D3D学习摘记（I）中

 Note：这是（I）的中篇，并不是一篇独立的主题。它的上篇在这里。

 

InitD3D函数做了些什么

在具体分析代码前，讲下D3D环境的使用逻辑。在初始化一个D3D环境时，一般只需要做两步工作。第一，创建一个D3D对象；第二，创建一个D3D设备对象。其中，和我们联系最为紧密的是D3D设备对象，它负责显示设备的各个参数设置、修改缓冲区数据等等，是具体工作的实施者。D3D对象呢？对我们而言，它除了创建D3D设备对象，没有什么特别的意义。

一个D3D设备接口可以简单的认为是本机一块显卡的抽象，它包含了显卡所有的硬件参数及状态值，比如说，显卡显存的数量和起始的线性地址，是否支持深度缓冲(Depth Buffer)，雾化(Fog)，纹理(Texture) 及MipMap等。

 

现在我们回顾一下代码。

 

 1 HRESULT InitD3D( HWND hWnd )
 2 {
 3     // Create the D3D object, which is needed to create the D3DDevice.
 4     if( NULL == ( g_pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) )
 5         return E_FAIL;
 6 
 7     // Set up the structure used to create the D3DDevice. Most parameters are
 8     // zeroed out. We set Windowed to TRUE, since we want to do D3D in a
 9     // window, and then set the SwapEffect to "discard", which is the most
     // efficient method of presenting the back buffer to the display.  And 
     // we request a back buffer format that matches the current desktop display 
     // format.
     D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp; 
     ZeroMemory( &d3dpp, sizeof(d3dpp) );
     d3dpp.Windowed = TRUE;
     d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
     d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;
 
     // Create the Direct3D device. Here we are using the default adapter (most
     // systems only have one, unless they have multiple graphics hardware cards
     // installed) and requesting the HAL (which is saying we want the hardware
     // device rather than a software one). Software vertex processing is 
     // specified since we know it will work on all cards. On cards that support 
     // hardware vertex processing, though, we would see a big performance gain 
     // by specifying hardware vertex processing.
     if( FAILED( g_pD3D->CreateDevice( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd,
                                       D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
                                       &d3dpp, &g_pd3dDevice ) ) )
     {
         return E_FAIL;
     }
 
     // Device state would normally be set here
 
     return S_OK;
 }

 

g_pD3D是一个全局的LPDIRECT3D9 型的变量。从SDK中可以查到，LPDIRECT3D9 就是一个IDirect3D9*型的指针，它指向将要创建好的D3D对象。创建工作由函数Direct3DCreate9负责。它接收一个枚举变量D3D_SDK_VERSION(目前它只接受该值 ) ，返回一个创建好的D3D对象。

为什么这个指针的首字母有个I？这表明，这是一个接口（Interface）。事实上，“D3D对象”以及很多D3D资源都是通过调取COM（Component Object Model）接口获得的。有关COM的知识不在本文讲解范围之内，应该通过其他途径了解它，比如这里（实际上我也仅仅知道它“是什么”）。

接下来要做的是创建D3D设备对象。该对象是通过D3D对象的CreateDeviece方法创建的。我们看一下SDK中的关于这个方法的介绍。

HRESULT CreateDevice(
      UINT Adapter,    
      D3DDEVTYPE DeviceType,     
      HWND hFocusWindow,     
      DWORD BehaviorFlags,    
      D3DPRESENT_PARAMETERS *pPresentationParameters,    
      IDirect3DDevice9 **ppReturnedDeviceInterface );

说一下我对这些参数的理解。

Adapter : 指定显示设备的编号。主设备的值永远是“D3DADAPTER_DEFAULT”。（对于单显示器的用户（大部分是这样），直接填该值即可）

Device Type：指定设备类型。前面提过，D3D提供的种种功能，具体实现是由显卡厂商做的HAL（Hard Abstract Layer）负责的。然而如果有些显卡因为老或者没被微软“宠幸”的关系，不支持D3D怎么办？没问题，D3D设定了一种“软件模拟”的设备类型。你可以用主存和cpu模拟任何本应作用于显卡上的计算，而代价就是拖慢系统（cpu和主存的资源被这些计算占据）。D3D还设定了一种比较特别的类型：假定你是一名比较不幸的开发者。假如如此，你的显卡不支持D3D，然而你的用户却支持。这时你就可以用“引用类型”，在开发时依然可以用软件模拟，而在发布时换成了硬件负责。总结一下，上面讲了三种设备类型：硬件、软件、引用。对应的值分别是：D3DDEVTYPE_HAL、D3DDEVTYPE_SW和D3DDEVTYPE_REF。例子用的是D3DDEVTYPE_HAL。

hFocusWindow：一个窗口句柄，指定该D3D设备对象所联系的win32窗口。一般是当前窗口。例子中是hWnd。

BehaviorFlags：行为旗标。常用有D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING和D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING。分别指示“顶点处理”的工作是由软件模拟还是硬件管线计算。例子中用的是D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING。

什么是“顶点处理”？这和图形学有密切的联系。我们知道3D图形最初的数据都是关于顶点信息的，比如一个顶点的位置坐标、颜色、透明度、法线等等。三个顶点能构成一个三角形，这个三角形的颜色由最后的“光栅化”阶段根据三个顶点的相关信息，通过插值算法逐一填充落在三角形内的每个像素。而顶点的数据（尤其是坐标）也会随着渲染的不同阶段而发生变化。比如一开始是该顶点本身的局部坐标，接下来会变换到世界坐标，再变换到视图坐标，然后是投影坐标…每变换一次，顶点的数据就会改变一次。另外光照计算时也会影响到顶点的颜色值。所有关于这些顶点信息的处理，是发生在什么地方呢？这就是这个参数所指定的意义。如果你选择了D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING，就会用软件模拟的方式，令cpu和主存处理这样的事情；而如果选择了D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING，就会用显卡上的专用硬件来进行专门的处理，从而解放cpu和主存资源。当然，正如前面提过，前提是这块显卡必须具备这样的功能。也就是说，你必须清楚自己的显卡有没有这样的支持才行（一般现在的独立显卡都有）。D3D中有专门的函数可以查看：D3D对象中有一个GetDeviceCaps方法专司此职。请自行查阅相关资料。

pPresentationParameters： 这是一个指针，指向一个对“显示”方面各种参数（主要是缓冲区）进行设定的结构体。待会具体讲解这个参数。

ppReturnedDeviceInterface：指向一个D3D设备对象的指针的指针。用它来得到创建好的D3D设备对象。因此该指针你得事先声明。

 

我们现在来讲pPresentationParameters这个结构的内容。它是一个D3DPRESENT_PARAMETERS型的指针。关于该类型的介绍还是要查看SDK。这里不得不抱怨的是，虽然它仅仅是创建D3D设备对象时需要指定的一个参数，但它本身却是一个更加无比繁杂的结构…是不是头有点大了？不过还好，这些值默认都被初始化为0，而0都是这些参数的常态。如果没有特别要求，一般只需要指定Windowed、SwapEffect和BackBufferFormat三个分量即可（例子就是如此）。不过为了稍稍刨根究底，还是全面扫一下比较好。

typedef struct _D3DPRESENT_PARAMETERS_ {
    UINT BackBufferWidth, BackBufferHeight;
    D3DFORMAT BackBufferFormat;
    UINT BackBufferCount;
    D3DMULTISAMPLE_TYPE MultiSampleType;
    DWORD MultiSampleQuality;
    D3DSWAPEFFECT SwapEffect;
    HWND hDeviceWindow;
    BOOL Windowed;
    BOOL EnableAutoDepthStencil;
    D3DFORMAT AutoDepthStencilFormat;
    DWORD Flags;
    UINT FullScreen_RefreshRateInHz;
    UINT PresentationInterval;
} D3DPRESENT_PARAMETERS;

说下我的理解。

BackBufferWidth, BackBufferHeight：顾名思义，这是指后台缓冲区的宽度和高度，单位是像素。一般这和窗口大小是相等的（指窗口模式下）。

BackBufferFormat：指后台缓冲区的像素的数据格式。比如指定RGBA分别占几位。而一般地，在窗口模式下，使用D3DFMT_UNKNOWN会使用当前显示模式使用的像素数据格式。我们使用D3DFMT_UNKNOWN即可。

BackBufferCount：后台缓冲区的个数，可选值有0，1，2，3. 0会被当做1对待。一般是1。

 

MultiSampleType：多采样类型。没有太多的体会。一般是 D3DMULTISAMPLE_NONE。注意只有当SwapEffect的值为D3DSWAPEFFECT_DISCARD时，该分量才有效。MultiSampleQuality：多采样质量。值位于0到1之间。当上面的MultiSamplleType有设定时该分量才有效。

 

SwapEffect：指缓冲区的交换方式。当前后台缓冲区交换后，换下来的那块缓冲区的数据该怎么处理？可以复制，或者丢弃。不同的值效果不同。一般是D3DSWAPEFFECT_DISCARD，表示丢弃。这时就会有新的数据直接覆盖填充这块缓冲区。

hDeviceWindow：一个窗口句柄会有窗口位置和大小等信息，等到绘制时，后台缓冲区会向前台缓冲区复制数据。而这个分量可以指引D3D设备，让前台缓冲区往屏幕的哪个地方绘制多大的数据。一般都是当前窗口。如果选择0（默认的），就是指当前窗口了。

Windowed：指定是否是窗口模式。true表示窗口模式，false表示全屏模式。

EnableAutoDepthStencil：是否开启深度缓存和模板缓存。true表示开启，flase表示不开启。有关深度缓存和模板缓存的知识另行查阅。

AutoDepthStencilForamt: 如果开启了深度缓存和模板缓存，指定它们的格式。比如指定一个像素的深度位是几位、模板缓存为是几位。注意它和BackBufferFormat用的是同一种枚举类型，只不过取值范围不同而已。

Flags：旗标。没什么太多的体会。一般为0。

FullScreen_RefreshRateInHz：全屏模式下的屏幕刷新率。如果窗口模式，则必须为0。一般设为0即可。

 

PresentationInterval：缓冲区交换频率。一般选择D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE（即为0）即可。表示数据准备好后不要等待，立即交换。

 

 

当D3D设备对象创建好后，我们的初始化也就完成了。同时InitD3D函数也就写完了。虽然实际上没做多少事，但需要讲解的东西挺多。再稍稍总结一遍。首先，我们调用Direct3DCreate9函数，而该函数又是调用COM接口来创建了一个D3D对象，然后我们再利用这个D3D对象创建了一个D3D设备对象（它调用的也同样是COM接口）。创建D3D设备对象时，我们需要对设备做一些配置（设备类型、顶点处理方式、显示参数配置，等等），而其中显示参数配置因为参数众多，不得不专门列一个结构体出来设定。因此创建一个D3DPRESENT_PARAMETERS型的d3dpp变量设定各个分量值（缓冲区大小、数据格式、交换方式、全屏/窗口，等等）。然后将其作为创建D3D设备对象的一个参数注入到CreateDevice中。ok，搞定收工。

（未完待续）

 

 

参考资料：

 

http://dev.gameres.com/Program/Visual/3D/D3DFirst_1.htm