DirectX 总结

DDS

DirectXDraw Surface file format, .dds。这是微软从DirectX7开始引进的一种文件格式，它用来存储压缩的或未压缩的纹理，该格式支持mimaps cube maps和volume maps, D3DX和许多其他的DX工具都支持这种格式，比如DirectX Texture Editor(dxtex.exe)和Texture Conversion Tool(Texconv.exe),从D3D110开始，DDS文件也支持纹理数组

DXGI

DirectX Graphics Infrastructure 

转换为.x格式

MeshConvert.exe，这个tool位于Microsoft DirectX SDK \Utilities\bin\x86目录下面，可以用来转换.x文件，支持.x, .obj, .sdkmesh格式之间的相互转换，.sdkmesh是微软新的格式在DX10/DX11之后使用，用来取代.x格式，MeshConvert是一个命令行工具，使用方法如下

Usage: meshconvert <options> <input filename>

   <input filename>    Input mesh filename.
                       The input file can be of .x, .obj, or .sdkmesh format
   /o <file>           Optional output mesh filename
   /y                  Overwrite existing destination file
   /n                  Generate normals
   /t                  Generate tangents
   /tb                 Generate tangents and binormals
   /tcount <count>     Texcoord count for the output mesh
   /a                  Output animation information
   /op                           Vertex cache optimize the mesh before exportin
 (non-functional)
   /sdkmesh            [default] convert to .sdkmesh binary file
   /x                  convert to .x binary file
   /xt                 convert to .x text file
   /v                  Verbose

.SDKMesh is a simple custom mesh format used by new SDK samples

使用DirectX Control Panel

使用DirectX Control Panel可以方便的设置DirectX相关的东西，比如用Debug库还是Release库，是否检测内存泄漏，是否允许Shader调试等等，这个工具的位置在...\Microsoft DirectX SDK\Utilities\bin\x86，界面如下图。

使用PIX分析D3D应用程序

PIX是调试和分析D3D应用程序的，该工具位于...\Microsoft DirectX SDK\Utilities\bin\x86下，关于它的用法，DX帮助文档中有详细的说明，位于tools-DirectX Performance Tools-PIX下，工具截图

 

注意资源释放的顺序

有时候在释放资源的时候会出现运行时错误，这可能是由于资源之间的依赖造成的，比如下面的代码，运行时会出现一个违规访问的错误，为什么呢，因为m_SoundBuffer是依赖m_pDirectSound的，而m_pDirectSound先释放了，所以m_SoundBuffer变得不可访问了

 

if(m_pDirectSound != NULL)
{
    m_pDirectSound->Release() ;
    m_pDirectSound = NULL ;
}

if(m_SoundBuffer != NULL)
{
    m_SoundBuffer->Release() ;
    m_SoundBuffer = NULL ;
}

将二者释放的顺序交换一下就好了，如下。

if(m_SoundBuffer != NULL)
{
    m_SoundBuffer->Release() ;
    m_SoundBuffer = NULL ;
}

if(m_pDirectSound != NULL)
{
    m_pDirectSound->Release() ;
    m_pDirectSound = NULL ;
}

注意变换的顺序

有很多图形学书籍都讲到过，先旋转再*移和先*移再旋转效果是不一样的，同理，先缩放再*移和先*移再缩放也是不一样的。 

不要在Render函数中设置变换矩阵

为了渲染，一般的对象都有个Render函数，在渲染之前要做一些变换，比如移动旋转之类的，但是切记不可在Render函数中做这些变换，因为Render函数是被实时调用的，如果在这里做变换，则一个变换会被应用很多次。

D3D中顶点的顺序问题

 Remember in Direct3D the vertices must be defined in clockwise order. see the picture below, the order is v0, v1, v2, v3

正确使用时间函数timeGetTime()

这个函数返回的是当前时间-单位毫秒，可是类型是DWORD，而我们一般做计算都需要float类型，转换一下，一般应该先计算差值，再做类型转换

 

DWORD lastTime = timeGetTime(); 

...

DWORD currTime  = timeGetTime();
float timeDelta = (currTime - lastTime) * 0.001f;

...//use timeDelta

lastTime = currTime;

而不要这样做：

static float lastTime = (float)timeGetTime(); 

...
float currTime  = (float)timeGetTime();
float timeDelta = (currTime - lastTime)*0.001f;

这样是要损失精度的，因为DWORD是32为整数，而float只有24位精度，此法不可取。

让代码只执行一次

void RunOnce()
{
    static bool flag = false ;

    if(!flag)
    {
        cout << "you can not see this line twice!" << endl ;
        flag = true ;
    }
}

头文件包含警戒

通常我们用下面的代码来防止头文件被重复包含，这是标准的写法

#ifndef __HEADER_H__
#define __HEADER_H__

// code of the file

#endif //HEADER_H__

还有一种方法是，这种方法是MS特有的，不适合其他*台，所以推荐使用第一种方法

#pragma once

// code of the file 

解决从VC6转换到VS2005/VS2008时编译和链接错误

有很多几年前编写的游戏书籍，其中所附代码大多是基于VC6的，而我们现在用的大多是VS2005/VS2008/VS2010，所以需要一次转换，而在转换中经常会遇到编译或者链接错误，解决办法如下：

编译错误：error C2440: '=' : cannot convert from 'char [14]' to 'LPCWSTR'

这是由于作者默认使用的是函数的A版本，而我们的工程使用了W版本。

解决办法一：手动将所有函数改为A版本，例如MessageBox -> MessageBoxA, 不推荐这种防范。或者将所有字符串改为宽字符串，即在字符串前加大写字母L，这个方法比较笨，但是确实好的方法。推荐使用。

解决办法二：在工程文件上点右键-Properties-Configuration Properties-C/C++-Preprocessor-Preprocessor Definitions-点击右边的省略号按钮-在弹出的对话框中将Inherit from parent or project defaults选项去掉即可。这个方法一劳永逸，可以一次性去除所有此类编译错误。但是却不是好的编程习惯，我们应该尽量使用函数的W版本。

链接错误：unresolved external symbol xxx

这种错误一般都是由于缺少lib文件导致的，只要引用正确的lib文件就可以了

解决办法：在工程文件上点右键-Properties-Configuration Properties-Linker-Input-Additional Dependencies-点击右边的小省略号按钮-将所需的lib文件加入到弹出的对话框中即可。

调试选项的设置

通过注册表也可以设置D3D的调试选项，这和使用DirectX控制面板是一样的，而且两者是相通的，改变一个，另一个也会跟着改变，如下，注册表位置：

HKLM\Software\Microsoft\Direct3D

如何求取视线

有很多时候需要用到视线，比如Billboard技术，要求被观察物体始终面对观察者，这时候就需要该物体与视线垂直，求取视线很简单，用观察点减去眼睛的位置即可

 D3DXVECTOR3 viewRay = lookAt - eyePt ;

Zoom in/Zoom out效果是如何实现的？

很多图形软件都支持该效果，在浏览一个model的时候，鼠标滚轮向前滚时（mouse wheel rotate forward, away from the user），model会逐渐变大，谓之zoom in，鼠标滚轮向后滚时（mouse wheel rotate backward, toward the user），model会逐渐变小，谓之zoom out

那么这个效果是如何实现的呢？在我初学DirectX的时候，一直以为用缩放变换来实现。直到研究了DXUT的Camera类以后，才发现，其实有一个更简单的办法。通过改变Camera与Model之间的距离来实现，这与现实生活中的感觉是一样的，当我们离一个物体*的时候，感觉它很大，而当我们渐渐远离它的时候，它会变得越来越小，此其所以然也！编程的乐趣就在于灵活！

transform小结

Transform（变换）的本质就是从一个坐标系到另一个坐标系的过程
world transform
model space -> world space

view transform
world space -> view/camera space

projection transform
view/camera space -> projection space

transform engine(变换引擎) 以顶点为输入，对其进行world, view and projection transform, 然后进行剪

裁，将结果传送给rasterizer进行光栅化

//world transform通过下面的代码完成
// 将model移动至原点
D3DXMATRIXA16 matWorld ;  
D3DXMatrixTranslation( &matWorld, 0.0f, 0.0f, 0.0f) ;
g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matWorld );

//view transform通过下面的代码完成
D3DXVECTOR3 vEyePt( 0.0f, 0.0f,-10.0f ); //眼睛位置 
D3DXVECTOR3 vLookatPt( 0.0f, 0.0f, 0.0f ); //观察中心
D3DXVECTOR3 vUpVec( 0.0f, 1.0f, 0.0f );   //向上向量
D3DXMATRIXA16 matView;  
D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec );
g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );

projection transform通过下面的代码完成
D3DXMATRIXA16 matProj;  
//视角：pi/4,即45度
//纵横比：1:1
//*剪裁*面：1.0f
//远剪裁*面：1000.0f
D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI/4, 1.0f, 1.0f, 1000.0f );
g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );

如何区分Point和Vector

在D3D中Point和vector都是用三维坐标表示的，比如，给定
v = [x, y, z], 如何区分这是一个点还是一个向量呢
答案是：在三维坐标下无法区分，于是在最后再加一维，形成齐次坐标
v = [x, y, z, w], 实际应用中w通常取值1
规定如下：
w = 1时，v表示点
w = 0时，v表示向量
为什么呢？
先看一下*移变换的矩阵

因为向量是没有位置属性的，向量只有长度和方向两个属性，即*移一个向量是没有意义的
所以将向量的第四维w设置为0，阻止*移。
但是点是有位置属性的，*移一个点也是有意义的，所以将点的w置为1，使之可以*移  

如何从一个坐标系变换到另一个坐标系

通常这种需求都是逆向的，因为正向的D3D已经做了
比如对于一个view space中的model，如何把它变换到world space呢？（在D3D顶点处理流水线中world space是view space的前一个过程）
首先我们应该知道world space -> view space 是怎样一个过程，了解了这个过程后，应用它的逆过程即可
显然，world space -> view space是通过视图变换实现的，这个变换矩阵就是view matrix，好了，现在我们需要做的是：
1. 找出这个view矩阵
2. 求出它的逆矩阵
3. 将该逆矩阵应用到要变换的模型
下面以一个点为例，假设我们要将点p(x, y, z) 从view space变换到world space

步骤：
首先求出view matrix
D3DXMATRIX view;
Device->GetTransform(D3DTS_VIEW, &view);

再求出它的逆矩阵
D3DXMATRIX viewInverse;
D3DXMatrixInverse(&viewInverse, 0, &view);

然后将这个矩阵乘到这个点上即可
D3DXVec3TransformCoord(p, p, viewInverse);

注：D3DXVec3TransformCoord是用来变换点的（即w=1的vector)
而  D3DXVec3TransformNormal是用来变换向量的（即w=0的vector）

矩阵连乘的顺序

如果需要对同一个图形连续进行多个变换，那么可以把多个变换矩阵连乘形成一个矩阵。

但矩阵乘法不满足交换律，所以连乘的顺序很重要。

大多数文档都是以左右顺序来区分的，这是不准确的，而且不便于理解和记忆。

这里讲一个规则，比较方便

规则：在连乘式中，离被变换顶点*的矩阵对应的变换先进行。

比如，对顶点P(x, y, z, 1)进行如下变换

1. *移到(1, 1, 1)点，变换矩阵为M_T

2. 绕z轴旋转30度，变换矩阵为 M_R

3. 放大2倍，变换矩阵为 M_S

那么正确的连成顺序是

P * M_T * M_R * M_S （在DirectX文档里多采用这种写法）

M_T离P最*，那么它是最先进行的变换，M_R次之，M_S再次。

很多书籍或文档里面说是按照从左到右的顺序连乘，但是别忘了顶点在公式中的位置

如果顶点在右边，那么就变成了下面的形式

M_S * M_R * M_T * P^T （在以OpenGL为基础的图形学书籍里多采用这种写法）

所以准确的说应该是，在连乘式中，先进行的变换离被变换的顶点*。

注意如果P在连乘式右边，那么应该取其转置形式，否则无法与矩阵相乘。

为什么变换矩阵是4 x 4的

因为三维的矩阵无法完成某些变换，比如*移变换对应的矩阵如下

 

这用三维矩阵是无法实现的，类似的还有透视投影变换，所以在D3D中使用4×4矩阵来实现变换，又一个问题来了，由于3D中的顶点都是三维的，三维的vector和四维的matrix是无法相乘的，于是在三维的顶点后面再加上一维，形成齐次坐标，如下

 [x, y, z, w]

最后一维通常用w表示，而w通常取值1

这样就可以用一个1×4的vector与一个4×4matrix相乘了。

  [x, y, z, w] *

 

d3dx9.h

这个头文件包含了几乎D3D用到的所有头文件，如果编译、链接或者运行有问题，可以尝试包含这个文件试试。

如何查看VertexShader和PixelShader的版本号

如果安装了DirectX SDK，可以使用其中的工具DirectX Caps Viewer 来查看，这个工具在DirectX的开始菜单中，也在SDK安装目录的Utilities\Bin\x86(x64)下面

打开这个工具后，依次展开结点DirectX Graphics Adapters-video card name-D3D Device Types-HAL-Caps

注意：一定要选择HAL分支，这才是你显卡真正支持的特性，而Reference目录下存储的是所有D3D特性，这是用软件模拟的，速度奇慢，只有在安装了DirectX SDK的机器上才可用，这就是HAL Device和Reference Device的区别，大家可以查看SDK帮助文件中Device Type一节来获取详细的信息

如果没有安装DirectX SDK, 可以使用Everest来查看

如何发布游戏(XNA)

看这里吧，比较详细

点积和叉积

设u和v是两个三维向量，α是它们之间的夹角

点积

u·v = u_x*v_x + u_y*v_y + u_z*v_z =|u|*|v|*cos(α)

乍一看，几何意义不十分明显，注意：当u和v都是单位向量时，点积就是两个向量夹角的余弦值

D3D中经常用这种方法来求夹角或者旋转角度，或者顶点法向量与入射光的夹角。

叉积

u×v = [(u_yv_z - u_zv_y), (u_zv_x - u_xv_z), (u_xv_y - u_yv_x)] =|u|*|v|*sin(α)

叉积的结果同时垂直于两个向量

叉积的结果值是以u和v为邻边的*行四边形的面积，叉积可以用来求多边形的面积

global variables are implicitly constant, enable compatibility mode to allow modification

编译Shader程序时遇到以下错误

全局变量默认是常量，貌似在Shader程序中不能修改？新版的HLSL编译器不支持

解决办法：

将D3DXCompileShaderFromFile的第六个参数改为D3DXSHADER_ENABLE_BACKWARDS_COMPATIBILITY即可

花屏

如果程序执行后，窗口出现花屏现象，那么多半是由于depth buffer没有clear导致的，比如下面这幅图就是一个花屏的例子。

解决办法，在调用Clear函数时，将depth buffer也clear一下即可。原来可能是这样调用的

g_pd3dDevice->Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, 0xff00ff00, 1.0, 0 ); //仅仅clear render target

修改后如下

g_pd3dDevice->Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER , 0xff00ff00, 1.0, 0 );

需要注意的是，这个Clear函数可能会失败，比如你在CreateDevice的时候并没有创建depth buffer，而在Clear函数中却要Clear depth buffer，所以请检查你的CreateDevice函数，确保设备确实有一个关联的depth buffer。

==