Рендеринг вращающихся кубов в DirectX

Показывать лекцию целиком

Файлы к лабораторной работе Вы можете скачать здесь.

Вся геометрия в трехмерной сцене составляется из графических примитивов, которые называют полигонами. В качестве полигонов чаще всего применяются треугольники. В этой работе мы будем аппроксимировать кубы с помощью треугольников. Любой квадрат, прямоугольник или параллелепипед можно сложить из двух треугольников. Соответственно куб можно создать из шести квадратов. Поскольку куб имеет восемь угловых вершин, их координаты и будут определять треугольники соответствующих граней.

Создание заготовки приложения

Чтобы не создавать приложение с нуля, мы воспользуемся результатами работы №10 и некоторыми предварительными преобразованиями подготовим ее для решения поставленной задачи.

Создайте новый пустой проект с именем RenderCube типа C#

Вызовите контекстное меню для имени проекта или узла References в панели Solution Explorer (или в меню Project оболочки), чтобы открыть окно добавления ссылок на необходимые для проекта библиотеки DLL

Добавьте к проекту, удерживая клавишу Ctrl, ссылки на библиотеки

System.dll

System.Drawing.dll

System.Windows.Forms.dll

Microsoft.DirectX.dll

Microsoft.DirectX.Direct3D.dll

В панели Solution Explorer выделите узел проекта и с помощью команды

Add
      Existing Item

меню Project оболочки добавьте к проекту файлы Form1.cs и Program.cs из лабораторной работы №10

Файл Form1.Designer.cs является подчиненным файлу Form1.cs и скопируется оболочкой автоматически.

Оболочка скопирует эти файлы в каталог размещения нового проекта.

Убедитесь, что на данном этапе панель Solution Explorer проекта выглядит так

Вызовите окно Find and Replace комбинацией клавиш Ctrl-H (или командой Edit/Find and Replace/Quick Replace ), настройте его в соответствии с рисунком и щелкните на кнопке Replace All

Оболочка выполнит во всех файлах замену пространства имен SimpleMedia на RenderCube. Это действие нужно для того, чтобы классы приложения находились в одном (уже новом) пространстве имен и видели друг друга.

Для того, чтобы упростить задачу - не задавать координаты нормалей, настроим наш код на работу без источника света. Для этого вместо режима использования структуры PositionNormalColored нужно применить структуру PositionColored и отключить источник света.

Откройте файл Form1.cs в режиме View Code, вызовите окно

Find
      and Replace

комбинацией клавиш Ctrl-H и при настройке Currend Document выполните замену PositionNormalColored на PositionColored

Через раскрывающийся список Members редактора кода позиционируйтесь на обработчике vb_Created() и удалите из него код создания нормалей к вершинам треугольника

// Дополнить вершины параметрами нормалей
            verts[0].SetNormal(new Vector3(0.0F, 0.0F, -1.0F));
            verts[1].SetNormal(new Vector3(0.0F, 0.0F, -1.0F));
            verts[2].SetNormal(new Vector3(0.0F, 0.0F, -1.0F));

Удалите из функции OnPaint() код настройки источника света

// Настроить параметры света источника с номером 0
            device.Lights[0].Type = LightType.Point;    // Точечный источник
            // По умолчанию (0,0,0) - источник в начале координат
            device.Lights[0].Position = new Vector3();  
            // Свет диффузионный белый
            device.Lights[0].Diffuse = System.Drawing.Color.White;
            // Затухание света при удалении
            device.Lights[0].Attenuation0 = 0.2f;
            // Дальность освещения, поддерживаемая устройством 
            device.Lights[0].Range = 1000.0f;
            // Принять настройки
            device.Lights[0].Commit();
            // Установить активным 
            device.Lights[0].Enabled = true;

В функции SetupCamera() отключите освещение сцены, установив флаг device.RenderState.Lighting конвейера в состояние false

Установите режим Release работы компилятора и запустите приложение, чтобы проверить, что на данном этапе оно функционирует нормально

Мы видим, что одновременно запускаются два окна: консольное и графическое. Отключим консольное окно.

В панели Solution Explorer для узла проекта вызовите контекстное меню и выполните команду Properties

Для вкладки Application окна свойств проекта установите свойство

Output
      type

в значение

Windows
    Application

и закройте это окно свойств

Запустите приложение в режиме Debug и убедитесь, что консольное окно больше не появляется

На этом подготовительный этап к выполнению данной лабораторной работы завершен.

Создание вращающегося куба

Смоделируем куб, показанный на рисунке

У нашего куба будет 6 граней. Для представления каждой грани двумя треугольниками потребуется всего 12 треугольников, каждый из которых будет описываться 3 вершинами. Итого, для полного описания куба нужно задать координаты 36 вершин для аппроксимирующих треугольников.

В панели Solution Explorer вызовите контекстное меню для файла Form1.cs и выполните команду View Code

В верхней части рабочей области редактора раскройте правый список Members и позиционируйтесь на функции vb_Created(), которую перепишите следующим образом

void vb_Created(object sender, EventArgs e)
        {
            // Определить внутреннюю ссылку на вершинный буфер
            VertexBuffer buffer = (VertexBuffer)sender; // Явное приведение типов
    
            // Создать локальный массив структур непреобразованных координат
            CustomVertex.PositionColored[] verts = new
                CustomVertex.PositionColored[36];
    
            // Задать параметры аппроксимирующих треугольников
            // Порядок обхода вершин для лицевой стороны правый
            // (по часовой стрелке), для невидимой - левый 
            //
            // Задняя грань: треугольник 2-0-1 (невидимая сторона - обход левый)
            verts[0] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Red.ToArgb());
            verts[1] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Red.ToArgb());
            verts[2] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Red.ToArgb());
            // Задняя грань: треугольник 2-1-3 (невидимая сторона - обход левый)
            verts[3] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Red.ToArgb());
            verts[4] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Red.ToArgb());
            verts[5] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Red.ToArgb());
            //
            // Передняя грань: треугольник 5-6-4 (лицевая сторона - обход правый)
            verts[6] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Blue.ToArgb());
            verts[7] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Blue.ToArgb());
            verts[8] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Blue.ToArgb());
            // Передняя грань: треугольник 5-7-6 (лицевая сторона - обход правый)
            verts[9] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Blue.ToArgb());
            verts[10] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Blue.ToArgb());
            verts[11] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Blue.ToArgb());
            //
            // Верхняя грань: треугольник 0-5-4 (лицевая сторона - обход правый)
            verts[12] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Yellow.ToArgb());
            verts[13] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Yellow.ToArgb());
            verts[14] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Yellow.ToArgb());
            // Верхняя грань: треугольник 0-2-5 (лицевая сторона - обход правый)
            verts[15] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Yellow.ToArgb());
            verts[16] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Yellow.ToArgb());
            verts[17] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Yellow.ToArgb());
            //
            // Нижняя грань: треугольник 1-6-7 (невидимая сторона - обход левый)
            verts[18] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Black.ToArgb());
            verts[19] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Black.ToArgb());
            verts[20] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Black.ToArgb());
            // Нижняя грань: треугольник 1-7-3 (невидимая сторона - обход левый)
            verts[21] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Black.ToArgb());
            verts[22] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Black.ToArgb());
            verts[23] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Black.ToArgb());
            //
            // Левая грань: треугольник 0-6-1 (невидимая сторона - обход левый)
            verts[24] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Gray.ToArgb());
            verts[25] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Gray.ToArgb());
            verts[26] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Gray.ToArgb());
            // Левая грань: треугольник 0-4-6 (невидимая сторона - обход левый)
            verts[27] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Gray.ToArgb());
            verts[28] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Gray.ToArgb());
            verts[29] = new CustomVertex.PositionColored(-1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Gray.ToArgb());
            //
            // Правая грань: треугольник 2-3-7 (лицевая сторона - обход правый)
            verts[30] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Green.ToArgb());
            verts[31] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, 1.0F, Color.Green.ToArgb());
            verts[32] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Green.ToArgb());
            // Правая грань: треугольник 2-7-5 (лицевая сторона - обход правый)
            verts[33] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, 1.0F, Color.Green.ToArgb());
            verts[34] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, -1.0F, -1.0F, Color.Green.ToArgb());
            verts[35] = new CustomVertex.PositionColored(1.0F, 1.0F, -1.0F, Color.Green.ToArgb());
    
            // Заполнить вершинный буфер данными треугольников
            buffer.SetData(verts, 0, LockFlags.None);
        }

Координаты вершин треугольников заданы в соответствии с рисунком. Теперь нужно привести в соответствие новой задачи и остальной код программы.

Через раскрывающийся список Members найдите в функции InitializeGraphics() код создания вершинного буфера и измените количество вершин аппроксимирующих треугольников с 3 на 36

// Создать вершинный буфер
      vb = new VertexBuffer(typeof(CustomVertex.PositionColored),
                          36, 
                          device, 
                          Usage.Dynamic | Usage.WriteOnly,
                          CustomVertex.PositionColored.Format,
                          Pool.Default);

Мы моделируем объемную фигуру и нам не нужно делать видимой обратную сторону каждой плоской грани, как это было с треугольником, поэтому отключим эту возможность Direct3D.

Найдите функцию SetupCamera() и закомментируйте в ней следующий код

// Не скрывать обратную сторону плоской фигуры
            // device.RenderState.CullMode = Cull.None;

Изменим характер вращения куба, чтобы получить более эффективную картинку.

Найдите в конце функции SetupCamera() секцию кода преобразования координат объекта и замените его на следующую

// Преобразование пространства для произвольных поворотов
      /*
      device.Transform.World = Matrix.RotationAxis(
        new Vector3(angle / ((float)Math.PI * 2.0F),
              angle / ((float)Math.PI * 4.0F),
              angle / ((float)Math.PI * 6.0F)),
        angle / (float)Math.PI);
      */
          
      device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
        angle / (float)Math.PI,
        angle / (float)Math.PI * 2.0F,
        angle / (float)Math.PI);
  
      angle += 0.1F;

Здесь мы применили для поворота куба статический метод RotationYawPitchRoll() структуры Microsoft.DirectX.Matrix

RotationYawPitchRoll(float yaw, float pitch, float roll)

где yaw -отклонение, pitch -шаг, roll -поворот.

Мы рисуем в данном приложении 12 примитивов-треугольников, поэтому нужно установить это количество в функции рисования DrawPrimitives() устройства.

Найдите в методе OnPaint() секцию кода "

Сформировать
      сцену

..." и установите в ней нужную размерность примитивов рисования

// Сформировать сцену с учетом параметров 
            // "положение-нормаль-цвет"
            device.BeginScene();
            // Установить формат обработки вершин при отображении
            device.VertexFormat = CustomVertex.PositionColored.Format;
            // Нарисовать треугольник по данным из буфера
            device.SetStreamSource(0, vb, 0);
            device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);
            device.EndScene();

Постройте приложение и убедитесь, что рисуется вращающийся куб с цветными гранями

Добавление функциональности остановки вращения

Добавим к приложению возможность останавливать и возобнавлять вращение куба, чтобы можно было полюбоваться на созданную красоту.

В конструкторе формы Form1() подпишитесь на событие Click самой формы, начиная вводить код this.Click+=, а дальше нажимайте клавишу Tab до создания заготовки обработчика Form1_Click()

Объявите и сразу инициализируйте в классе Form1 локальное булево поле flagRotate, а также заполните обработчик

bool flagRotate = true;
        void Form1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            flagRotate = !flagRotate;
        }

В функции SetupCamera() посадите приращение угла поворота angle на условие проверки состояния флага

if (flagRotate)
                angle += 0.1F;

Запустите приложение и убедитесь, что щелчки на клиентской области формы управляют вращением куба

Создание трех вращающихся кубов

Создадим сцену с тремя вращающимися кубами.

Откройте через панель Solution Explorer файл Program.cs, скопируйте из него код точки входа приложения Main() и разместите его в классе Form1 перед конструктором класса

public partial class Form1 : Form
    {
        [STAThread]
        static void Main()
        {
            Application.EnableVisualStyles();
            Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
    
            using (Form1 frm = new Form1())
            {
                // Показать форму перед созданием движка
                frm.Show();
                // Создать и инициализировать графический движок
                // нашей функцией
                frm.InitializeGraphics();
                // Войти в цикл сообщений
                Application.Run(frm);
            }
        }
    
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            .....
        }
        .....    
    }

Удалите совсем файл Program.cs

Откройте панель Solution Explorer и щелкните правой кнопкой мыши на файле Form1.cs. Выполните команду Copy, затем щелкните правой кнопкой мыши на узле проекта RenderCube и выполните команду Paste контекстного меню.

Измените имя полученной копии на Form2.cs

Откройте файл Form2.cs в режиме

View
        Code

и замените все вхождения Form1 на Form2, вызвав окно замены комбинацией клавиш Ctrl-H и настроив его опцию Look in в значение Current Document

Откройте файл Form2.designer.cs и выполните в нем предыдущую замену всех вхождений Form1 на Form2

В меню Project оболочки выполните последнюю команду RenderCube Properties, чтобы вызвать окно свойств проекта. Установите свойство

Startup
        object

в значение начального старта второй формы

Запустите приложение, чтобы убедиться, что в скопированной форме Form2 предыдущий код работает

Теперь мы можем приступить к усложнению кода, который будет реализован в форме Form2 приложения. Долее мы хотим отобразить три вращающихся раскрашенных куба. Было бы неэффективно создавать три вершинных буфера (один буфер для каждого объекта). Можно использовать один и тот же вершинный буфер многократно, взяв за основу первый куб, а для двух других кубов перед рисованием сдвигать координаты первого куба в мировой системе координат.

В конце функции SetupCamera() найдите секцию кода

// Преобразование пространства для произвольных поворотов
      device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
        angle / (float)Math.PI,
        angle / (float)Math.PI * 2.0F,
        angle / (float)Math.PI);

Перенесите этот код в функцию OnPaint() в место, которое находится перед функцией

device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);

Добавьте после этой функции следующий код для рисования еще двух кубов, чтобы общий код секции "Сформировать сцену" выглядел так

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
        {
            // Очистить цветом клиентскую область формы
            device.Clear(ClearFlags.Target,
                System.Drawing.Color.CornflowerBlue,
                1.0F, 0);
    
            // Вызов нашей функции установки камеры
            SetupCamera();
    
            // Сформировать сцену с учетом параметров 
            // "положение-нормаль-цвет"
            device.BeginScene();
            // Установить формат обработки вершин при отображении
            device.VertexFormat = CustomVertex.PositionColored.Format;
            // Заполнить устройство данными из буфера
            device.SetStreamSource(0, vb, 0);
    
            // Преобразование пространства для произвольных поворотов
            // Первый куб
            device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
                angle / (float)Math.PI,
                angle / (float)Math.PI * 2.0F,
                angle / (float)Math.PI);
            device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);
            // Второй куб
            device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
                angle / (float)Math.PI,
                angle / (float)Math.PI / 2.0F,
                angle / (float)Math.PI * 4.0F) *
                Matrix.Translation(-4.0F, 0.0F, 0.0F);// Сдвиг влево  
            device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);
            // Третий куб
            device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
                angle / (float)Math.PI,
                angle / (float)Math.PI * 4.0F,
                angle / (float)Math.PI / 2.0F) *
                Matrix.Translation(4.0F, 0.0F, 0.0F);// Сдвиг вправо
            device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);
    
            device.EndScene();
    
            // Показать буфер кадра 
            device.Present();
    
            // Принудительно перерисовать
            this.Invalidate();
        }

В коде перед рисованием очередного куба мы осуществляем преобразование вершин объекта в устройстве, применяя последовательно матрицу вращения Matrix.RotationYawPitchRoll() и матрицу перемещения Matrix.Translation(). Второй куб мы сдвигаем на 4 единицы влево относительно первого, третий - на 4 единицы вправо.

Запустите приложение и увеличьте размер окна по ширине, должна получиться следующая картина

Поскольку наши текущие параметры камеры настроены на первый куб, то для охвата всей сцены нужно переместить камеру немного назад. Заодно уменьшим скорость вращения кубов.

Внесите в код функции SetupCamera() следующие коррективы

// Установка камеры в сцену
        private void SetupCamera()
        {
            //Создание перспективы 
            device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH(
                (float)Math.PI / 4, // Угол зрения равен 45 градусов
                                    // Форматное соотношение сторон
                (float)this.ClientSize.Width / (float)this.ClientSize.Height, 
                1.0F,               // Ближний план
                100.0F);            // Дальний план
    
            //Добавление камеры 
            device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(
                new Vector3(0, 0, 15.0F),    // Положение камеры
                new Vector3(),              // Положение объекта текущее
                new Vector3(0, 1, 0));      // Направление камеры
    
            // Освещение
            device.RenderState.Lighting = false;
    
            if (flagRotate)
                angle += 0.02F;
        }

Постройте приложение, должен получиться примерно такой результат

Текстурирование сторон вращающегося куба

Нанесем на стороны куба какие-нибудь рисунки. Это могут быть любые плоские bitmap -рисунки. Для текстурирования объектов в Direct3D используется понятие тексела (texel). Тексел - сокращенное название элемента текстуры или соответствующее значение цвета для каждого адреса в текстуре. Адресом в текстуре служат координаты левого верхнего угла прямоугольника текстуры (обычно 0,0) и правого нижнего угла (обычно 1, 1).

Для того, чтобы отобразить кубический объект с использованием текстурирования, нужно изменить вершинный формат объекта, а также данные, пересылаемые в графическую карту. Мы заменим компонент цвета вершин примитивов координатами текстуры. Для того, чтобы получить куб и цветным и текстурным, будем просто использовать текстуру для определения цвета каждого примитива.

В панели Solution Explorer проекта получите через контекстное меню копию файла Form1.cs и переименуйте эту копию в файл Form3.cs

Вызовите комбинацией клавиш Ctrl-H окно замены текстового редактора для файла Form3.cs и замените все вхождения Form1 на Form3

Откройте файл Form3.designer.cs и выполните в нем те же самые замены

Через меню Project откройте окно свойств проекта и установите на вкладке Application в качестве стартового объект класса Form3

Запустите приложение, чтобы убедиться, что версия класса Form3 работоспособна и равнозначна по функциональности Form1

На этом подготовительная часть задачи текстурирования сторон куба завершена и можно приступать к основной части.

Измените тело обработчика vb_Created() так, как показано ниже

private void vb_Created(object sender, EventArgs e)
    {
      // Определить внутреннюю ссылку на вершинный буфер
      VertexBuffer buffer = (VertexBuffer) sender; // Явное приведение типов
  
      // Создать локальный массив структур непреобразованных координат
      CustomVertex.PositionTextured[] verts = new 
        CustomVertex.PositionTextured[36]; 
  
      // Задать параметры аппроксимирующих треугольников
      verts[0] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[1] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, 1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[2] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F);
      verts[3] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, 1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[4] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[5] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F);
  
      verts[6] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, -1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[7] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, -1.0F, 1.0F, 0.0F);
      verts[8] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, -1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[9] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, -1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[10] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, -1.0F, 1.0F, 0.0F);
      verts[11] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
  
      verts[12] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[13] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[14] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, -1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[15] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[16] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F);
      verts[17] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
  
      verts[18] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[19] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, -1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[20] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[21] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[22] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[23] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F);
  
      verts[24] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[25] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[26] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F);
      verts[27] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, -1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[28] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[29] = new CustomVertex.PositionTextured(-1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
  
      verts[30] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[31] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F);
      verts[32] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);
      verts[33] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, -1.0F, 0.0F, 1.0F);
      verts[34] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, 1.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F);
      verts[35] = new CustomVertex.PositionTextured(1.0F, -1.0F, -1.0F, 1.0F, 1.0F);  
  
      // Заполнить вершинный буфер данными треугольников
      buffer.SetData(verts, 0, LockFlags.None);
    }

При отображении каждая сторона куба будет включать текстуру целиком, то есть отображаться полностью в текстуре.

В функции InitializeGraphics() измените код создания вершинного буфера

// Создать вершинный буфер
      vb = new VertexBuffer(typeof(CustomVertex.PositionTextured),
                          36, 
                          device, 
                          Usage.Dynamic | Usage.WriteOnly,
                          CustomVertex.PositionTextured.Format,
                          Pool.Default);

В функции SetupCamera() установите новое значение приращения угла поворота объекта, затем вырежьте из этой функции секцию кода для самого поворота объекта

// Установка камеры в сцену
        private void SetupCamera()
        {
            //Создание перспективы 
            device.Transform.Projection = Matrix.PerspectiveFovLH(
                (float)Math.PI / 4, // Угол зрения равен 45 градусов
                                    // Форматное соотношение сторон
                (float)this.ClientSize.Width / (float)this.ClientSize.Height, 
                1.0F,               // Ближний план
                100.0F);            // Дальний план
    
            //Добавление камеры 
            device.Transform.View = Matrix.LookAtLH(
                new Vector3(0, 0, 5.0F),    // Положение камеры
                new Vector3(),              // Положение объекта текущее
                new Vector3(0, 1, 0));      // Направление камеры
    
            // Освещение
            device.RenderState.Lighting = false;
    
            // Не скрывать обратную сторону плоской фигуры
            // device.RenderState.CullMode = Cull.None;
    
            // Преобразование пространства для произвольных поворотов
            /*
            device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
                angle / (float)Math.PI,
                angle / (float)Math.PI * 2.0F,
                angle / (float)Math.PI);
            */
            if (flagRotate)
                angle += 0.02F;
        }

Перенесите вырезанный код в функцию OnPaint() и вставьте перед вызовом функции рисования DrawPrimitives(). Откорректируйте определения формата устройства

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
        {
            // Очистить цветом клиентскую область формы
            device.Clear(ClearFlags.Target,
                System.Drawing.Color.CornflowerBlue,
                1.0F, 0);
    
            // Вызов нашей функции установки камеры
            SetupCamera();
    
            // Сформировать сцену с учетом параметров 
            // "положение-нормаль-цвет"
            device.BeginScene();
            // Установить формат обработки вершин при отображении
            device.VertexFormat = CustomVertex.PositionTextured.Format;
            // Нарисовать треугольник по данным из буфера
            device.SetStreamSource(0, vb, 0);
    
            // Преобразование пространства для произвольных поворотов
            device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
                angle / (float)Math.PI,
                angle / (float)Math.PI * 2.0F,
                angle / (float)Math.PI);
    
            device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);
            device.EndScene();
    
            // Показать буфер кадра 
            device.Present();
    
            // Принудительно перерисовать
            this.Invalidate();
        }

Вставьте в секцию "Сформировать сцену" опять перед функцией рисования объекта код установки текстуры его сторон

// Сформировать сцену с учетом параметров 
            // "положение-нормаль-цвет"
            device.BeginScene();
            // Установить формат обработки вершин при отображении
            device.VertexFormat = CustomVertex.PositionTextured.Format;
            // Нарисовать треугольник по данным из буфера
            device.SetStreamSource(0, vb, 0);
    
            // Преобразование пространства для произвольных поворотов
            device.Transform.World = Matrix.RotationYawPitchRoll(
                angle / (float)Math.PI,
                angle / (float)Math.PI * 2.0F,
                angle / (float)Math.PI);
    
            // Установка текстуры
            device.SetTexture(0, texture);
    
            device.DrawPrimitives(PrimitiveType.TriangleList, 0, 12);
            device.EndScene();

Direct3D позволяет устанавливать до восьми типов текстур одновременно для примитива рисования. В данном коде мы устанавливаем первым параметром только одну текстуру с индексом 0. Второй параметр является ссылкой на текстуру, которую нужно еще создать. Для этого служит класс Microsoft.DirectX.Direct3D. Texture. Класс имеет четыре версии конструктора

public Texture(System.IntPtr lp, Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device, Microsoft.DirectX.Direct3D.Pool pool )

public Texture(Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device, int width, int height, int numLevels, Microsoft.DirectX.Direct3D.Usage usage, Microsoft.DirectX.Direct3D.Format format, Microsoft.DirectX.Direct3D.Pool pool )

public Texture(Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device, System.Drawing.Bitmap image, Microsoft.DirectX.Direct3D.Usage usage, Microsoft.DirectX.Direct3D.Pool pool )

public Texture(Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device, System.IO.Stream data, Microsoft.DirectX.Direct3D.Usage usage, Microsoft.DirectX.Direct3D.Pool pool )

Мы воспользуемся для создания текстуры предпоследней из приведенных версий. Данный конструктор имеет четыре параметра.

Первый параметр определяет устройство, используемое для выполнения текстуры (все ресурсы: вершинные буферы, текстуры и т.д. связаны с устройством)

Второй параметр определяет источник данных, используемый для текстуры. В нашем случае будет использован конструктор класса Bitmap, загружающий рисунок из внедренного ресурса

Третий параметр определяет индекс используемой структуры

Четвертый параметр - пул памяти, используемый для хранения текстуры. Для удобства будем использовать управляемый пул

Добавьте в секцию определения ссылок-членов класса перед функцией InitializeGraphics() код создания ссылки на текстуру

private Device device = null;
    private VertexBuffer vb = null;
    private Texture texture = null;
  
    public void InitializeGraphics()
    {
    ....................................
    }

Поместите в обработчик vb_Created() в самый его конец после заполнения вершинного буфера данными аппроксимирующих треугольников код создания управляемого пула памяти с текстурой

private void vb_Created(object sender, EventArgs e)
    {
      ..........................................
      // Заполнить вершинный буфер данными треугольников
      buffer.SetData(verts, 0, LockFlags.None);
  
      // Создать объект текстуры
      Bitmap bmp = new Bitmap(this.GetType(), "12_16.bmp");
      texture = new Texture(device, bmp, 0, Pool.Managed);
    }

Здесь в качестве текстуры используется прилагаемый к описанию рисунок "12_16.bmp" из каталога Source данной лабораторной работы (вы можете создать свой рисунок в формате bmp ).

В меню Project выполните команду

Add
      Existing Item

, установите фильтр открывшегося диалогового окна на

Image
      Files

и добавьте в проект файл 12_16.bmp

Перейдите в панель Solution Explorer, выделите файл 12_16.bmp и через панель Properties установите свойство Build Action =

Embedded
      Resource

(внедренный ресурс), чтобы компилятор размещал рисунок прямо в файле исполнимой сборки

Постройте проект и получите примерно такой результат вращающегося текстурированного куба

Для демонстрации вариантов работы преподавателю создайте меню выбора варианта, как это сделано в Lab45 - WinFormsApp

Занятие пройдено

Предыдущее занятие Занятие пройдено Следующее занятие

Вернуться к учебному плану

Рендеринг вращающихся кубов в DirectX

Создание заготовки приложения

Создание вращающегося куба

Добавление функциональности остановки вращения

Создание трех вращающихся кубов

Текстурирование сторон вращающегося куба

Купить дополнительную попытку

Вы действительно хотите купить ещё одну попытку для прохождения тестирования?

Успешно!

Напишите нам, если у вас есть вопросы

Уважаемые пользователи ИНТУИТ!

Уважаемые пользователи ИНТУИТ!

Добро пожаловать на обновлённый сайт НОУ «ИНТУИТ»!