用DirectX实现动态纹理

什么是动态纹理

动态纹理是相对于常规的纹理而言的，通常的纹理都是静态的，而动态纹理就是模型保持不动，而纹理动态变化，凡是能够对模型应用的变换，也能作用于纹理，比如平移，旋转，缩放，投影，shear等都不在话下，使用动态纹理可以模拟很多现象，最常见的就是Dynamic cloud。

如何实现动态纹理

话说这个问题还是我在一次面试的时候遇到的。

面试官：怎样让一个纹理动起来

我：让模型动起来即可

面试官：如果不允许移动模型呢？只动纹理

我：。。。

其实这个问题并不难，只要明白一点，纹理也是有坐标的，既然有坐标，就可以改变位置，位置可以改变，就能做出动态效果来。普通的纹理坐标都是二维的，用(u, v)来表示，这里u表示横坐标，从左到右递增，v表示纵坐标，从上到下递增，如下图

 

纹理效果的本质无非是按照一定的规则动态变化uv坐标而已，由于这里的纹理都是二维的，所以变换矩阵是三维的（通常DX的变换矩阵都是四维的）。来看一下三个变换矩阵 

平移矩阵（沿着u坐标方向移动Tu距离，沿着v坐标方向移动Tv距离）

旋转矩阵（旋转角度：θ，旋转方向：逆时针。关于旋转方向，DX帮助文档中是这么描述的，Angles are measured clockwise when looking along the rotation axis toward the origin. 也就是沿着旋转轴朝原点看是顺时针方向，而Z轴指向屏幕内部的，所以我们看到的旋转就是逆时针方向）

 

缩放矩阵（u坐标缩放Su倍，v坐标缩放Sv倍）

代码

准备工作，设置纹理的渲染状态及寻址模式，为了使纹理能够循环显示，需要指定纹理的寻址方式为D3DTADDRESS_WRAP

// Texture state
g_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
g_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
g_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
g_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_WRAP );
g_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_WRAP );

下面的函数是最关键的部分，所有的动态效果都在这里实现，平移是按照u方向进行的，也就是横坐标平移，旋转是绕z轴逆时针旋转，缩放是循环进行的，如果到达最大最小边界，则会反向缩放。这里我们把所有的变换都放到一个矩阵中，最后使用SetTransform应用这个矩阵即可，这和设置模型的世界矩阵是一个道理。

void UpdateTextureCoordinates(float timeDelta)
{
    g_pd3dDevice->SetTextureStageState(0,
        D3DTSS_TEXTURETRANSFORMFLAGS,
        D3DTTFF_COUNT2);

    if (g_EffectFlag ==1) // Translation
    {
        // Translate
        matTexture._31 += timeDelta /3 ;
    }
    elseif (g_EffectFlag ==2) // Rotation
    {
        angle += timeDelta ; // increasing total angle
        matTexture._11 = cosf(angle) ;
        matTexture._12 = sinf(angle) ;
        matTexture._21 =-sinf(angle) ;
        matTexture._22 = cosf(angle) ;
    }
    elseif (g_EffectFlag ==3) // Scaling
    {
        // if the picture is too small, increasing
        if (matTexture._11 <0.2)
            g_Factor =-g_Factor ;

        // if the picture is too large, decreasing
        if (matTexture._11 >5.0f)
            g_Factor =-g_Factor ;

        matTexture._11 += timeDelta * g_Factor;
        matTexture._22 += timeDelta * g_Factor;
    }

    g_pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_TEXTURE0, &matTexture) ;
}

几个需要注意的问题

注意纹理的缩放与普通模型的缩放是不同的，确切的说是完全相反，因为纹理的缩放完全是靠u,v坐标来实现的，所以坐标值越大，纹理反而越小，坐标值越小，纹理反而越大。（为什么？）

旋转貌似只能沿着XOY平面进行，其他的情况我还没有试过，因为纹理坐标是二维的，且位于XOY面，故二维纹理只能绕Z轴旋转。

旋转和缩放都是以纹理坐标原点(0, 0)点为参照的（通常是纹理图片的左上角），如果要以矩形纹理的中心为旋转点，则需要先平移，在旋转，最后再平移回去。 

效果 

原始图

平移效果

旋转效果

缩放效果

上面的图片都是静态的，不是很直观，大家可以下载下面的程序看看动态效果

示例程序下载（使用方法，T键-平移，R键-旋转，S键-缩放）

Happy Coding!

== The End ==