D3D学习三：矩阵Matrices

矩阵和坐标转换的问题一直让我纠结无比，无奈两年前学的线性代数忘得七七八八了，昨天跑去听一专业的课计算机图形学，刚好讲到坐标变换，不过他们讲的还是二维的，不过也差不多了，讲了几个矩阵的构造用法，例如平移，旋转，缩放等，听得纠结，有些计算实在有点困难，虽然D3D9里面都有函数接口，但有时候是在不好理解-，-，还是得抽空去看看数学。

 

源代码(《3D游戏编程》金容俊/肖永亮)

//使用矩阵//熟悉创建设备和顶点的方法//想要自由创建三维顶点，必须使用4*4大小的矩阵。基本的矩阵变换包括移动(transition)、//旋转(rotation)和缩放(scaling)三种。几何信息为模型坐标系，必须变换为三维世界坐标系。//这时使用世界矩阵，再次将世界坐标系的集合信息变换为摄像机坐标系。这时使用的是视图//矩阵。只有将视图矩阵的集合信息投影到二维平面，才能绘制到窗口。也就是说：经过世界//坐标->视图矩阵->投影矩阵的变换才能进行绘图(当然，还需要进行裁剪等处理工作)#include <Windows.h>#include <mmsystem.h>//使用TimeGetTime()函数包含的首部#include <d3dx9.h>//全局参数LPDIRECT3D9g_pD3D= NULL;  //创建D3D设备的D3D对象参数LPDIRECT3DDEVICE9g_pd3dDevice = NULL; //渲染使用中的D3D设备LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9g_pVB= NULL; //存储顶点的顶点缓冲//定义用户顶点的结构体struct CUSTOMVERTEX{FLOAT x, y, z;//顶点的三维坐标DWORD color;//顶点的颜色};//表现用户顶点结构体信息的FVF//结构体由X, Y, Z, RHW值和Diffuse颜色组成#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX  (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE)//Direct3D初始化HRESULT InitD3D(HWND hWnd){//创建一个用来创建设备的D3D对象if(NULL == (g_pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION)))return E_FAIL;//创建设备的结构体D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));d3dpp.Windowed = TRUE;d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;//创建设备if(FAILED(g_pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd,D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pd3dDevice))){return E_FAIL;}//起到卷起功能，对三角形的前面、后面进行渲染g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE);//顶点具有颜色值，能起到光源功能g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);//这里对设备状态信息进行处理return S_OK;}//几何信息初始化HRESULT InitGeometry(){//渲染三角形的三个顶点CUSTOMVERTEX g_Vertices[] = {{ -1.0f, -1.0f, 0.0f, 0xffff0000, },{  1.0f, -1.0f, 0.0f, 0xff0000ff, },{  0.0f,  1.0f, 0.0f, 0xffffffff, },};//创建顶点缓冲//分配存储三个用户顶点的存储器//指定存储FVF的数据格式if(FAILED(g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer(3*sizeof(CUSTOMVERTEX), 0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX, D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVB, NULL))){return E_FAIL;}//将数据写入顶点缓冲//调用顶点缓冲的Lock()函数，定义指针VOID* pVertices;if(FAILED(g_pVB->Lock(0, sizeof(g_Vertices), (void**)&pVertices, 0)))return E_FAIL;memcpy(pVertices, g_Vertices, sizeof(g_Vertices));g_pVB->Unlock();return S_OK;}//删除初始化对象VOID Cleanup(){if(g_pVB != NULL)g_pVB->Release();if(g_pd3dDevice != NULL)g_pd3dDevice->Release();if(g_pD3D != NULL)g_pD3D->Release();}//创建矩阵：矩阵分为世界矩阵、视图矩阵、投影矩阵VOID SetupMatrices(){//世界矩阵D3DXMATRIXA16 matWorld;UINT iTime = timeGetTime() % 1000;     //运行1000的余数运算，以保证Float运算的精确度FLOAT fAngle = iTime * (2.0f * D3DX_PI) / 1000.0f;  //创建每1000毫秒旋转一圈(2 * pi)的旋转矩阵D3DXMatrixRotationY(&matWorld, fAngle); //创建以Y轴为旋转轴的旋转矩阵g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &matWorld);//在设备中将创建的矩阵设定为世界矩阵//视图矩阵//定义视图矩阵需要3个值D3DXVECTOR3 vEyePt(0.0f, 3.0f, -5.0f);//1.眼睛的位置（0，3.0，-5）D3DXVECTOR3 vLookatPt(0.0f, 0.0f, 0.0f);//2.眼睛观察的位置（0,0,0）D3DXVECTOR3 vUpVec(0.0f, 1.0f, 0.0f);//3.表现顶点方向的上方向量（0,1,0）D3DXMATRIXA16 matView;D3DXMatrixLookAtLH(&matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec);//由1,2,3的值创建视图矩阵g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matView);//在设备中设定创建的视图矩阵//投影矩阵//定义投影矩阵需要视角(FOV = Field of view)、长宽比(aspect ratio)和裁剪平面的值D3DXMATRIXA16 matProj;//matProj: 设定值的矩阵//D3DX_PI/4  : FOV (D3DX_PI/4 = 45°)//1.0f: 长宽比//1.0f: 近裁剪面（near clipping plane）//100.0f: 远裁剪面（far clipping plane）D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matProj, D3DX_PI/4, 1.0f, 1.0f, 100.0f);g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matProj);//在设备中设定创建的投影矩阵}//绘图VOID Render(){//将后置缓冲清除，同时设置为蓝色（0,0,255）g_pd3dDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(0,0,0), 1.0f, 0);//开始渲染if(SUCCEEDED(g_pd3dDevice->BeginScene())){//创建世界矩阵、视图矩阵、投影矩阵SetupMatrices();//绘制顶点缓冲的三角形//1.使包含顶点的缓冲绑定一个设备数据流g_pd3dDevice->SetStreamSource(0, g_pVB, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX));//2.想D3D指定顶点着色信息，大多数情况下只指定FVF格式g_pd3dDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);//3.调用输出几何的DrawPrimitive()函数g_pd3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 1);//结束渲染g_pd3dDevice->EndScene();}//显示后置缓冲的动画g_pd3dDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);}//窗口过程LRESULT WINAPI MsgProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam){switch(msg){case WM_DESTROY:Cleanup();PostQuitMessage(0);return 0;}return DefWindowProc(hWnd, msg, wParam, lParam);}//程序的起始地址INT WINAPI WinMain(HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPSTR, INT){//注册窗口类WNDCLASSEX wc = { sizeof(WNDCLASSEX), CS_CLASSDC, MsgProc, 0L, 0L,GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL, NULL, NULL,TEXT("D3D Tutorial"), NULL };RegisterClassEx(&wc);//创建窗口 GetDesktopWindow()HWND hWnd = CreateWindow(TEXT("D3D Tutorial"), TEXT("D3D Tutorial 03：Matrices"),WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 300, 300,GetDesktopWindow(), NULL, wc.hInstance, NULL);//Direct3D初始化if(SUCCEEDED(InitD3D(hWnd))){//顶点缓冲if(SUCCEEDED(InitGeometry())){//显示窗口ShowWindow(hWnd,SW_SHOWDEFAULT);UpdateWindow(hWnd);//消息循环MSG msg;ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));while(msg.message != WM_QUIT){//消息队列中友消息时，调用相应的处理过程if(PeekMessage(&msg, NULL, 0U, 0U, PM_REMOVE)){TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);}else//如果没有需要处理的消息，调用Reader()函数Render();}}}//删除注册的类UnregisterClass(TEXT("D3D Tutorial"), wc.hInstance);return 0;}