DirectX中的缓冲区

Direct3D是一个图形应用程序的底层接口(API)，通过该接口可以直接使用硬件的3D加速性能来渲染三维场景，可以认为Direct3D是应用程序和硬件设备之间的一个中间媒介。图2.1展示了应用程序、Direct3D和硬件设备之间的层次关系。Direct3D不能直接和硬件设备打交道的原因是微型计算机拥有各种各样的显卡，每种显卡的能力都不一样，而且它们对相同功能的实现方式也不一样。1在程序里面，硬件抽象层可以用D3DDEVTYPE_HAL标志来指定。D3DDEVTYPE_HAL标志是一个D3DDEVTYPE类型的枚举值。同样，可以通过D3DEVTYPE_REF标志来指定REF设备，D3DEVTYPE_REF也是D3DDEVTYPE类型的枚举值。要记住这些设备类型，因为每次创建设备时都要指定使用的是哪个设备类型。2表面缓冲区(Surface)是像素的矩阵，Direct3D主要使用表面缓冲区来存储二维图像的数据。在图2.2中，给出了表面缓冲区相关数据的定义。Pitch存储区是一个比表面缓冲区大的存储区域，表面缓冲区是Pitch存储区的一部分。此外，表面缓冲区的宽度和高度以像素为单位，但Pitch存储区以字节为单位。3在Direct3D中，用IDirect3DSurface9接口来表示表面缓冲区。该接口提供了直接对表面缓冲区进行读写的方法，其中主要的几个方法为：LockRect——通过调用这个方法，可以锁定表面缓冲区并得到一个指向表面缓冲区的指针。在获得表面缓冲区指针后，可以通过指针偏移来读写需要的像素数据。UnlockRect——通过LockRect锁定表面缓冲区后，通过该方法解除对表面缓冲区内存区域的锁定。GetDesc——填充一个用来描述表面缓冲区数据信息的D3DSURFACE_DESC结构，从而获得表面缓冲区的信息。4重采样技术是指通过像素矩阵来描述图像时使图像更加平滑的技术。重采样技术常常用于屏幕抗锯齿操作，图2.3显示了采用重采样技术和不采用重采样技术描述图像时的差别。5D3DMULTISAMPLE_TYPE包含用来指定重采样级别的枚举值，其主要枚举值包括：D3DMULTISAMPLE_NONE——不进行重采样。D3DMULTISAMPLE_1_SAMPLE~D3DMULTISAMPLE_16_SAMPLE——指定16个不同的重采样级别，每个级别都对应了不同的效果。本书中的程序基本上都没有用重采样技术，因为采用重采样技术后将降低程序的执行速度。如果需要启动重采样技术，要首先调用IDirect3D9::CheckDeviceMultiSampleType方法检测显卡是否支持重采样技术，然后设定重采样技术的级别。6下面是常用的D3DFORMAT类型的部分枚举值：D3DFMT_R8G8B8——指定像素采用24位数据格式进行描述，从左边起，前8位表示红色，中间8位表示绿色，后8位表示蓝色。D3DFMT_X8R8G8B8——指定像素使用该32位像素格式，从左边起，第一个8位数据为空闲位，第二个8位数据表示红色，第三个8位数据表示绿色，最后的8位数据表示蓝色。D3DFMT_A8R8G8B8——指定像素采用该32位像素格式，从左边起，前8位数据表示Alpha值，第二个8位数据表示红色，第三个8位数据表示绿色，最后一个8位数据表示蓝色。D3DFMT_A16R16G16B16——指定像素使用该64像素格式，从左边起，第一个16位数据表示Alpha值，第二个16位数据表示红色，第三个16位数据表示绿色，最后的16位表示蓝色。7表面缓冲区和其他Direct3D资源都可以被放在各式的存储池中，通过D3DPOOL类型的枚举值可以指定不同的存储池，目前可以用的存储池主要有：D3DPOOL_DEFAULT——默认存储池D3DPOOL_MANAGED——托管存储池D3DPOOL_SYSTEMMEM——系统存储池D3DPOOL_SCRATCH——SCRATCH存储池8Direct3D维护着一组表面缓冲区，通常有两个或者三个，通常将这组表面缓冲区的组合叫作交换链，通过IDirect3DSwapChain9可以对交换链进行管理。交换链，更准确的说法是页面翻转技术，主要用途是在播放动画的时候使帧和帧间的交换变得更加流畅。图2.4中展示了具有两个表面缓冲区的交换链。9monitor图2.5表现了在Presenting操作前后的交换链。渲染图形的代码结构变为：(1)将显示数据渲染到后缓冲区。(2)进行Presenting操作，交换前后缓冲区。(3)Goto(1)10深度缓冲区也是一个表面缓冲区，但是在深度缓冲区中不是保存图片信息，而是保存着每个像素点对应的深度信息。图2.6展示了一个简单的场景，在这里部分物体遮挡了在其后的物体。Direct3D中使用深度缓冲(也称为Z缓冲)技术来进行可见面的判断。11深度缓冲区的大小格式决定了深度测试的准确性。比如，24位的深度缓冲区比16位的准确性高。通常在24位的深度缓冲格式下，程序就可以运行得很好，但Direct3D还是提供了32位的深度缓存区：D3DFMT_D32——指定一个32位的深度缓存区。D3DFMT_D24S8——指定一个24位的深度缓存区，其中8位预定为模板缓存。D3DFMT_D24X8——指定一个24位的深度缓存区。D3DFMT_D24X4S4——指定一个24位的深度缓存区，4位作为模板缓存。D3DFMT_D16——指定一个16位的深度缓冲区。12顶点是组成3D空间的基本元素，在Direct3D中对顶点的处理有两种方法，即软件处理方法和硬件处理方法。软件顶点处理在任何配置下都是被支持的，并且也都可用；但是硬件顶点处理只有在显卡支持硬件顶点处理的情况下才可以使用。13Direct3D提供的所有特性在D3DCAPS9结构中都有对应的数据成员或对应位。通过Direct3D中的函数初始化并填充一个D3DCAPS9结构对象可以获得一个特定硬件的性能参数。通过检查填充后的D3DCAPS9对象中的相关数据，就可以知道硬件设备是否支持Direct3D的某个特性。14Direct3D的初始化可以分为以下的几个步骤。(1)获得一个IDirect3D9接口指针，该接口用于获得系统图形硬件信息并进而创建IDirect3DDevice9接口。IDirect3DDevice9接口代表了进行图形渲染的硬件设备。(2)确认设备的性能(D3DCAPS9)，查看显示设备是否支持硬件顶点处理，根据显示设备的性能创建出合适IDirect3DDevice9接口。(3)初始化一个D3DPRESENT_PARAMETERS结构对象，该结构包含了一系列用来指定IDirect3DDevice9接口特性的数据成员。(4)根据D3DPRESENT_PARAMETERS对象来创建一个IDirect3DDevice9接口。15初始化Direct3D首先要得到一个IDirect3D9接口。通过如下代码就可以获得IDirect3D9接口，Direct3D提供了获得IDirect3D9接口的专用函数：IDirect3D9*_d3d9;_d3d9=Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);IDirect3D9接口有两个用途：设备枚举以及创建IDirect3DDevice9接口。16在确认硬件顶点处理能力的过程中，通过以下程序获得主显示设备的性能并填充D3DCAPS9对象：HRESULTIDirect3D9::GetDeviceCaps(UINTAdapter,D3DDEVTYPEDeviceType,D3DCAPS9*pCaps);接着可以来确认主显示设备的性能，以下为处理代码：参见教材P4617下一步需要填充一个D3DPRESENT_PARAMETERS结构。该结构是用来描述需要创建的IDirect3DDevice9接口的信息，该结构的定义为：typedefstruct_D3DPRESENT_PARAMETERS_{UINTBackBufferWidth;UINTBackBufferHeight;D3DFORMATBackBufferFormat;UINTBackBufferCount;D3DMULTISAMPLE_TYPEMultiSampleType;DWORDMultiSampleQuality;D3DSWAPEFFECTSwapEffect;HWNDhDeviceWindow;BOOLWindowed;BOOLEnableAutoDepthStencil;D3DFORMATAutoDepthStencilFormat;DWORDFlags;UINTFullScreen_RefreshRateInHz;UINTPresentationInterval;}D3DPRESENT_PARAMETERS;18下面是D3DPRESENT_PARAMETERS对象的填充实例：D3DPRESENT_PARAMETERSd3dpp;d3dpp.BackBufferWidth=800;d3dpp.BackBufferHeight=600;d3dpp.BackBufferFormat=D3DFMT_A8R8G8B8;//像素格式d3dpp.BackBufferCount=1;d3dpp.MultiSampleType=D3DMULTISAMPLE_NONE;d3dpp.MultiSampleQuality=0;d3dpp.SwapEffect=D3DSWAPEFFECT_DISCARD;d3dpp.hDeviceWindow=hwnd;d3dpp.Windowed=false;//fullscreend3dpp.EnableAutoDepthStencil=true;d3dpp.AutoDepthStencilFormat=D3DFMT_D24S8;//深度缓冲区格式d3dpp.Flags=0;d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz=D3DPRESENT_RATE_DEFAULT;d3dpp.PresentationInterval=D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;19填写完D3DPRESENT_PARAMETERS结构后，即可开始创建IDirect3DDevice9接口：HRESULTIDirect3D9::CreateDevice(UINTAdapter,D3DDEVTYPEDeviceType,HWNDhFocusWindow,DWORDBehaviorFlags,D3DPRESENT_PARAMETERS*pPresentationParameters,IDirect3DDevice9**ppReturnedDeviceInterface);20IDirect3DDevice9接口的创建代码如下：IDirect3DDevice9*device=0;hr=d3d9-CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT,//主硬件适配器D3DDEVTYPE_HAL,//设备类型hwnd,//和设备关联的窗口D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING,//硬件顶点处理类型&d3dpp,//描述参数&device);//返回的设备if(FAILED(hr)){::MessageBox(0,CreateDevice()-FAILED,0,0);return0;}2122