深度测试与alpha混合（4）

材质alpha

顶点alpha是没有使用光照和材质的情况，如果对场景内的物体添加光照和材质而没有添加纹理时，顶点alpha值取决于材质属性中漫反射颜色的alpha系数和灯光颜色中的alpha系数，顶点alpha值是根据光照计算得到的。顶点光照计算是分别针对红、绿、蓝和alpha进行的，其中alpha光照计算的结果就是顶点的alpha值。有了顶点的alpha值就可根据着色模式计算出每个像素的alpha值，第一个示例程序就是材质alpha的例子。

纹理alpha

当对物体表面使用了纹理之后，像素的alpha值就是纹理alpha混合之后的值，所以这又取决于纹理的alpha混合方法，纹理alpha混合方法决定了纹理alpha混合之后的alpha值是取自材质，还是取自纹理，或者取自二者的某种运算。像素alpha值的具体计算过程是这样的，首先得到顶点alpha值，顶点alpha值可能是直接指定的，也可能是光照计算得到，然后根据着色模式对顶点alpha值进行插值，得到的结果再根据纹理alpha混合方法和纹理采样得到的alpha值进行指定的运算，得到最终每个像素的alpha值。

示例程序中将一幅纹理应用到一个矩形表面，其中纹理alpha混合的设置如下：

g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP,	D3DTOP_MODULATE);
g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_TEXTURE);
g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG2, D3DTA_DIFFUSE);

D3DTOP_MODULATE

Multiply the components of the arguments.

S_RGBA = Arg1 x Arg2

在示例程序中将矩形4个顶点的颜色值设置为0xFFFFFFFF，其alpha成分设置为ff，即alpha值为1.0f，所以纹理alpha混合的最终结果就是取纹理的alpha值。

sCustomVertex vertices[] =
{
	{ -3,   -3,  0.0f,   0xffffffff,  0.0f, 1.0f},
	{ -3,    3,  0.0f,   0xffffffff,  0.0f, 0.0f},	
	{  3,   -3,  0.0f,   0xffffffff,  1.0f, 1.0f},	
	{  3,    3,  0.0f,   0xffffffff,  1.0f, 0.0f}
}

示例程序在一个矩形表面贴了一颗树的纹理，在树的纹理中，没有树叶和树枝的地方alpha值为0，即完全透明；有树叶和树枝的地方alpha值为1，即完全不透明。所以通过alpha混合后，渲染的结果就像是一棵真的树。

按下数字键"1"，启用纹理alpha混合。

按下数字键"0"，禁用纹理alpha混合。

将顶点alpha由ff改为88后启用纹理混合的效果，可以看出纹理的颜色变暗了。

sCustomVertex vertices[] =
    {
	{ -3,   -3,  0.0f,   0x88ffffff,  0.0f, 1.0f},
	{ -3,    3,  0.0f,   0x88ffffff,  0.0f, 0.0f},	
	{  3,   -3,  0.0f,   0x88ffffff,  1.0f, 1.0f},	
	{  3,    3,  0.0f,   0x88ffffff,  1.0f, 0.0f}
    };

源程序：

 #include <d3dx9.h>

#pragma warning(disable : 4127)    // disable warning: conditional expression is constant

#define CLASS_NAME    "GameApp"

#define release_com(p)    do { if(p) { (p)->Release(); (p) = NULL; } } while(0)

typedef unsigned char uchar;

IDirect3D9*                g_d3d;
IDirect3DDevice9*        g_device;
IDirect3DVertexBuffer9* g_vertex_buffer;
IDirect3DTexture9*        g_texture;

struct sCustomVertex
{
    float x, y, z;
    DWORD color;
    float u, v;
};

#define D3DFVF_CUSTOM_VERTEX (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE | D3DFVF_TEX1) 

void setup_matrices()
{
    // setup world matrix
    D3DXMATRIX mat_world;
    D3DXMatrixIdentity(&mat_world);
    g_device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &mat_world);

    // setup view matrix

    D3DXVECTOR3 eye(0.0f, 0.0f,  -10.0f);
    D3DXVECTOR3 at(0.0f,  0.0f,   0.0f);
    D3DXVECTOR3 up(0.0f,  1.0f,   0.0f);

    D3DXMATRIX mat_view;
    D3DXMatrixLookAtLH(&mat_view, &eye, &at, &up);
    g_device->SetTransform(D3DTS_VIEW, &mat_view);

    // setup projection matrix
    D3DXMATRIX mat_proj;
    D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&mat_proj, D3DX_PI/4, 1.0f, 1.0f, 100.0f);
    g_device->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &mat_proj);
}

bool init_vb()
{    
    if(FAILED(D3DXCreateTextureFromFile(g_device, "tree.tga", &g_texture)))
    {
        MessageBox(NULL, "Can not load texture file tree.tga!", "ERROR", MB_OK);
        return false;
    }

    sCustomVertex vertices[] =
    {
        { -3,   -3,  0.0f,   0xffffffff,  0.0f, 1.0f},
        { -3,    3,  0.0f,   0xffffffff,  0.0f, 0.0f},    
        {  3,   -3,  0.0f,   0xffffffff,  1.0f, 1.0f},    
        {  3,    3,  0.0f,   0xffffffff,  1.0f, 0.0f}

        /*
        { -3,   -3,  0.0f,   0x88ffffff,  0.0f, 1.0f},
        { -3,    3,  0.0f,   0x88ffffff,  0.0f, 0.0f},    
        {  3,   -3,  0.0f,   0x88ffffff,  1.0f, 1.0f},    
        {  3,    3,  0.0f,   0x88ffffff,  1.0f, 0.0f}
        */
    };

    g_device->CreateVertexBuffer(sizeof(vertices), 0, D3DFVF_CUSTOM_VERTEX, D3DPOOL_DEFAULT, &g_vertex_buffer, NULL);

    void* ptr;

    g_vertex_buffer->Lock(0, 0, &ptr, 0);
    memcpy(ptr, vertices, sizeof(vertices));
    g_vertex_buffer->Unlock();

    return true;
}

bool init_d3d(HWND hwnd)
{
    g_d3d = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);

    if(g_d3d == NULL)
        return false;

    D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
    ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));

    d3dpp.Windowed            = TRUE;
    d3dpp.SwapEffect        = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
    d3dpp.BackBufferFormat    = D3DFMT_UNKNOWN;

    if(FAILED(g_d3d->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hwnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
                                  &d3dpp, &g_device)))
    {
        return false;
    }

    if(! init_vb())
        return false;

    setup_matrices();

    g_device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);

    g_device->SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, TRUE);
    g_device->SetRenderState(D3DRS_SRCBLEND,  D3DBLEND_SRCALPHA);
    g_device->SetRenderState(D3DRS_DESTBLEND, D3DBLEND_INVSRCALPHA);

    g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLOROP,    D3DTOP_SELECTARG1);
    g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_COLORARG1, D3DTA_TEXTURE);

    g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP,    D3DTOP_MODULATE);
    g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_TEXTURE);
    g_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG2, D3DTA_DIFFUSE);

    return true;
}

void cleanup()
{
    release_com(g_vertex_buffer);
    release_com(g_texture);
    release_com(g_device);
    release_com(g_d3d);
}

void render()
{
    g_device->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(55, 5, 5), 1.0f, 0);    

    g_device->BeginScene();    

    g_device->SetTexture(0, g_texture);
    g_device->SetStreamSource(0, g_vertex_buffer, 0, sizeof(sCustomVertex));
    g_device->SetFVF(D3DFVF_CUSTOM_VERTEX);
    g_device->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2);

    g_device->EndScene();

    g_device->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
}

LRESULT WINAPI WinProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch(msg)
    {
    case WM_KEYDOWN:
        switch(wParam)
        {
        case VK_ESCAPE:
            DestroyWindow(hwnd);
            break;

        case 48:    // press key "0", disable alpha blend.
            g_device->SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, FALSE);
            break;

        case 49:    // press key "1", enable alpha blend.
            g_device->SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, TRUE);
            break;
        }        
            
        break;

    case WM_DESTROY:        
        PostQuitMessage(0);
        return 0;
    }

    return DefWindowProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
}

int WINAPI WinMain(HINSTANCE inst, HINSTANCE, LPSTR, INT)
{
    WNDCLASSEX wc;

    wc.cbSize            = sizeof(WNDCLASSEX);
    wc.style            = CS_CLASSDC;
    wc.lpfnWndProc        = WinProc;
    wc.cbClsExtra        = 0;
    wc.cbWndExtra        = 0;
    wc.hInstance        = inst;
    wc.hIcon            = NULL;
    wc.hCursor            = NULL;
    wc.hbrBackground    = NULL;
    wc.lpszMenuName        = NULL;
    wc.lpszClassName    = CLASS_NAME;
    wc.hIconSm            = NULL;

    if(! RegisterClassEx(&wc))
        return -1;

    HWND hwnd = CreateWindow(CLASS_NAME, "Direct3D App", WS_OVERLAPPEDWINDOW, 200, 100, 600, 500,
                             NULL, NULL, wc.hInstance, NULL);

    if(hwnd == NULL)
        return -1;

    if(init_d3d(hwnd))
    {
        ShowWindow(hwnd, SW_SHOWDEFAULT);
        UpdateWindow(hwnd);

        MSG msg;
        ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));

        while(msg.message != WM_QUIT)
        {
            if(PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))
            {
                TranslateMessage(&msg);
                DispatchMessage(&msg);
            }
                
            render();
            Sleep(10);
        }
    }

    cleanup();
    UnregisterClass(CLASS_NAME, wc.hInstance);    

    return 0;
}

 

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