Aplikacje Direct3D

1. IDZ DO PRZYK£ADOWY ROZDZIA£ SPIS TRE CI Aplikacje Direct3D KATALOG KSI¥¯EK Autor: Robert Krupiñski KATALOG ONLINE ISBN: 83-7197-877-4 Format: B5, stron: 180 ZAMÓW DRUKOWANY KATALOG TWÓJ KOSZYK DODAJ DO KOSZYKA Dziêki Direct3D mo¿esz tworzyæ nowoczesne gry, symulacje czy programy multimedialne. Jest on podstawowym standardem programowania grafiki trójwymiarowej w systemach operacyjnych zgodnych z Windows. Akceleracja CENNIK I INFORMACJE sprzêtowa, oferowana przez wiêkszo æ wspó³czesnych kart graficznych oraz bogaty zbiór narzêdzi dostêpnych w wersji 8.1 umo¿liwia programowanie zaskakuj¹cej ZAMÓW INFORMACJE i efektownej grafiki 3D. Direct3D dostarcza programi cie gotowych interfejsów, O NOWO CIACH uwalniaj¹c go jednocze nie od konieczno ci zaznajamiania siê ze wewnêtrznymi funkcjami sprzêtu. ZAMÓW CENNIK Blisko 100 przyk³adowych projektów prezentuj¹cych wiele praktycznych zastosowañ Direct3D wprowadzi Ciê w wiat programowania grafiki 3D. W ksi¹¿ce omówiono m.in.: CZYTELNIA • Podstawy programowania w Direct3D FRAGMENTY KSI¥¯EK ONLINE • Bufory werteksów • Zarz¹dzanie z³o¿onymi obiektami (obiekt Mesh) • Przekszta³cenia przestrzeni • wiat³o i materia³, prze roczysto æ • Operowanie teksturami • Zarz¹dzanie obiektami le¿¹cymi na jednej p³aszczy nie • Pisanie kodu niezale¿nego od rodzaju karty graficznej Autor zak³ada, ¿e Czytelnik potrafi pos³ugiwaæ siê pakietem Visual C++ i posiada umiejêtno æ programowania w tym jêzyku, korzysta z klas MFC, a tak¿e jest zaznajomiony z pojêciami dotycz¹cymi grafiki komputerowej. Je li spe³niasz te warunki i chcesz kreowaæ w³asne, trójwymiarowe wiaty na ekranie komputera, z pewno ci¹ pomo¿e Ci w tym ta ksi¹¿ka. Wydawnictwo Helion ul. Chopina 6 44-100 Gliwice tel. (32)230-98-63 e-mail: helion@helion.pl

2. Spis treści Wprowadzenie ..............................................................................................................7 Rozdział 1. Aplikacje bazowe ....................................................................................11 Szkielet podstawowy .............................................................................................................................11 Kreator DirectX AppWizard .................................................................................................................14 Rozdział 2. Bufory werteksów ...................................................................................17 Prymitywy .............................................................................................................................................17 FVF........................................................................................................................................................25 Bufory indeksów....................................................................................................................................30 Dynamiczna zmiana zawartości buforów..............................................................................................32 Łączenie buforów ..................................................................................................................................34 Rozdział 3. Obiekt Mesh ............................................................................................37 Obiekty podstawowe .............................................................................................................................37 Klasy pomocnicze..................................................................................................................................40 Teselacja ................................................................................................................................................41 Pliki .x....................................................................................................................................................44 Rozdział 4. Przekształcenia przestrzeni ...................................................................47 Okno widoku .........................................................................................................................................47 Macierz świata .......................................................................................................................................48 Macierz widoku .....................................................................................................................................50 Macierz rzutowania ...............................................................................................................................53 Kwaterniony ..........................................................................................................................................54 Rozdział 5. Światło i materiał ....................................................................................59 Ustawienia kolorów...............................................................................................................................59 Światło kierunkowe ...............................................................................................................................63 Światło punktowe ..................................................................................................................................64 Światło źródłowe ...................................................................................................................................65 Wiele źródeł światła ..............................................................................................................................66 Materiał..................................................................................................................................................68 Rozdział 6. Blending werteksów................................................................................71 Tweening ...............................................................................................................................................71 Macierze deformujące ...........................................................................................................................76

3. 4 Aplikacje Direct3D Rozdział 7. Alpha Blending .......................................................................................83 Rozdział 8. Bufor szablonu ........................................................................................89 Rozdział 9. Tekst.........................................................................................................93 Rozdział 10. Tekstury.................................................................................................97 Tekstury płaskie.....................................................................................................................................97 Tekstury otoczenia...............................................................................................................................100 Dwa etapy łączenia tekstur ..................................................................................................................106 Tekstura wichrująca i tekstura obiektu ................................................................................................109 Tekstura wichrująca i tekstura otoczenia.............................................................................................114 Tekstura obiektu, wichrująca i otoczenia ............................................................................................116 Tekstury przestrzenne..........................................................................................................................117 Dot3 .....................................................................................................................................................119 Mapy wektorów normalnych i wektorów wichrujących .....................................................................122 Rozdział 11. Potoki ...................................................................................................125 VertexShader .......................................................................................................................................125 PixelShader..........................................................................................................................................136 Program uruchomieniowy ...................................................................................................................141 Rozdział 12. Z-bufor.................................................................................................143 Rozdział 13. Efekty...................................................................................................145 Rozdział 14. Płaszczyzny tnące................................................................................153 Rozdział 15. Mgła .....................................................................................................155 Rozdział 16. Sprajty .................................................................................................159 Rozdział 17. Punkty..................................................................................................163 Rozdział 18. Wygaszacz ekranu ..............................................................................167 Rozdział 19. Interakcja ............................................................................................171 Zawartość CD-ROM-u.............................................................................................177 Skorowidz..................................................................................................................181

4. Rozdział 10. Tekstury Tekstury zwiększają realizm renderowanych scen, nadają im specyficzny charakter. Je- śli zachowamy ustawienia konfiguracyjne sceny, a zmienimy teksturę, to mo emy uzy- skać ciekawy efekt, np. sceneria zmieni się z polarnej w pustynną. Dynamiczne zmie- nianie tekstur, ró ne sposoby ich łączenia, wyświetlanie kolejnych klatek tekstur na powierzchni obiektów, a nawet zaburzania współrzędnych tekstur — to zabiegi, które pozwalają wprowadzać coraz to nowe rozwiązania, efekty. W przykładach przedstawimy ró ne rodzaje tekstur obsługiwanych przez DirectX oraz sposób ich stosowania. Tekstury płaskie Definicje struktur FVF dla obiektów zawierających teksturę zostały omówione w rozdziale „Bufory werteksów” na przykładzie projektu z katalogu PrimitivesFVFPositionTexCoord. Teraz poka emy, w jaki sposób przygotować teksturę do wyświetlenia. W deklaracji klasy %/[#RR podajemy wskaźnik do interfejsu obsługującego teksturę: RTKXCVG .2+4'%66':674' OAR6GZVWTG W konstruktorze inicjalizujemy to pole wartością 07... Teksturę mo na załadować z pliku na kilka sposobów. My przedstawimy dwa z nich: KH (#+.' :%TGCVG6GZVWTG(TQO(KNG OARFFGXKEG VGZDOR OAR6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. KH (#+.' 7VKNA%TGCVG6GZVWTG OARFFGXKEG VGZDOR OAR6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. W slocie 0 ustawiamy teksturę jako aktywną, wykorzystywaną do renderingu: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTG Obiekty, które posiadają współrzędne u i v, będą wykorzystywały tę teksturę. Na koniec nale y pamiętać o zwolnieniu zasobów tekstury: 5#('A4'.'#5' OAR6GZVWTG

5. 98 Aplikacje Direct3D Kolejnym krokiem będzie dynamiczna zmiana współrzędnych u i v tekstury. Projekt z katalogu TextureTexRotate (rysunki 10.1a i 10.1b) implementuje obrót współrzędnych tekstury wokół osi Z: :/#64+: OCV :/CVTKZ4QVCVKQP OCVUKPH OAH6KOG Rysunek 10.1a. Obrót współrzędnych tekstury wokół osi Z Rysunek 10.1b. Obrót współrzędnych tekstury wokół osi Z Macierz obrotu wokół osi Z jest umieszczana w zmiennej OCV. Macierz obrotów wykorzystujemy do zmiany współrzędnych tekstury. W metodzie (TCOG /QXG blokujemy bufory werteksów i uaktualniamy pozycje u i v tekstury: :8'%614 X '(8'46':

6. R8GTVKEGU

7. Rozdział 10. Tekstury 99 KH 57%%''' OAR8$ .QEM

8. UKGQH '(8'46': $;6'

10. R8GTVKEGU ] R8GTVKEGU=?WX

11. :8GE6TCPUHQTO%QQTF X OAX OCV R8GTVKEGU=?WX

14. :8GE6TCPUHQTO%QQTF X OAX OCV _ OAR8$ 7PNQEM Funkcja :8GE6TCPUHQTO%QQTF przekształca wektor dwuelementowy, określony w drugim argumencie, przez macierz OCV. W przykładzie z katalogu TextureTexTranslate wykorzystaliśmy inną macierz prze- kształcenia współrzędnych. Jest to macierz translacji: :/CVTKZ6TCPUNCVKQP OCVH

15. UKPH H

16. OAH6KOG H

17. EQUH H

18. OAH6KOGH Rysunki 10.2a i 10.2b przedstawiają teksturę przemieszczaną na powierzchni obiektu. Rysunek 10.2a. Przemieszczanie tekstury na powierzchni obiektu W projekcie TextureTexAnim wykorzystaliśmy sekwencyjną zmianę tekstury. Kolejna tekstura jest wyświetlana z częstością trzydziestu klatek na sekundę, co sprawia wra enie animacji tekstury na powierzchni obiektu. Dodatkowo tekstura jest przemieszczana. De- finiujemy tablicę tekstur: RTKXCVG .2+4'%66':674' OAR6GZVWTGU=07/A6':674'5? W tablicy tej będą przechowywane kolejne klatki tekstury. Inicjalizujemy wartością 07.. wszystkie tekstury: HQT KPV KK07/A6':674'5K OAR6GZVWTGU=K?07..

19. 100 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.2b. Przemieszczanie tekstury na powierzchni obiektu Pamiętamy o zwolnieniu zasobów zajmowanych przez tekstury: HQT KPV KK07/A6':674'5K 5#('A4'.'#5' OAR6GZVWTGU=K? Ładujemy wszystkie tekstury z plików do tablicy: KH (#+.' :%TGCVG6GZVWTG(TQO(KNG OARFFGXKEG VGZDOR OAR6GZVWTGU=? TGVWTP 'A(#+. KH (#+.' :%TGCVG6GZVWTG(TQO(KNG OARFFGXKEG VGZDOR OAR6GZVWTGU=? TGVWTP 'A(#+. Zanim rozpoczniemy renderowanie, wybieramy teksturę, która ma być wykorzystana i umieszczamy ją w slocie 0: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTGU=OAP#EVKXG6GZVWTG? Rysunek 10.3a przedstawia sekwencję animacji, którą uzyskaliśmy. Rysunek 10.3b pokazuje pierwszą bitmapę, a rysunek 10.3c — piątą z sekwencji dziesięciu klatek. W analizowanych przykładach tekstury zostały umieszczone na czworokątach, lecz nic nie stoi na przeszkodzie, by animować tekstury na powierzchni zło onych obiektów trójwymiarowych. Tekstury otoczenia Współrzędne tekstury mogą być wygenerowane automatycznie, nie jest konieczne po- dawanie ich wartości w strukturach werteksów. Powstaje wtedy efekt odbijania się tekstury na obiekcie, nazywany mapowaniem otoczenia (Environment Mapping). W podanych przykładach poka emy sposób wykorzystania mapowania.

20. Rozdział 10. Tekstury 101 Rysunek 10.3a. Wynik wyświetlania sekwencji tekstur na powierzchni obiektu Rysunek 10.3b. Pierwsza klatka animowanej tekstury Rysunek 10.3c. Piąta klatka animowanej tekstury Przykład (z katalogu TextureEnvMapping1) mapowania otoczenia został przedstawiony na rysunku 10.4a. Teksturę otoczenia pokazuje rysunek 10.4b. Aby otrzymać taki efekt, nale y wprowadzić w kodzie: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A%#/'4#52#%'014/#. Flaga 655A6':%114+0': informuje urządzenie o sposobie generowania współrzęd- nych tekstury (wybrane 655A6%+A%#/'4#52#%'014/#.), zaś flaga 655A6':674' 64#05(14/(.#)5 informuje o liczbie współrzędnych tekstury, przekazywanych do urządze- nia renderującego. W tym przypadku są to dwie współrzędne u i v (66((A%1706). Usta- wienia te wykonano dla poziomu 0 (pierwszy argument powy szych funkcji). Dodatkowo ustawiamy macierz przekształcenia współrzędnych tekstury:

21. 102 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.4a. Tekstura powstała w wyniku mapowania otoczenia (generowanie współrzędnych tekstury — flaga D3DTSS_TCI_ CAMERASPACENORMAL). Do urządzenia przekazywane są dwie współrzędne tekstury Rysunek 10.4b. Tekstura otoczenia :/#64+: OCV OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OCVA H OARFFGXKEG 5GV6TCPUHQTO 65A6':674' OCV Zmieniając dynamicznie wartości tej macierzy, mo na tak e uzyskać efekt przemieszcza- nia się tekstury na powierzchni obiektu (np. odbijanie się otoczenia w szybie poruszającego się samochodu). Flaga 65A6':674' oznacza, e ustawiana jest macierz przekształ- cająca teksturę dla poziomu 0.

22. Rozdział 10. Tekstury 103 Do urządzenia mo na przekazać trzy współrzędne, wartość dwóch pierwszych zostanie obliczona przez podzielenie ich przez wartość trzeciej współrzędnej. W efekcie końco- wym uzyskamy tylko dwie współrzędne do pobierania koloru z tekstury dwuwymiaro- wej. W tym przypadku ustawienia wyglądają tak: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706 ^66((A241,'%6' Jest to jedyna ró nica w porównaniu do poprzedniego projektu. Efekt tego typu mapowania przedstawia rysunek 10.5a (projekt z katalogu TextureEnvMapping1p). Na rysunku 10.5b przedstawiono teksturę otoczenia. Mapowanie, w którym zastosowano flagi 66((A241,'%6', pomaga wyeliminować błędy, jakie powstają na powierzchni obiektów w kierunku osi Z (tekstura nie jest nało ona, lecz rozciągnięta). Rysunek 10.5a. Mapowanie tekstury otoczenia na obiekt (generowanie współrzędnych tekstury — flaga D3DTSS_TCI_ CAMERASPACENORMAL). Do urządzenia przekazywane są trzy współrzędne tekstury Rysunek 10.5b. Tekstura otoczenia

23. 104 Aplikacje Direct3D Jeśli zastosujemy flagę 655A6%+A%#/'4#52#%'215+6+10, to otrzymamy inny tryb generowania współrzędnych tekstury. Ustawiamy wtedy: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A%#/'4#52#%'215+6+10 W tym przypadku będą równie wykorzystane tylko dwie współrzędne tekstury. Wynik mapowania oraz teksturę otoczenia przedstawiają kolejno rysunek 10.6a i b (projekt z katalogu TextureEnvMapping2). Rysunek 10.6a. Mapowanie tekstury otoczenia na obiekt (generowanie współrzędnych tekstury — flaga D3DTSS_TCI_ CAMERASPACEPOSITION). Do urządzenia przekazywane są dwie współrzędne tekstury Rysunek 10.6a. Tekstura otoczenia Ten sam zabieg mapowania, ale dla flagi 66((A241,'%6' przedstawia rysunek 10.7 (projekt z katalogu TextureEnvMapping2p). Tryb generowania współrzędnych tekstury 655A6%+A%#/'4#52#%'4'(.'%6+108'%614 stosujemy w przypadku tekstur typu sześciennego. Ustawienia są wtedy następujące: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A %#/'4#52#%'4'(.'%6+108'%614

24. Rozdział 10. Tekstury 105 Rysunek 10.7. Mapowanie tekstury otoczenia na obiekt (generowanie współrzędnych tekstury — flaga D3DTSS_TCI_ CAMERASPACEPOSITION). Do urządzenia przekazywane są trzy współrzędne tekstury W tym przypadku generowane są trzy współrzędne, które są przekazywane do urządzenia w celu indeksowania tekstury. Sposób generowania wektora odbicia, który właśnie słu y do indeksowanie tekstury, mo e być modyfikowany za pomocą flagi 45A.1%#.8+'9'4, która przyjmuje wartości typu $11.. Projekt (TextureEnvMapCube) przedstawia zastosowanie mapowania sześciennego. Tekstura ma postać sześcianu, na którego ka dą ścianę mo na nało yć inną płaską tek- sturę otoczenia. Definiujemy teksturę sześcienną: RTKXCVG .2+4'%6%7$'6':674' OAR6GZVWTG%WDG Inicjalizujemy ją wartością 07.. w konstruktorze: OAR6GZVWTG%WDG07.. Ładujemy z pliku .dds przygotowaną wcześniej teksturę sześcienną: KH (#+.' :%TGCVG%WDG6GZVWTG(TQO(KNG OARFFGXKEG VGZFFU OAR6GZVWTG%WDG TGVWTP 'A(#+. Tekstura została tak przygotowana, aby ka da ściana była innego koloru. Efekt nało enia jej na obiekt jest więc widoczny (rysunek 10.8). Tekstury .dds mo na wykonać w programie DxTex.exe z pakietu SDK 8.1. Ustawiamy tę teksturę jako aktywną w slocie 0: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTG%WDG I dopiero teraz mo na wykonać rendering obiektu. Na koniec nale y zwolnić zasoby tekstury. 5#('A4'.'#5' OAR6GZVWTG%WDG

25. 106 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.8. Mapowanie tekstury otoczenia na obiekt (generowanie współrzędnych tekstury — flaga D3DTSS_TCI_ CAMERASPACERE- FLECTIONVECTOR). Do urządzenia przekazywane są trzy współrzędne tekstury Przed rozpoczęciem działania aplikacja musi się upewnić, czy urządzenie obsługuje ten rodzaj tekstur: KH R%CRU 6GZVWTG%CRU 26':674'%#25A%7$'/#2 TGVWTP 'A(#+. W bardziej skomplikowanym przykładzie mo na na teksturę otoczenia renderować obiekty zdefiniowanej sceny, a następnie wykorzystać tak przygotowaną teksturę do rysowania obiektów zapisywanych w buforze obrazu. Otrzymamy efekt wzajemnego odbijania się obiektów na swoich powierzchniach. Dwa etapy łączenia tekstur Jeden werteks mo e posiadać informacje o współrzędnych dla ośmiu tekstur. W tym podrozdziale przedstawimy sposób łączenia tekstur w dwóch etapach (dla dwóch tekstur). Ka dy werteks będzie zawierał współrzędne dla dwóch tekstur WX i WX: UVTWEV '(8'46': ] (.1#6 Z [ :8'%614 WX :8'%614 WX _ Definicja FVF dla takiej struktury przybiera postać: FGHKPG (8(A'(8'46': (8(A:;^(8(A6':^(8(A6':%1145+' ^ (8(A 6':%1145+' Makro (8(A6':%1145+' Z oznacza, e tekstura o indeksie x ma dwa parametry u i v. Tekstury ładujemy z plików i ustawiamy w odpowiednich slotach 0 i 1: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTGU=OAP#EVKXG6GZVWTG? OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTG

26. Rozdział 10. Tekstury 107 Tekstura w slocie zerowym będzie się zmieniała, dlatego wybieramy z tablicy jedną z tekstur (będą wyświetlane sekwencyjnie — animacja). Teraz wprowadzamy informacje na temat tego, co będzie się działo z teksturą w danym slocie. Dla etapu 0: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A5'.'%6#4) OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A+((75' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A+5#$.' Flaga 655A6':%114+0': ustawia indeks informujący, które współrzędne tekstury są przeznaczone dla tej tekstury w strukturze werteksa (indeks 0 to WX). Flaga 655A%1.1412 oznacza rodzaj operacji dla kolorów rgb, a flaga 655A#.2*#12 — operację dla kanału alfa. Flagi 655A%1.14#4) i 655A%1.14#4) oznaczają odpowiednio argumenty dla określonej operacji rgb. Operacja 612A5'.'%6#4) to wybór argumentu pierwszego 6#A6':674', który oznacza teksturę. Argument drugi 6#A+((75', oznaczający kolor, jest ignorowany. Dla kanału alfa operacja jest wyłączona 612A+5#$.'. Wynikowe wartości są przekazywane do kolejnego slotu. W drugim etapie jako pierwszy argument wybieramy teksturę ze slotu 1 (6#A6':674') oraz jako drugi argument wynik poprzedniej operacji (6#A%744'06) ze slotu 0: 6':674'12 OAG6GZ1R OAG6GZ1R612A/17.#6' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 OAG6GZ1R OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A%744'06 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A+5#$.' Parametr wyliczeniowy OAG6GZ1R jest jedną z dostępnych operacji łączenia tekstur: Operacja Testowana flaga D3DTEXOPCAPS Opis 612A+5#$.' 6':12%#25A+5#$.' wyłączenie 612A5'.'%6#4) 6':12%#25A5'.'%6#4) wybór pierwszego argumentu 612A5'.'%6#4) 6':12%#25A5'.'%6#4) wybór drugiego argumentu 612A/17.#6' 6':12%#25A/17.#6' Arg1 ⋅ Arg 2 612A/17.#6': 6':12%#25A/17.#6': ( Arg1 ⋅ Arg2 ) ⋅ 2 612A/17.#6': 6':12%#25A/17.#6': ( Arg1 ⋅ Arg2 ) ⋅ 4 612A# 6':12%#25A# Arg1 + Arg 2 612A#5+)0' 6':12%#25A#5+)0' Arg1 + Arg 2 − 0.5 612A#5+)0': 6':12%#25A#5+)0': ( Arg1 + Arg 2 − 0.5) ⋅ 2 612A57$64#%6 6':12%#25A57$64#%6 Arg1 − Arg 2 612A#5/116* 6':12%#25A#5/116* Arg1 + Arg 2 ⋅ (1 − Arg1 )

27. 108 Aplikacje Direct3D Typ wyliczeniowy 6':674'12 obejmuje znacznie większą liczbę operacji. W tabeli zo- stały podane tylko te, które zostały wykorzystane w opisywanej implementacji. W trzecim etapie nie będziemy wykonywali adnych operacji, więc wywołujemy funkcje: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A+5#$.' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A+5#$.' Sprawdzamy, czy urządzenie wykonuje określoną operację: KH OAFF%CRU6GZVWTG1R%CRU 6':12%#25A/17.#6': R$ 'PCDNG9KPFQY 647' GNUG R$ 'PCDNG9KPFQY (#.5' Nale y tak e sprawdzić, czy są dostępne dwa sloty: KH R%CRU /CZ6GZVWTG$NGPF5VCIGU D%CRU#EEGRVCDNG(#.5' Przykład z katalogu TextureTexOp to aplikacja MFC, która pozwala przetestować wybrane sposoby łączenia tekstur (rysunek 10.9a). Rysunek 10.9b pokazuje pierwszą tek- sturę z sekwencji dziesięciu tekstur, a rysunek 10.9c — piątą. Rysunek 10.9a. Aplikacja MFC — różne sposoby łączenia tekstur Rysunek 10.9b. Pierwsza klatka animowanej tekstury

28. Rozdział 10. Tekstury 109 Rysunek 10.9c. Piąta klatka animowanej tekstury Ró ne tekstury mo na wykorzystać do symulowania oświetlania obiektów światłem mo- nochromatycznym lub wielobarwnym. Tekstura wichrująca i tekstura obiektu W tym podrozdziale przedstawimy zastosowanie tekstury wichrującej w slocie 0 oraz tekstury obiektu w slocie 1. Tekstura wichrująca (Bump Texture) imituje nierówności powierzchni obiektów. W zale ności od formatu tekstura wichrująca mo e nie tylko mo- dyfikować współrzędne tekstury obiektu, ale i regulować jasność pikseli. Przykład z katalogu TextureTexBumpTranslate pokazuje, jak oddziałuje tekstura wi- chrująca na teksturę obiektu (rysunek 10.10a). Dla porównania tekstura obiektu została przedstawiona na rysunku 10.10b. Na statycznych obrazach widać wyraźnie efekt, kiedy obserwuje się wie ę i dach (na lewo od wie y). Podczas dynamicznego działania programu jest to łatwiejsze do zauwa enia. Rysunek 10.10a. Tekstura obiektu modyfikowana przez teksturę wichrującą Tekstura wichrująca jest przemieszczana w poziomie, co daje efekt falowania powierzchni obiektu. Oto operacje, które nale y wykonać, jeśli chcemy zastosować teksturę wichrującą.

29. 110 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.10b. Tekstura obiektu Najpierw sprawdzamy, czy urządzenie obsługuje BumpMapping za pomocą flagi 6':12%#25A$7/2'08/#2 oraz czy obsługuje określony format tekstury wichrującej (/6A87: KH R%CRU 6GZVWTG1R%CRU 6':12%#25A$7/2'08/#2 TGVWTP 'A(#+. KH (#+.' OAR %JGEMGXKEG(QTOCV R%CRU #FCRVGT1TFKPCN R%CRU GXKEG6[RG (QTOCV 46;2'A6':674'(/6A87 TGVWTP 'A(#+. Ładujemy teksturę obiektu i umieszczamy ją w slocie 1. Załadowana tekstura wichrująca jest przekształcana, zapisywana w formacie V8U8 i umieszczana w slocie 0: KH (#+.' :%TGCVG6GZVWTG(TQO(KNG OARFFGXKEG VGZDOR OAR6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTG KH (#+.' .QCF$WOR6GZVWTG(TQO(KNG VGZDOR OAR6GZVWTG$WOR TGVWTP 'A(#+. OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG OAR6GZVWTG$WOR Tak wygląda kod funkcji, za pomocą której zamienia się format bitmapy z A8R8G8B8 na V8U8:

30. Rozdział 10. Tekstury 111 *4'57.6 %/[#RR.QCF$WOR6GZVWTG(TQO(KNG 6%*#4

31. UVT6GZVWTG.2+4'%66':674'

32. RR6GZVWTG ] .2+4'%66':674' R6GZVWTG KH (#+.' :%TGCVG6GZVWTG(TQO(KNG OARFFGXKEG UVT6GZVWTG R6GZVWTG ] 5#('A4'.'#5' R6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. _ 574(#%'A'5% RGUE KH (#+.' R6GZVWTG )GV.GXGNGUE RGUE ] 5#('A4'.'#5' R6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. _ KH (#+.' OARFFGXKEG %TGCVG6GZVWTG RGUE9KFVJ RGUE*GKIJV (/6A87 211.A/#0#)' RR6GZVWTG ] 5#('A4'.'#5' R6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. _ .1%-'A4'%6 NQEMTGEV R6GZVWTG .QEM4GEV NQEMTGEV 914 FY5TE2KVEJ 914NQEMTGEV2KVEJ $;6'

33. R5TE$KVU $;6'

34. NQEMTGEVR$KVU

35. RR6GZVWTG .QEM4GEV NQEMTGEV 914 FYGUV2KVEJ 914NQEMTGEV2KVEJ $;6'

36. RGUV$KVU $;6'

37. NQEMTGEVR$KVU HQT 914 [ [RGUE*GKIJV [ ] HQT 914 Z ZRGUE9KFVJ Z ]

38. RGUV$KVU

40. R5TE$KVU

41. Z XI

42. RGUV$KVU

44. R5TE$KVU

45. Z WT _ RGUV$KVU FYGUV2KVEJ R5TE$KVU FY5TE2KVEJ _ R6GZVWTG 7PNQEM4GEV

46. RR6GZVWTG 7PNQEM4GEV 5#('A4'.'#5' R6GZVWTG TGVWTP 5A1- _

47. 112 Aplikacje Direct3D Bajty odpowiadające kolorom są umieszczane w pamięci w następującej kolejności: B, G, R, A, B1, G1, R1, A1, B2, G2, R2, A2... Podobnie umieszczane są bajty odpowiadające parametrom wichrującym: dU, dV, dU1, dV1, dU2, dV2...Wartości dU i dV z przedziału 〈−128,127〉 odpowiadają parametrom wichrującym z przedziału od –1 do 1. Parametr dU odnosi się do kierunku X, zaś parametr dV do kierunku Y. Funkcja )GV.GXGNGUE zwraca w strukturze 574(#%'A'5% parametry tekstury wejściowej. Wykorzystujemy wysokość i szerokość tekstury załadowanej z pliku do utworzenia tekstury o tych samych wymiarach (%TGCVG6GZVWTG). Obydwie tekstury blokujemy funkcją .QEM4GEV, aby mo na było prze- pisać dane. Odpowiednio przepisujemy kolor czerwony do dU i kolor zielony do dV. Po zakończeniu operacji blokady są zwalniane (7PNQEM4GEV). Ustawiamy parametry macierzy 2×2 przekształcającej wartości dU i dV: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A$7/2'08/#6 (.1#6VQ9 H OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A$7/2'08/#6 (.1#6VQ9 H OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A$7/2'08/#6 (.1#6VQ9 H OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A$7/2'08/#6 (.1#6VQ9 H Nowe współrzędne tekstury obliczane są według wzorów: dU ′ = dU ⋅ M 00 + dV ⋅ M 10 dV ′ = dU ⋅ M 01 + dV ⋅ M 11 gdzie M00, M01, M10, M11 są parametrami ustawionej poprzednio macierzy 2×2. Stosujemy operacje tekstury wichrującej dla slotu 0: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A$7/2'08/#2 Na koniec mo na wykonać rendering. Rysunek 10.11 przedstawia teksturę wichrującą zastosowaną w przykładzie. Rysunek 10.11. Przykładowa tekstura wichrująca (format V8U8) Przykład z katalogu TextureTexBumpLTranslate dotyczy sposobu wykorzystania tekstury wichrującej z luminancją o formacie L6V5U5 (rysunek 10.12). Sprawdzamy, czy urządzenie obsługuje BumpMapping z luminancją (flaga 612A $7/2'08/#2.7/+0#0%') oraz czy obsługuje określony format tekstury wichrującej (/6A .87:

48. Rozdział 10. Tekstury 113 Rysunek 10.12. Zastosowanie tekstury wichrującej z luminancją KH R%CRU 6GZVWTG1R%CRU 612A$7/2'08/#2.7/+0#0%' TGVWTP 'A(#+. KH (#+.' OAR %JGEMGXKEG(QTOCV R%CRU #FCRVGT1TFKPCN R%CRU GXKEG6[RG (QTOCV 46;2'A6':674'(/6A.87 TGVWTP 'A(#+. Dane dla tekstury wichrującej ładujemy z pliku za pomocą przygotowanej wcześniej funkcji .QCF$WOR6GZVWTG(TQO(KNG. W kolorze czerwonym jest przechowywana wartość dU, w kolorze zielonym — dV, a w niebieskim — wartość luminancji. Dane te są zapisywane za pomocą 16 bitów, tak e 6 bitów jest przeznaczonych dla luminancji, 5 bitów — dla dU i 5 bitów — dla dV. Nale y pamiętać, e w komputerach PC bity są uło enie według zasady Little-Endian (tzn. młodszy bajt znajduje się przed starszym). Część kodu odpowiedzial- nego za pakowanie bitów w funkcji .QCF$WOR6GZVWTG(TQO(KNG wygląda w ten sposób: FGHKPG 2#%-$+65 NFXFW 914 N ZH^ FX ZH^ FW ZH FW

49. R5TE$KVU

50. Z T FX

51. R5TE$KVU

52. Z I NWOKP

53. R5TE$KVU

54. ZD

55. 914

56. RGUV$KVU

57. Z2#%-$+65 NWOKPFXFW Pozostała część kodu funkcji .QCF$WOR6GZVWTG(TQO(KNG jest taka sama jak w funkcji oma- wianej przy okazji projektu TextureTexBumpTranslate. Wartości luminancji odpowiadają poziomom 0 – 255. Teksturę wichrującą z luminancją przedstawia rysunek 10.13. Zanim przeprowadzimy renderowanie obiektu, tekstura wichrująca z luminancją wymaga dwóch dodatkowych parametrów: współczynnika skalowania (flaga 655A$7/2'08.5%#.') i offsetu (flaga 655A$7/2'08.1((5'6) dla luminancji:

58. 114 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.13. Przykładowa tekstura wichrująca z luminancją (format L6V5U5) OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A$7/2'08.5%#.' (.1#6VQ9 H OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A$7/2'08.1((5'6 (.1#6VQ9 H Natę enie piksela w tym przypadku jest obliczane według wzoru: L′ = L ⋅ S L + OL gdzie: L’ — luminancja wyjściowa, L — luminancja pobrana z tekstury wichrującej, SL — współczynnik skalujący, OL — offset. W slocie 0 nale y jeszcze zaznaczyć, e wykorzystywana jest tekstura z luminancją: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A$7/2'08/#2.7/+0#0%' i mo na wykonać rendering. Tekstura wichrująca i tekstura otoczenia Przykłady z poprzedniego podrozdziału zmodyfikujemy w ten sposób, e zamiast tekstury obiektu będzie stosowana tekstura otoczenia. W slocie 0 pozostaje tekstura wi- chrująca, a w slocie 1 znajdzie się tekstura otoczenia. Nale y ustawić urządzenie, aby generowało automatycznie współrzędne dla tekstury o indeksie 1: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706^ 66((A241,'%6' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A %#/'4#52#%'014/#. ^ Struktura FVF zawiera teraz tylko jedną parę współrzędnych (dla tekstury wichrującej). Przykład z katalogu TextureEnvMappingBump1p pokazuje wynik działania tekstury wi- chrującej i otoczenia (rysunek 10.14).

59. Rozdział 10. Tekstury 115 Rysunek 10.14. Połączenie tekstury wichrującej i tekstury otoczenia (generowanie współrzędnych tekstury otoczenia — flaga D3DTSS_TCI_CAMERAS PACENORMAL). Do urządzenia przekazywane są trzy współrzędne tekstury otoczenia Przykład z katalogu TextureEnvMappingBump2 dotyczy następujących parametrów tekstury otoczenia (rysunek 10.15): OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A%#/'4#52#%'215+6+10 ^ Rysunek 10.15. Połączenie tekstury wichrującej i tekstury otoczenia (generowanie współrzędnych tekstury otoczenia — flaga D3DTSS_TCI_CAMERAS PACEPOSITION). Do urządzenia przekazywane są dwie współrzędne tekstury otoczenia zaś przykład z katalogu TextureEnvMappingBump2p dotyczy parametrów (rysunek 10.16): OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706^ 66((A241,'%6' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A %#/'4#52#%'215+6+10 ^

60. 116 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.16. Połączenie tekstury wichrującej i tekstury otoczenia (generowanie współrzędnych tekstury otoczenia — flaga D3DTSS_TCI_CAMERAS PACEPOSITION). Do urządzenia przekazywane są trzy współrzędne tekstury otoczenia Tekstura obiektu, wichrująca i otoczenia Łączenie trzech tekstur wymaga trzech slotów. Sprawdzamy, czy są one dostępne: KH R%CRU /CZ6GZVWTG$NGPF5VCIGU TGVWTP 'A(#+. W slocie 0 umieszczamy teksturę obiektu, w slocie 1 — teksturę wichrującą, a w slocie 2 — teksturę otoczenia. Wprowadzamy następujące ustawienia we wszystkich trzech slotach: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A/17.#6' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A+((75' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A5'.'%6#4) OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*##4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A$7/2'08/#2 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A%744'06 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A5'.'%6#4) OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*##4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 OAG6GZ1R OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A%744'06 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A+5#$.' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':674'64#05(14/(.#)5 66((A%1706^ 66((A241,'%6' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': 655A6%+A %#/'4#52#%'215+6+10 ^

61. Rozdział 10. Tekstury 117 W slocie 2 wprowadziliśmy zmienną OAG6GZ1R, aby mo na było zmieniać operację łącze- nia tekstur. Projekt z katalogu TextureTexEnvMapBump, przedstawiony na rysunku 10.17, umo liwia podglądanie łączenia trzech tekstur. U ytkownik mo e wybrać jedną z dziewię- ciu tekstur (trzy mo liwości dla tekstury obiektu, trzy dla tekstury otoczenia i trzy dla tekstury wichrowania). Przełączniki trybu łączenia tekstur zmieniają operacje w slocie 2. Rysunek 10.17. Aplikacja MFC pozwala wybrać dowolną teksturę otoczenia, wichrującą, obiektu oraz sposób łączenia tekstur Tekstury przestrzenne Teksturę przestrzenna (Volume Map) tworzymy przez dodanie trzeciej współrzędnej do pła- skiej tekstury. Otrzymamy wtedy prostopadłościan o określonej szerokości, wysokości i głębokości. Elementem jednostkowym takiej figury jest teksel. Tekstury przestrzenne znajdują zastosowanie w medycynie, są wykorzystywane do przedstawiania kolejnych przekrojów, np. głowy. Taki obraz przestrzenny mo na oglądać pod dowolnym kątem. W przykładzie z katalogu TextureTexVolume bryłę przestrzenną tekstury wypełniamy ko- lorami i będziemy ją wyświetlali, zmieniając trzecią współrzędną tekstury. Sprawdzamy, czy urządzenie obsługuje tekstury przestrzenne: KH R%CRU 6GZVWTG%CRU 26':674'%#25A81.7/'/#2 TGVWTP 'A(#+. Struktura werteksa z trzema współrzędnymi tekstury W, X i Y wygląda w ten sposób: UVTWEV '(8'46': ] (.1#6 Z [ (.1#6 WXY _ Deklaracja FVF ma postać: FGHKPG (8(A'(8'46': (8(A:;^(8(A6':^(8(A6':%1145+'

62. 118 Aplikacje Direct3D Deklarujemy wskaźnik do struktury tekstury przestrzennej: RTKXCVG .2+4'%681.7/'6':674' OAR6GZVWTG i inicjalizujemy w konstruktorze wartością 07... Na końcu działania aplikacji zwalniamy zasoby interfejsu tekstury: 5#('A4'.'#5' OAR6GZVWTG Korzystając z funkcji %TGCVG8QNWOG6GZVWTG, tworzymy teksturę przestrzenną: KH (#+.' OARFFGXKEG %TGCVG8QNWOG6GZVWTG (/6A#4)$ 211.A/#0#)' OAR6GZVWTG TGVWTP 'A(#+. Funkcja ta utworzy teksturę o wymiarach 16×16×16 i formacie (/6A#4)$. Wypeł- niamy teksturę, korzystając z wywołania funkcji: KH (#+.' :(KNN8QNWOG6GZVWTG OAR6GZVWTG (KNN/[6GZVWTG8QNWOG07.. TGVWTP 'A(#+. Drugim argumentem jest zdefiniowana wcześniej przez programistę funkcja wypełniająca teksturę. Oto przykład implementacji takiej funkcji: 81+ (KNN/[6GZVWTG8QNWOG :8'%614

63. R1WV:8'%614

64. R6GZ%QQTF:8'%614

65. R6GZGN5KG .281+ RCVC ] R1WV ZR6GZ%QQTF Z R1WV [R6GZ%QQTF [ R1WV R6GZ%QQTF _ Funkcja ta w pierwszym parametrze zawiera strukturę tekstury rgba do wypełnienia, o współrzędnej tekstury określonej w drugim parametrze. Trzeci parametr to wielkość teksela, czwarty to wartość, którą przekazał programista w trzecim parametrze wywołania funkcji :(KNN8QNWOG6GZVWTG. W tym przypadku będzie to 07... Przykład przepisuje pozycje w teksturze do wartości kolorów. Ustawiamy teksturę w slocie 0. W metodzie (TCOG/QXG zmieniamy współrzędną w, w efekcie wyświetlane będą kolejne przekroje tekstury na czworokącie: '(8'46':

66. R8GTVKEGU KH 57%%''' OAR8$ .QEM

67. UKGQH '(8'46': $;6'

69. R8GTVKEGU ] HQT KPV K K K R8GTVKEGU=K?Y OAH6KOG OAR8$ 7PNQEM _ Wynik działania programu przedstawia rysunek 10.18. W projekcie z katalogu TextureTexVolume1 zastosowaliśmy rotację współrzędnych tekstury, tak e na czworokącie wyświetlane są ró ne przekroje tekstury przestrzennej. Kod pokazuje, jak zmieniają się współrzędne tekstury:

70. Rozdział 10. Tekstury 119 Rysunek 10.18. Na powierzchni obiektu wyświetlana jest tekstura o wymiarach 16×16×16, ze zmienną współrzędną w :/#64+: OCV4QVOCV :37#6'40+10 S :8'%614 X1WV :/CVTKZ4QVCVKQP;CY2KVEJ4QNN OCV4QVOAH6KOG

71. HOAH6KOGH :/CVTKZ#HHKPG6TCPUHQTOCVKQP OCVH :8'%614 HHH :3WCVGTPKQP4QVCVKQP/CVTKZ S OCV4QV :8'%614 H HH :8'%614 X '(8'46':

72. R8GTVKEGU KH 57%%''' OAR8$ .QEM

73. UKGQH '(8'46': $;6'

75. R8GTVKEGU ] R8GTVKEGU=?WXY

76. :8GE6TCPUHQTO%QQTF X OAX OCV R8GTVKEGU=?WXY

79. :8GE6TCPUHQTO%QQTF X OAX OCV _ Funkcja :8GE6TCPUHQTO%QQTF przekształca wektor trzyelementowy, określony w drugim argumencie, przez uprzednio przygotowaną macierz OCV. Rysunek 10.19 przedstawia wynik działania programu. Dot3 Natę enie oświetlenia Lambertowskiego danego punktu obliczamy przez iloczyn skalarny wektora normalnego i wektora w kierunku światła. Je eli dana powierzchnia ma teksturę, która zamiast wartości rgb ma współrzędne xyz wektora normalnego powierzchni i znamy pozycję światła (x, y, z), to mo emy obliczyć mapę oświetlenia powierzchni. Przykład TextureTexDot3 pokazuje, jak to zrobić. Ładujemy teksturę zawierającą wektory normalne (rysunek 10.20a) i zwykłą teksturę (rysunek 10.20b), dla której zostały utworzone wektory normalne.

80. 120 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.19. Na powierzchni obiektu wyświetlana jest tekstura o wymiarach 16×16×16, ze zmiennymi współrzędnymi u, v i w Rysunek 10.20a. Tekstura zawierająca wektory normalne Sprawdzamy, czy urządzenie obsługuje operacje 6':12%#25A162417%6: KH R%CRU 6GZVWTG1R%CRU 6':12%#25A162417%6 TGVWTP 'A(#+. W slocie 1 umieszczamy teksturę obiektu, która będzie łączona z teksturą wynikową oświe- tlenia ze slotu 0: OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 612A162417%6 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6(#%614 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A+5#$.' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A6':%114+0': OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A6':674' OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.1412 OAG6GZ1R OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A%1.14#4) 6#A%744'06 OARFFGXKEG 5GV6GZVWTG5VCIG5VCVG 655A#.2*#12 612A+5#$.'

81. Rozdział 10. Tekstury 121 Rysunek 10.20b. Tekstura źródłowa dla tekstury z wektorami normalnymi W slocie 0 została umieszczona tekstura z wektorami normalnymi oraz zastosowana operacja 612A162417%6. Flaga 6#A6(#%614 oznacza, e drugim argumentem jest wektor wskazujący kierunek świecenia światła. Zanim rozpoczniemy renderowanie, ustawiamy jeszcze ten współczynnik (flaga 45A6':674'(#%614): 914 T 914 H

82. X.KIJVZ H 914 I 914 H

83. X.KIJV[ H 914 D 914 H

84. X.KIJV H 914 FY(CEVQT T. I. D OARFFGXKEG 5GV4GPFGT5VCVG 45A6':674'(#%614 FY(CEVQT Współczynnik ten jest zmienny w czasie, co oznacza przemieszczanie się światła. Wynik działania programu przedstawia rysunek 10.21. U ytkownik mo e dobrać za pomocą jed- nego z przełączników z okna dialogowego operację łączenia mapy oświetlenia z tekstu- rą obiektu. Rysunek 10.21. Wykorzystanie tekstury z wektorami normalnymi

85. 122 Aplikacje Direct3D Mapy wektorów normalnych i wektorów wichrujących Teraz zajmiemy się sposobem generowania tekstur z wektorami normalnymi (NormalMap) oraz tekstur z wektorami wichrującymi (BumpMap). Wykorzystanie tekstur z wektorami normalnymi zostało omówione w części dotyczącej map z oświetleniem, zaś tekstur z wektorami wichrującymi — podczas analizy zagadnień związanych z teksturami wichrującymi. Tekstury z wektorami normalnymi i wektorami wichrującymi będą generowane na podstawie zwykłej tekstury. W pierwszym etapie nale y znaleźć gradient w kierunku X i w kierunku Y w bitmapie. Teoria przetwarzania obrazów oferuje wiele masek do obliczania gradientu (rysunki 10.22a, b i c). Rysunek 10.22a. X Y Maski Prewitta − 1 0 1 − 1 − 1 − 1 − 1 0 1 0 0 0     − 1 0 1   1 1 1   Rysunek 10.22b. X Y Maski Sobela  − 1 0 1 − 1 − 2 − 1 − 2 0 2 0 0 0      − 1 0 1   1  2 1  Rysunek 10.22c. X Y Maski gradientu − 1 1 1 − 1 − 1 − 1 − 1 − 2 1  1 −2 1      − 1 1 1   1  1 1  W projekcie TextureGenDotN wykorzystamy maskę Sobela. Stosując maskę dla kierunku X i Y, otrzymamy dwa wektory [1,0,dX] i [0,1,dY]. Obliczamy ich iloczyn wektorowy: [1,0, dX ]× [0,1, dY ] = [− dX ,−dY ,1] Otrzymany wektor jest gradientem dla danego punktu w obrazie. Jego składowe x i y wykorzystujemy jako dane dla wektora wichrującego, zaś trzy składowe jako wektor nor- malny. Dane te nale y odpowiednio spakować do składowych r i g dla tekstury wichru- jącej (signed char) oraz do składowych r, g i b dla tekstury z wektorami normalnymi (BYTE). Fragment kodu przedstawia przygotowanie tekstury wichrującej: HQT 914 [ [RGUE*GKIJV [ ] HQT 914 Z ZRGUE9KFVJ Z ] OCUM; [ RGUE*GKIJV OCUM: Z RGUE9KFVJ

86. Rozdział 10. Tekstury 123 T HNQCV

87. R5TE$KVU FY5TE2KVEJ

88. OCUM; OCUM:

89. I HNQCV

91. OCUM; OCUM:

92. D HNQCV

94. OCUM; OCUM:

95. ITG[H

96. T H

97. I H

98. D OCUM; [ RGUE*GKIJV OCUM: Z RGUE9KFVJ T HNQCV

100. OCUM; OCUM:

101. I HNQCV

103. OCUM; OCUM:

104. D HNQCV

106. OCUM; OCUM:

107. ITG[H

108. T H

109. I H

110. D F:ITG[ H

111. ITG[ ITG[ITG[H

112. ITG[ITG[ F;ITG[ H

113. ITG[ ITG[ITG[H

114. ITG[ITG[ :8'%614 XGE F:HF;HH :8GE0QTOCNKG XGE XGE

115. RGUV$KVU FY5TE2KVEJ

116. [ Z

117. EJCT H

118. XGEZT

120. [ Z

121. EJCT H

122. XGE[I

124. [ Z

125. D

127. [ Z

128. C _ _ Dla ka dego punktu w obrazie, który pokrywa maska, obliczamy luminancję (zmienne ITG[::). Zastosowano zawijanie tekstury na krawędziach. Składowe wektora są skalowa- ne, wartość skalowania wynosi 127, następnie zapisywane do odpowiednich bajtów tekstury wichrującej. W tym kodzie widać ró nicę w porównaniu do kodu wykorzystanego do obliczenia tekstury z wektorami normalnymi. Zastosowana została ta sama maska jak do obliczania gradientu:

130. [ Z

131. $;6' XGEZ H H

132. HT

134. [ Z

135. $;6' XGE[ H H

136. HI

138. [ Z

139. $;6' XGE H H

140. HD

142. [ Z

143. C Kody te wykorzystaliśmy w projekcie TextureGenDotN. U ytkownik mo e załadować tekstury z pliku za pomocą komendy LoadTexture. Na podstawie tej tekstury tworzone są dwie tekstury, korzystające z zaprezentowanych wy ej kodów (scena 3. i 4.) (rysunek 10.23). Scena 2. przedstawia teksturę z wektorami normalnymi, obliczoną za pomocą funkcji Direct3D :%QORWVG0QTOCN/CR. Wywołanie tej funkcji jest następujące: KH (#+.' :%QORWVG0QTOCN/CR OAR6GZVWTG0QTOCNOAR6GZVWTG07.. :A%*#00'.A.7/+0#0%' H TGVWTP

144. 124 Aplikacje Direct3D Rysunek 10.23. Aplikacja MFC generuje na podstawie tekstury załadowanej z pliku tekstury z wektorami normalnymi oraz teksturę wichrującą Wszystkie trzy obliczone tekstury mo na zachować w plikach, aby wykorzystać je we wła- snych programach. Wybieramy jedną z komend menu: SaveDuDvMap (zapisuje teksturę wichrującą), SaveNormalMap (zapisuje teksturę z wektorami normalnymi utworzoną komendą Direct3D :%QORWVG0QTOCN/CR) lub SaveNormalMapOwn (zapisuje teksturę z wektorami normalnymi utworzoną według własnego algorytmu).

Aplikacje Direct3D

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (10)

Similar to Aplikacje Direct3D

Similar to Aplikacje Direct3D (20)

More from Wydawnictwo Helion

More from Wydawnictwo Helion (20)

Aplikacje Direct3D