DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础

《DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础》主要介绍如何使用DirectX 9.0开发交互式3D图形程序，重点是游戏开发。全书首先介绍了必要的数学工具，然后讲解了相关的3D概念。其他主题几乎涵盖了Direct3D中的所有基本运算，例如图元的绘制、光照、纹理、Alpha融合、模板，以及如何使用Direct3D实现游戏中所需的技术。介绍顶定点着色器和像素着色器的章节(包含了效果框架和新的高级着色语言的内容)对这些关键运算进行了较为集中的讨论。

目录 第Ⅰ部分 基础知识 必备的数学知识 3 3D空间中的向量 3 向量相等 7 计算向量的长度 7 向量的规范化 8 向量加法 9 向量减法 9 数乘 10 点积 11 叉积 11 矩阵 12 矩阵相等、矩阵数乘和矩阵加法 13 矩阵乘法 14 单位矩阵 15 逆矩阵 15 矩阵的转置 16 D3DX矩阵 16 基本变换 19 平移矩阵 20 旋转矩阵 21 比例变换矩阵 23 几何变换的组合 24 向量变换的一些函数 25 平面(选读) 26 D3DXPLANE 27 点和平面的空间关系 27 平面的创建 28 平面的规范化 29 平面的变换 29 平面中到某一点的最近点 30 射线(选读) 31 射线 31 射线与平面的相交 32 小结 32 第Ⅱ部分 Direct3D基础 第1章 初始化Direct3D 37 1.1 Direct3D概述 37 1.1.1 REF设备 38 1.1.2 D3DDEVTYPE 38 1.2 COM(组件对象模型) 38 1.3 预备知识 39 1.3.1 表面 39 1.3.2 多重采样 41 1.3.3 像素格式 42 1.3.4 内存池 42 1.3.5 交换链和页面置换 43 1.3.6 深度缓存 44 1.3.7 顶点运算 45 1.3.8 设备性能 45 1.4 Direct3D的初始化 46 1.4.1 获取接口IDirect3D9的指针 47 1.4.2 校验硬件顶点运算 47 1.4.3 填充D3DPRESENT_PARAMETER结构 48 1.4.4 创建IDirect3DDevice9接口 50 1.5 例程：Direct3D的初始化 51 1.5.1 d3dUtility.h/cpp 52 1.5.2 例程框架 53 1.5.3 例程：D3D初始化 54 1.6 小结 56 第2章 绘制流水线 58 2.1 模型表示 59 2.1.1 顶点格式 60 2.1.2 三角形单元 60 2.1.3 索引 61 2.2 虚拟摄像机 62 2.3 绘制流水线 63 2.3.1 局部坐标系 64 2.3.2 世界坐标系 64 2.3.3 观察坐标系 65 2.3.4 背面消隐 67 2.3.5 光照 68 2.3.6 裁剪 68 2.3.7 投影 69 2.3.8 视口变换 70 2.3.9 光栅化 72 2.4 小结 72 第3章 Direct3D中的绘制 73 3.1 顶点缓存与索引缓存 73 3.1.1 创建顶点缓存和索引缓存 73 3.1.2 访问缓存内容 76 3.1.3 获取顶点缓存和索引缓存的信息 77 3.2 绘制状态 78 3.3 绘制的准备工作 78 3.4 使用顶点缓存和索引缓存进行绘制 79 3.4.1 IDirect3DDevice9::DrawPrimitive 79 3.4.2 IDirect3DDevice9::DrawIndexedPrimitive 80 3.4.3 Begin/End Scene 81 3.5 D3DX几何体 81 3.6 例程：三角形、立方体、茶壶、D3DXCreate* 83 3.7 小结 87 第4章 颜色 89 4.1 颜色表示 89 4.2 顶点颜色 92 4.3 着色 92 4.4 例程：具有颜色的三角形 93 4.5 小结 95 第5章 光照 97 5.1 光照的组成 97 5.2 材质 98 5.3 顶点法线 100 5.4 光源 102 5.5 例程：光照 105 5.6 一些附加例程 108 5.7 小结 108 第6章 纹理映射 109 6.1 纹理坐标 110 6.2 创建并启用纹理 111 6.3 纹理过滤器 112 6.4 多级渐进纹理 113 6.4.1 多级渐进纹理过滤器 114 6.4.2 使用多级渐进纹理 114 6.5 寻址模式 114 6.6 例程：纹理四边形 116 6.7 小结 118 第7章 融合技术 119 7.1 融合方程 119 7.2 融合因子 121 7.3 透明度 122 7.3.1 Alpha通道 122 7.3.2 指定Alpha来源 123 7.4 用DirectX Texture Tool创建Alpha通道 123 7.5 例程：透明效果 125 7.6 小结 127 第8章 模板 128 8.1 模板缓存的使用 129 8.1.1 模板缓存格式的查询 129 8.1.2 模板测试 130 8.1.3 模板测试的控制 130 8.1.4 模板缓存的更新 132 8.1.5 模板写掩码 132 8.2 例程：镜面效果 133 8.2.1 成像中的数学问题 133 8.2.2 镜面效果实现概述 134 8.2.3 代码解析 135 8.3 例程：Planer Shadows 139 8.3.1 平行光阴影 139 8.3.2 点光源产生的阴影 140 8.3.3 阴影矩阵 141 8.3.4 使用模板缓存防止二次融合 142 8.3.5 代码解析 143 8.4 小结 144 第Ⅲ部分 Direct3D的应用 第9章 字体 149 9.1 ID3DXFont接口 149 9.1.1 创建一个ID3DXFont接口对象 149 9.1.2 绘制文本 150 9.1.3 计算每秒绘制的帧数 151 9.2 CD3DFont 152 9.2.1 创建CD3DFont类的实例 152 9.2.2 绘制文本 152 9.2.3 清理 153 9.3 D3DXCreateText函数 153 9.4 小结 155 第10章 网格(一) 156 10.1 几何信息 156 10.2 子集和属性缓存 157 10.3 绘制 159 10.4 网格优化 159 10.5 属性表 161 10.6 邻接信息 163 10.7 克隆 164 10.8 创建网格(D3DXCreateMeshFVF) 165 10.9 例程：网格的创建与绘制 167 10.10 小结 172 第11章 网格(二) 174 11.1 ID3DXBuffer 174 11.2 XFile 175 11.2.1 加载XFile文件 175 11.2.2 XFile材质 176 11.2.3 例程：XFile 177 11.2.4 生成顶点法线 180 11.3 渐进网格 181 11.3.1 生成渐进网格 182 11.3.2 顶点属性权值 183 11.3.3 ID3DXPMesh接口方法 183 11.3.4 例程：Progressive Mesh 184 11.4 外接体 187 11.4.1 一些新的特殊常量 189 11.4.2 外接体的类型 189 11.4.3 例程：Bounding Volumes 190 11.5 小结 192 第12章 设计一个灵活的Camera类 193 12.1 Camera类的设计 193 12.2 实现细节 195 12.2.1 观察矩阵(取景变换矩阵，View Matrix)的计算 195 12.2.2 绕任意轴的旋转 198 12.2.3 俯仰、偏航和滚动 199 12.2.4 行走、扫视和升降 201 12.3 例程：Camera 202 12.4 小结 205 第13章 地形绘制基础 206 13.1 高度图 207 13.1.1 创建高度图 207 13.1.2 加载RAW文件 208 13.1.3 访问和修改高度图 209 13.2 创建地形几何信息 210 13.2.1 顶点的计算 212 13.2.2 索引的计算 214 13.3 纹理映射 216 13.4 光照 219 13.4.1 概述 219 13.4.2 坐标方格的明暗度计算 220 13.4.3 对地形进行着色 222 13.5 在地形中“行走” 222 13.6 例程：Terrain 226 13.7 一些改进 228 13.8 小结 229 第14章 粒子系统 230 14.1 粒子和点精灵 230 14.1.1 结构格式 230 14.1.2 点精灵的绘制状态 231 14.1.3 粒子及其属性 233 14.2 粒子系统的组成 234 14.2.1 绘制一个粒子系统 238 14.2.2 随机性 243 14.3 具体的粒子系统 243 14.3.1 例程：Snow System 244 14.3.2 例程：Firework 246 14.3.3 例程：Particle Gun 248 14.4 小结 250 第15章 拾取 251 15.1 屏幕到投影窗口的变换 253 15.2 拾取射线的计算 254 15.3 对射线进行变换 255 15.4 射线/物体相交判定 256 15.5 例程：Picking 258 15.6 小结 259 第Ⅳ部分 着色器和效果 第16章 高级着色语言(HLSL)入门 263 16.1 HLSL着色器程序的编制 264 16.1.1 全局变量 266 16.1.2 输入和输出结构 266 16.1.3 入口函数 267 16.2 HLSL着色器程序的编译 268 16.2.1 常量表 268 16.2.2 HLSL着色器程序的编译 272 16.3 变量类型 274 16.3.1 标量类型 274 16.3.2 向量类型 274 16.3.3 矩阵类型 275 16.3.4 数组 277 16.3.5 结构体 277 16.3.6 关键字typedef 277 16.3.7 变量的前缀 278 16.4 关键字、语句及类型转换 279 16.4.1 关键字 279 16.4.2 基本程序流程 279 16.4.3 类型转换 280 16.5 运算符 281 16.6 用户自定义函数 282 16.7 内置函数 284 16.8 小结 286 第17章 顶点着色器入门 287 17.1 顶点声明 288 17.1.1 顶点声明的描述 288 17.1.2 顶点声明的创建 291 17.1.3 顶点声明的启用 291 17.2 顶点数据的使用 291 17.3 使用顶点着色器的步骤 293 17.3.1 顶点着色器的编写与编译 294 17.3.2 顶点着色器的创建 294 17.3.3 顶点着色器的设置 294 17.3.4 顶点着色器的销毁 295 17.4 例程：Diffuse Lighting 295 17.5 例程：Cartoon Rendering 302 17.5.1 卡通着色 303 17.5.2 卡通着色的顶点着色器代码 304 17.5.3 轮廓的勾勒 307 17.5.4 实现轮廓勾勒的顶点着色器代码 310 17.6 小结 312 第18章 像素着色器入门 313 18.1 多重纹理概述 313 18.1.1 启用多重纹理 315 18.1.2 多重纹理坐标 316 18.2 像素着色器的输入和输出 317 18.3 使用像素着色器的步骤 318 18.3.1 像素着色器的编写和编译 318 18.3.2 像素着色器的创建 318 18.3.3 像素着色器的设置 319 18.3.4 像素着色器的销毁 319 18.4 HLSL采样器对象 319 18.5 例程：像素着色器中的多重纹理 321 18.6 小结 329 第19章 效果框架 331 19.1 手法与路径 331 19.2 更多HLSL的内置对象 333 19.2.1 纹理对象 333 19.2.2 采样器对象与采样器状态 333 19.2.3 顶点着色器对象和像素着色器对象 334 19.2.4 字符串 335 19.2.5 注释 335 19.3 效果文件中的设备状态 336 19.4 创建一种效果 337 19.5 常量的设置 338 19.6 使用一种效果 340 19.6.1 效果句柄的获取 341 19.6.2 效果的激活 341 19.6.3 效果的启用 341 19.6.4 当前绘制路径的设置 342 19.6.5 效果的终止 342 19.6.6 一个例子 342 19.7 例程：效果文件中的光照和纹理 343 19.8 例程：雾效 349 19.9 例程：卡通效果 352 19.10 EffectEdit 353 19.11 小结 354 附录 Windows编程入门 355 参考文献 372

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