рис. 10.8).

Мы знаем, почему так происходит и что необходимо сделать, чтобы все выводилось правильно. Объекты следует воспроизводить отсортированными в поле зрения так, чтобы первыми выводились более удаленные объекты, и заполнять кадр полупрозрачным цветом до того, как будет применена операция отсечения по содержимому буфера глубины.

Сейчас посмотрите работу проекта каталога Ех12, в котором оба объекта выводятся полупрозрачными. В зависимости от текущего значения переменной Angle, определяющего положение сферы в пространстве, задаем порядок вывода фигур сцены: первой воспроизводится фигура, располагающаяся в текущий момент дальше от глаза наблюдателя: