DirectX для начинающих. Часть пятая

Delphi , Графика и Игры , DirectX и DelphiX

Оформил: DeeCo

Автор: Виктор Кода

Я не собираюсь рассказывать, как построить объёмный кубик или классический чайник в пространстве, нет. Вместо этого я решал затронуть довольно интересную тему - как организовать вывод 2D-графики посредством Direct3D. Я решил заняться этим вопросом, т. к. всё чаще API трёхмерного моделирования используются для создания плоских изображений. Соответсвенно и я собираюсь перевести свои программы на новы рельсы.

По-видимому, решение об остановке исходило из невозможности добавить в DirectDraw ещё сколь-нибудь существенных деталей. Аппаратно эффекты DirectDraw не поддерживаются и планов таких у производителей видеокарт не намечалось. В тоже время многие программисты уже начали применять Direct3D для вывода 2D-графики, игнорируя DirectDraw. Взвесив все "за" и "против", было решено доработать Direct3D как средство построения плоских изображений, а DirectDraw объявить бесперспективным. Вот так старейший компонент, когда-то служивший в DirectX единственным средством представления графики, теперь является анахронизмом...

1. Для вывода графики необходимо, чтобы компьютер был оснащён простейшим, но всё же 3D-ускорителем. И хотя вывод будет осуществляться и на обычной видеокарте, картинка будет искажена, а скорость вывода будет неприемлемо мала. Впрочем, в теперешнюю эпоху навороченных акселераторов простейшие их модели стоят копейки.
2. Текстуры, содержащие изображение, по размерам должны быть кратны степени двойки. Т. е. 64Х64 или 256Х512 - подходит, а 63х255 - нет. Это вроде как на руку аппаратной части.

uses
  directxgraphics,
  d3dx8;

const
  d3dx8dll = 'D3DX8ab.dll';

const
  d3dx8dll = 'd3dx8d.dll';

После такой замены всё работает вроде как нормально, во всяком случае, я не встретил ещё ни одной ошибки. Файл d3dx8d.dll я нашёл у себя в директории Windows/System, он входит в стандартный пакет DirectX 8. В любом случае, могу посоветовать такой приём: компилируйте все свои Direct3D-приложения с использованием d3dx8ab.dll, а когда возникнет необходимость передать программу другим пользователям, замените имя библиотеки и перекомпилируйте программу. Если всё работает нормально, можете смело распространять своё творение.

var
  g_pD3D: IDirect3D8 = nil; // общий интерфейс Direct3D
  g_device: IDirect3DDevice8 = nil; // наша видеокарта

  g_pTexture: IDirect3DTexture8 = nil; // текстура
  g_pSprite: ID3DXSprite = nil; // спрайт

// проверяем правильность динамической компоновки
if @_Direct3DCreate8 = nil then
  exit;

// получаем интерфейс IDirect3D8
g_pD3D := Direct3DCreate8(D3D_SDK_VERSION);
if g_pD3D = nil then
  exit;

Здесь я проверяю адрес функции на корректность, ведь мы производим динамическую компоновку библиотеки, есть вероятность, что её не окажется на месте. Если всё в порядке, мы получаем интерфейс IDirect3D8. Это - первый интерфейс, с которым имеет дело программист. Его основная задача - общая работа с видеокартой и монитором - "создание" и получение характеристик видеокарты, перечисление доступных видеорежимов, дескрипторов мониторов и т.д.

// получаем формат текущего видеорежима
if FAILED(g_pD3D.GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, d3ddm)) then
  exit;

// подготавливаем структуру TD3DPRESENT_PARAMETERS
ZeroMemory(@d3dpp, sizeof(d3dpp));
d3dpp.Windowed := BOOL(FALSE); // полноэкранный режим
d3dpp.BackBufferWidth := SCREEN_WIDTH; // высота и
d3dpp.BackBufferHeight := SCREEN_HEIGHT; // ширина заднего буфера
d3dpp.BackBufferFormat := d3ddm.Format;
  // формат буфера - как и у текущего экрана
d3dpp.SwapEffect := D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
  // тип сброса содержимого буфера в окно

Замечу, что поле Windowed поределяет, будем ли мы работать в оконном или полноэкранном режиме. Замените FALSE на TRUE, и получите вывод в окно.

// создаём устройство Direct3D
if FAILED(g_pD3D.CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd,
  D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, d3dpp,
  g_device)) then
begin
  exit;
end;

D3DDEVTYPE_HAL

- это аппаратное устройство, где все операции выполняются графическим процессором видеокарты. Как раз это нам и нужно.

D3DDEVTYPE_REF

- программное устройство, все операции выполняет центральный процессор. Крайне медленно, зато можно использовать любые возможности Direct3D, вроде пиксельных и вертексных шейдероов. В основном этот параметр нужен для производителей видеокарт, чтобы они подгоняли результат аппаратного рендеринга к эталонному программному.

D3DCREATE_SOFTWARE_PROCESSING

- обработка вершин производится ЦП. Не очень быстро, так что в серьёзных программах лучше использовать другие флаги (их можно легко узнать из заголовочного файла), но для простоты я выбрал этот. Кстати, некоторые видеокарты могут работать только с указанием этого флага.

Полученный интерфейс IDirect3Ddevice8 представляет собой как бы абстракцию над видеокартой. Вызывая те или иные методы, мы отдаём команды графическому процессору. Именно этот интерфейс является основным в работе по построению изображений.

result := SUCCEEDED(D3DXCreateSprite(g_device, g_pSprite));

Интерфейс ID3DXSprite как раз и служит для вывода простых спрайтов в Direct3D. Использовать его очень легко, т. к. этот интерфейс - просто надстройка над более низкоуровневымы операциями Direct3D. Я пробовал рисовать и вторым способом, но он более объёмен и сложен, так что для примера я выбрал первый. Как и всякое простое решение, он не позволит сделать всего, что может API. Если вам со временем станет чего-то не хватать, можно прибегнуть к явному программированию.

hr := D3DXCreatewTextureFromFileEx(g_device, pchar(strFileName), 0, 0,
  D3DX_DEFAULT, 0, D3DFMT_UNKNOWN,
  D3DFMT_UNKNOWN, D3DPOOL_DEFAULT,
  D3DXFILTER_NONE, D3DXFILTER_NONE,
  D3DCOLOR_XRGB(0, 255, 0), nil, nil,
  g_pTexture);

С цветовым ключом мы уже давно знакомы, но здесь есть два нюанса. Первый - это то, что цветовой ключ один для всей текстуры. Это может вызвать некоторые неудобства при размещении разных изображений в одной текстуре (что часто и делается), но они вполне решаемы с помощью какого-нибудь фотошопа. Второй - если необходимо задать чёрный цветовой ключ, не пишите вместо D3DCOLOR_XRGB( 0, 255, 0 ) просто 0 - это ошибка, т. к. данное значение сигнализирует о том, что цветовой ключ не требуется. Надо писать именно D3DCOLOR_XRGB( 0, 0, 0 ),или $FF000000, что то же самое.

Теперь можно приступать непосредственно к рендерингу изображения. Для простоты я "завесил" экран одной частью текстуры (кстати, это небезызвестный кадр из альфа-версии DOOM 3 :). Сверху же будет выводиться спрайт, другая часть текстуры.

// очищаем кадровый буфер
g_device.Clear(0, nil, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(0, 0, 0), 1.0, 0);

// начинаем рисовать изображение
g_device.BeginScene();

Далее выводим фон:

SetRect(rcTex, 0, 0, 512, 384); // область текстуры
transv.x := 0; // координаты левой
transv.y := 0; // верхней точки

g_pSprite.Draw(g_pTexture, @rcTex, nil, nil, 0, @transv, $FFFFFFFF);

function Draw(const pSrcTexture: IDirect3DTexture8; pSrcRect: PRect;
  pScaling, pRotationCenter: PD3DXVector2; const Rotation: Single;
  pTranslation: PD3DXVector2; const Color: TD3DColor): HResult; stdcall;

При прорисовке фона мы указываем только область текстуры, позицию левого верхнего угла и цвет. Остальным параметрам передаём nil.

SetRect(rcTex, 0, 384, 128, 512); // область текстуры
transv.x := x - 64 * fScale; // координаты левой
transv.y := y - 64 * fScale; // верхней точки

scalev.x := fScale; // масштабирование по оси X и
scalev.y := fScale; // Y

rotv.x := 64 * fScale; // положение оси
rotv.y := 64 * fScale; // поворота (здесь центр спрайта)

g_pSprite.Draw(g_pTexture, @rcTex, // текстура и её область
  @scalev, // масштаб
  @rotv, // позиция оси поворота
  D3DX_PI * fAngle / 180.0, // угол поворота(перевод градуса в радианы)
  @transv, // позиция в окнонных координатах
  ((255 - alpha) shl 24) + $FFFFFF); // альфа-прозрачность

// закончили рисовать изображение
g_device.EndScene();

// выводим содержимое кадрового буфера на экран
g_device.Present(nil, nil, 0, nil);

Спрайт можно поворачивать клавишами "вправо" и "влево", прозрачность меняется при нажатии на "вверх" и "вниз", масштабирование происходит при нажатии на "+" или "-" на основной клавиатуре.

1. При ПРОСТОМ отображении Direct3D рисует картинку, неотличимую от той, которую мы бы получили при использовании DirectDraw. Отсутствует какая-либо размытость, или неточность. Это главный плюс.
2. Применение эффектов вроде прозрачности или масштабирования никак не сказывается на скорости вывода. Оно и понятно - мы же имеем дело с рендерингом изображения, а не с BitBlt-операциями.
3. При повороте спрайта или его масштабировании применяется билинейная фильтрация - это сглаживание пикселей изображения, используется для устранения большой ступенчатости и "переливов" пикселей. К сожалению, здесь я обнаружил проблему. При повороте спрайта или при изменении масштаба начинают сказываться ошибки в отображении. Они проявляются в том, что при сглаживании начинают "захватываться" соседние пиксели текстуры, уже не принадлежащие нашему изображению. Например, видены "уголки" или тонкая серая полоска справа - там, где находится граница с пустым белым изображением. Можно только посетовать, что разработчики алгоритмов фильтрации упростили их до такой степени. Верным решением было бы задействование только тех пикселей, которые указаны в области pSrcRect, и не иметь НИКАКИХ дел с теми, что лежат вне её. Единственным надёжным решением может служить такое: перед размещением разных изображений в одном залейте его каким-нибудь однотонным цветом, который будет служить цветовым ключом. После этого размещайте изображения, но так, чтобы между ними всегда был зазор в 1 пиксель. Это гарантирует отсутствие помех. Понимаю, накладно, но иного пути не вижу. Всё-таки, наверное, простой алгоритм фильтрации выполняется на аппаратном уровне гораздо быстрее любого другого "заумного". Ради скорости и качества, думаю, в графическом редакторе можно и попотеть.

//g_device.SetRenderState( D3DRS_FILLMODE, D3DFILL_WIREFRAME );

• http://www.delphi-jedi.org/DelphiGraphics/directx/headers/DirectXGraphics.zip - заголовочные файлы для работы с Direct3D.
• http://www.delphi-jedi.org/DelphiGraphics/directx/headers/DirectXGraphics.zip - все заголовочные файлы для работы с DirectX 8.

Скачать примеры к статье D3DXSprite.zip (95 K)

• DirectX для начинающих
• DirectX для начинающих. DirectInput API
• DirectX для начинающих. Sprite
• DirectX для начинающих. Sound
• DirectX для начинающих. Часть третья. Считывание и запись
• Полупрозрачные спрайты в DirectDraw
• Пишем DirectX-движок
• DirectX и Delphi