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DirectX

游戏编程

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第一人称射击游戏

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《DirectX 9 3D 游戏设计入门》

《Introduction to 3D Game Programming with DirectX 9》

by Frank Luna ISBN:1556229135

This text provides an introduction to programming interactive 3D computer graphics using DirectX 9.0, with

an emphasis on game development.

随书代码下载地址：http://www.moon-labs.com/ml_book_samples.htm

翻译：

01 章 – 12 章翁云兵 Email：WengYB@126.com

13 章 – 19 章天兵 Email：zzprogram@21cn.com

首先感谢游戏开发资源网，让我发现了翁云兵老兄翻译的前 12 章，从此让我有信心从事 D3D 游戏的开发，再次

感谢翁云兵，还有在我学习中给予帮助的网友们，对初学者的帮助与指导。出于同样的目的，我将整理后的文档再次

发到网上，希望能帮助更多热爱游戏开发的朋友。

本教程由天兵收集、翻译并整理，最初是为方便自己学习，非专业翻译，如有不准确的地方请谅解。欢迎提出翻

译错误的章节，请联系：zzprogram@21cn.com。

本书没有取得作者授权，此翻译版本纯属个人爱好，不得用于传播以及其他商业目的，只供爱好者参考使用，希

望用户下载完毕后 24 小时之内自觉删除！如果喜欢请购买正版支持！

第一部分必备的数学知识

(Mathematical Prerequisites)

在这最开始的一部分中我们将介绍本书所要用到的数学知识。我们讨论的主题是向量，矩阵和相

应的变换，当然还有一些有关面和线的内容。最开始阅读时这部分是可选的。

本教程对这些知识的讨论是很有限的，因此对于不同数学知识背景的读者来说都容易阅读。对于

想了解更多更全的这方面信息的读者，请查看有关线性代数的书籍。当然已经学习过线性代数的读者

也可将它作为有必要的复习内容来阅读。（这里推荐你看看《线性代数与空间解析几何》）

除此之外，我们还将展示D3DX类中相关的数学模型和执行特殊变换的函数。

目标

 学习向量以及它们的3D计算机图形程序

 学习矩阵以及学会使用它们来变换3D图形

 学习怎样模拟面和线以及它们的3D图形程序

 熟悉用于3D数学运算的D3DX库中包含的类和程序的子集

三维空间中的向量

几何学中，我们用有向线段表示向量，如图 1。向量的两个属性是他的长度和他的顶点所指的方

向。因此，可以用向量来模拟既有大小又有方向的物理模型。例如，以后我们要实现的粒子系统。我

们用向量来模拟粒子的速度和加速度。在 3D 计算机图形学中我们用向量不仅仅模拟方向。例如我们

常常想知道光线的照射方向，以及在 3D 世界中的摄象机。向量为在 3 维空间中表示方向的提供了方

便。

图 1

向量与位置无关。有同样长度和方向的两个向量是相等的，即使他们在不同的位置。观察彼此平

行的两个向量，例如在图 1 中 u 和 v 是相等的。

我们继续学习左手坐标系。图 2 显示的是左手坐标系和右手坐标系。两者不同的是 Z 轴的方向。

在左手坐标系中 Z 轴是向书的里面去的，而右手坐标系是向书的外边去的。

图 2

因为向量的位置不能改变它的性质，我们可以把所有向量平移使他们的尾部和坐标系的原点重

合。因此，当一个向量在标准位置我们能通过头点来描述向量。图3显示的是图1中的向量在标准位置

的样子。

图 3

我们通常用小写字母表示一个向量，但有时也用大写字母。如 2、3 和 4 维向量分别是：

u = (

N = (

c = (

)。

我们现在介绍 4 个特殊的 3D 向量，就象图 4 显示的。首先是都由含有 0 的零向量；它被表示成

加粗的 0 = (0, 0, 0)。接下来 3 个特殊的向量标准基向量。它们被叫做 i, j 和 k 向量，分别沿着坐

标系的 x 轴,y 轴和 z 轴，并且有 1 的单位长：i = (1, 0, 0), j = (0, 1, 0), and k = (0, 0, 1)。

注意：只有1个单位长度的向量叫做单位向量（模长为1的向量）。

图 4

在D3DX库中，我们能用D3DXVECTOR3类表示3维空间中的向量。它的定义是：

typedef struct D3DXVECTOR3 : public D3DVECTOR

{

public:

D3DXVECTOR3() {};

D3DXVECTOR3( CONST FLOAT * );

D3DXVECTOR3( CONST D3DVECTOR& );

D3DXVECTOR3( CONST D3DXFLOAT16 * );

D3DXVECTOR3( FLOAT x, FLOAT y, FLOAT z );

// casting

operator FLOAT* ();

operator CONST FLOAT* () const;

// assignment operators

D3DXVECTOR3& operator += ( CONST D3DXVECTOR3& );

D3DXVECTOR3& operator -= ( CONST D3DXVECTOR3& );

D3DXVECTOR3& operator *= ( FLOAT );

D3DXVECTOR3& operator /= ( FLOAT );

// unary operators

D3DXVECTOR3 operator + () const;

D3DXVECTOR3 operator - () const;

// binary operators

D3DXVECTOR3 operator + ( CONST D3DXVECTOR3& ) const;

D3DXVECTOR3 operator - ( CONST D3DXVECTOR3& ) const;

D3DXVECTOR3 operator * ( FLOAT ) const;

D3DXVECTOR3 operator / ( FLOAT ) const;

friend D3DXVECTOR3 operator * ( FLOAT, CONST struct D3DXVECTOR3& );

BOOL operator == ( CONST D3DXVECTOR3& ) const;

BOOL operator != ( CONST D3DXVECTOR3& ) const;

} D3DXVECTOR3, *LPD3DXVECTOR3;

注意D3DXVECTOR3是从D3DVECTOR继承的。它的定义是：

typedef struct _D3DVECTOR {

float x, y, z;

} D3DVECTOR;

向量有它们自己的算法，就象你在D3DXVECTOR3定义中看到的数学运算。现在你不需要知道它们

怎么使用。以后介绍这些向量运算以及一些有用的函数和关于向量的，重要的详细资料。

注意：在3D图形程序中，虽然我们主要关心3D向量，但有时也会用到2D和4D向量。在D3DX库中提供了

D3DXVECTOR2和D3DXVECTOR4类来分别表现2D和4D向量。不同维数的向量有着和3D向量一样的性质，也

就是它们描述大小和方向，仅仅是在不同的维数中。所有这些向量的数学运算对于不同维数向量都有

效只是有一个除外，就是向量积。这些运算我们可通过论述3D向量扩展到2D, 4D甚至n维向量。

向量相等

几何学上，有同样方向和长度的两个向量相等。数学上，我们说有同样维数和分量的向量相等。

例如：如果

, 且

.那么(

) = (

)。在代码中我们能够

用“==”判断两个向量相等。

D3DXVECTOR u(1.0f, 0.0f, 1.0f);

D3DXVECTOR v(0.0f, 1.0f, 0.0f);

if( u == v ) return true;

同样的，我们也能用“！=”判断两个向量不相等。

if( u != v ) return true;

注意：当比较浮点数时，必须注意。因为浮点数不是精确的，我们认为相等的两个浮点数是有细微差

别的；因此，我们测试它们近似相等。我们定义一个常数EPSILON，把它当作非常小的“buffer”。

假如两个数和EPSILON相差很小我们说它们近似相等。换句话说，EPSILON让浮点数有一定的精度。接

下来的实例函数是怎样用EPSILON比较两个浮点数相等。

bool Equals(float lhs, float rhs)

{

// if lhs == rhs their difference should be zero

return fabs(lhs - rhs) < EPSILON ? true : false;

}

当我们用D3DXVECTOR3类时不必担心，因为它已经帮我们处理了，但是在一般情况下适当注意比较

两个浮点数是很重要的。

计算向量大小（向量的模）

几何学上，向量的大小是有向线段的长度。知道向量的分量，利用下面的公式我们就能计算出向

量的大小。

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内容反馈

tatto3

2013-04-01

代码有点旧了
gh198474

2013-03-12

FPS游戏Donuts代码里面有生成的可执行文件
daman1

2012-11-05

很多已经过时了。但作为免费资源还是可以瞧瞧的。游戏代码没编译过，有错误
碾尘_123

2014-02-19

当个参考，看看吧
chenlisicici

2012-11-04

FPS游戏Donuts代码里面有生成的可执行文件

hk8857

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