DirectX_9.0_3D游戏开发编程基础

### DirectX 9.0 3D游戏开发编程基础 #### 目录 1. 必备的数学知识 - 向量 - 矩阵 - 平面 - 射线 2. Direct3D基础 - 初始化Direct3D - 渲染管线 - 在Direct3D中绘制 - 色彩 #### 必备的数学知识 **数学基础知识**是DirectX 9.0 3D游戏开发的基础。这部分内容主要涵盖了向量、矩阵运算的基本概念和应用。 ##### 向量 - **定义**: 向量是一种具有方向和大小的量。 - **向量相等**: 两个向量相等意味着它们的方向和长度完全相同。 - **计算向量大小（向量的模）**: 通过计算各个分量的平方和的平方根来得到向量的长度。 - **标准化向量**: 即单位向量，其长度为1，通过将每个分量除以向量的模得到。 - **向量相加**: 两个向量相加，对应分量相加即可。 - **向量相减**: 类似于相加，只是将第二个向量的分量取反后再相加。 - **标量与向量的乘积**: 标量乘以向量的每个分量。 - **点积**: 两个向量的点积等于它们的模的乘积再乘以两个向量之间的夹角的余弦值。 - **叉积**: 两个向量的叉积会产生一个垂直于原两个向量的新向量。 ##### 矩阵 - **定义**: 矩阵是由数字按照行和列排列而成的矩形数组。 - **相等**: 两个矩阵相等当且仅当它们的每个对应元素都相等。 - **数乘矩阵**: 一个标量乘以矩阵的所有元素。 - **矩阵相加**: 两个矩阵相加，对应的元素相加。 - **乘法**: 矩阵乘法需要满足一定的条件，即前一个矩阵的列数必须等于后一个矩阵的行数。 - **单位矩阵**: 一个方阵，主对角线上元素为1，其余为0。 - **逆转**: 指的是求矩阵的逆，不是所有矩阵都有逆。 - **矩阵的转置**: 将矩阵的行变为列，列变为行。 - **D3DX矩阵**: DirectX中提供的用于进行3D图形处理的矩阵类。 ##### 基本变换 - **矩阵平移**: 使用平移矩阵可以实现物体在三维空间中的移动。 - **矩阵旋转**: 通过旋转矩阵可以在不同轴上实现物体的旋转。 - **矩阵缩放**: 通过缩放矩阵可以改变物体的大小。 - **综合变换**: 综合使用平移、旋转和缩放矩阵来实现复杂的变换效果。 ##### 一些向量变换函数 - DirectX提供了丰富的API来操作向量，例如缩放、旋转和平移等。 ##### 平面 - **定义**: 平面是一组点的集合，它们可以用一个方程来表示。 - **D3DX平面**: DirectX中的平面表示方法及其相关函数。 ##### 射线 - **定义**: 射线是从一点出发并沿一定方向无限延伸的一条线段。 - **线/面相交**: 计算射线和平面相交的点。 #### Direct3D基础 **Direct3D**是DirectX的一部分，主要用于3D图形的渲染。 ##### 初始化Direct3D - **Direct3D概述**: Direct3D提供了高级的3D图形功能。 - **设备类型**: 包括硬件设备（Hardware Device）和软件设备（Software Device）。 - **COM**: Component Object Model，组件对象模型，Direct3D基于COM。 - **表面**: 显示器上显示的图像数据的存储区域。 - **Multisampling**: 一种减少锯齿效应的技术。 - **像素格式**: 用于定义像素颜色信息的数据类型。 - **内存池**: 存储图形数据的区域。 - **交换链和页面切换**: 用于在多个显示缓冲之间切换的技术。 - **深度缓冲**: 用来解决深度排序问题的技术。 - **顶点处理**: 硬件加速顶点处理或软件顶点处理的选择。 - **设备能力**: 查询设备的能力，包括支持的特性等。 ##### 渲染管线 - **表现模型**: 描述3D场景中的对象是如何被表示的。 - **虚拟照相机**: 控制观察者的视角。 - **自身坐标系（Local Space）**: 物体自身的坐标系统。 - **世界坐标系（World Space）**: 所有物体共享的全局坐标系统。 - **视图坐标系（View Space）**: 从虚拟相机的角度看整个世界。 - **背面拣选（Backface Culling）**: 避免渲染不可见的背面。 - **光源（Lighting）**: 为场景添加光照效果。 - **裁剪（Clipping）**: 移除那些不在视图中的部分。 - **投影（Projection）**: 将3D坐标转换为2D坐标的过程。 - **视口变换（Viewport Transform）**: 定义在屏幕上渲染的位置。 - **光栅化（Rasterization）**: 把3D模型转换为2D像素的过程。 ##### 在Direct3D中绘制 - **顶点/索引缓存**: 用于存储顶点和索引数据的缓存。 - **渲染状态**: 控制渲染行为的状态变量。 - **绘制准备**: 设置所需的渲染状态。 - **用顶点/索引缓存绘制**: 通过调用Direct3D的方法来绘制图形。 - **D3DX几何物体**: 提供了一些预定义的几何形状，如球体、立方体等。 ##### 色彩 - **色彩模型**: RGB、HSV等。 - **色彩混合**: 用于处理颜色之间的混合。 - **透明度**: 控制对象的透明程度。 这些内容为学习DirectX 9.0 3D游戏开发打下了坚实的理论基础。接下来，开发者可以进一步学习如何在实践中运用这些理论知识来创建自己的3D游戏。