如何使用DXUT框架

DXUT是什么？

DXUT即DirectX Utility Library，它是微软为DirectX　Samples写的一个框架，有了这个框架，Sample的构建就方便多了，这个框架实际上抽取了构建Sample的公共代码，比如处理窗口消息，处理设备丢失与重设等等，将这些代码提取出来放到DXUT中，便于每个Sample重用。这样一来，我们就可以从繁重的重复代码中解脱出来，专注于编写customer code。

下面我们就看一下如何用DXUT框架造自己的DirectX程序。在这里我使用的DirectX SDK版本是March 2008, 编译器是VSTS2008

想要使用DXUT，必须安装DirectX SDK，这里下载

使用DXUT

伴随DirectX SDK发布的不只是类库，Demo，还有许多实用的工具，比如Sample Browser便是其中之一，这个工具主要是用来浏览和管理DX的Samples。通过这个工具可以查看DX中各种各样的Sample，并且可以安装，微软十分任性化，提供了一个空的工程在这里，该工程只有框架的代码，没有实际的渲染内容。我们下面要做的就是在这个框架里面添加自己的代码。首先，启动DirectX Sample Browser（开始菜单，DirectX目录下），在里面找到"Empty Project"工程，点击InstallProject按钮来安装它

安装提示后会提示是否打开工程目录，打开工程之后，你会看到这个空的工程已经包含了许多代码，但是这些都是框架代码，没有做任何实际的渲染，你可以编译并运行这个程序，当然你只会得到一个蓝色的窗口，里面空无一物。也很美，不是么？

不要小看这个毫无内容的窗口，实际上DUXT已经为你完成了许多棘手的工作，比如处理窗口大小变化的代码，如果自己写，是要费一番功夫的。好了，下面我们来润色一下，添加点东西进去，就像许多程序设计语言的第一课都以hello world为例一样，大多数图形学教程的第一个模型都是以teapot为例，我们也不例外，就画一个茶壶吧。

在D3D中，绘制一个model大体要这么四步，我们就以茶壶为例，这四步搞懂了，下面就好理解了

1. 定义mesh

2. 创建mesh

3. 绘制mesh

4. 释放mesh

说点题外话，什么是mesh

说了如此多的mesh，那么到底什么是mesh呢？我在刚刚接触这个词的时候，也很茫然，这个词的中文译名基本是网格。在D3D中，最小的几何图元是三角形，说它最小，是因为不可再细分了，也就是说在D3D中，无论多么复杂的模型，最终都可以分解为若干个三角形，这个并不难理解，比如我想画一个正方形，就可以使用两个等腰直角三角形拼接一个，我想画个立方体，则可以用若干个正方形来拼接。即使是一个球体，也可以用若干个三角形组合而成，这么多的三角形放到一起，看起来就行成了很多网格，我想大概这就是mesh的来历吧。

对比下面两张图，你可以更清楚的明白mesh的含义

模型

对应的网格

以下所提到的函数，都是EmptyProject.cpp中的代码

好了，下面开始绘制茶壶的详细步骤。

首先声明一个全局变量，用来保存茶壶对应的mesh

 ID3DXMesh* mesh = 0; // mesh pointer for teapot

然后，在OnD3D9CreateDevice函数中创建teapot

 D3DXCreateTeapot(pd3dDevice, &mesh, NULL) ;

在OnD3D9FrameRender函数中绘制teapot，注意，绘制代码一定要放在BeginScene和EndScene之间

 // Render the scene
2 if( SUCCEEDED( pd3dDevice->BeginScene() ) )
3 {
4     mesh->DrawSubset(0) ; //绘制茶壶
5     V( pd3dDevice->EndScene() );
6 }
7 

最后，当绘制结束时要清理mesh，在OnD3D9DestroyDevice函数中释放mesh

 if(mesh != NULL)
2     mesh->Release() ;//释放mesh
3 

好了，编译运行。。。如果不出意外的话，你肯定看不到茶壶，而是一条黑线

为什么呢？再漂亮的美女，站在你背后，你也欣赏不到美，计算机就更笨了，你得告诉它看什么，向哪里看，这就需要设置设置view matrix和projection matrix，现在来设置它们，定义一个函数SetupMatrix，如下

 1 VOID SetupMatrix(IDirect3DDevice9* pd3dDevice)   
 2 {   
 3     // Set view matrix   
 4     D3DXVECTOR3 vEyePt( 0.0f, 0.0f,-5.0f );   //眼睛的位置
 5     D3DXVECTOR3 vLookatPt( 0.0f, 0.0f, 0.0f );   //视点中心
 6     D3DXVECTOR3 vUpVec( 0.0f, 1.0f, 0.0f );   //向上向量
 7     D3DXMATRIXA16 matView;   
 8     D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec );   
 9     pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );   
10 
11     // Set projection matrix   
12     D3DXMATRIXA16 matProj;   
13     D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI/4, 1.0f, 1.0f, 1000.0f );   
14     pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );   
15 
16 }   

并在OnD3D9FrameRender函数中调用之

 SetupMatrix(pd3dDevice) ; // 调用自定义的SetupMatrix函数
2 
3 // Render the scene
4 if( SUCCEEDED( pd3dDevice->BeginScene() ) )
5 {
6     mesh->DrawSubset(0) ;
7     V( pd3dDevice->EndScene() );
8 }
9 

好了，再次编译并运行，哇，茶壶出现了！

可是仍然是黑色的，黑的不好看，来个彩色的吧，OK，继续！

要想使Model丰富多彩，就要设置材质（material）和光照，这两个属性决定了Model的最终颜色，简单解释一下这两个属性，和现实生活中的情况是一样的。同一束光照在不同的材质上效果是不同的，比如一束光在石头上和照在玻璃上效果肯定不一样。所以材质是决定光照的一个因素，也就是光的反射程度，映射到D3D中就是设置材质的漫射光属性。另一个就是关照本身了，在这里我们使用平行光。于是添加如下函数设置光照效果。diffuse表示漫射光，而ambient表示环境光，一般将他们的值设为相同r，g，b分别表示红，绿，蓝三种颜色的程度，范围是0.0-1.0，在这里r和g设置为1.0而b设置为0.0，实际上构造了一个反射黄色光的材质，也就是我们最终看见的model颜色将是黄色。

再将入射光定为白色，方向指向x轴正向。

一般来说，D3D程序通常将入射光设置为白色，而通过设置材质来决定最终的反射光颜色，本例即如此。

 1 VOID SetupLight(IDirect3DDevice9* pd3dDevice)
 2 {
 3     // Set material
 4     D3DMATERIAL9 mtrl;
 5     ZeroMemory( &mtrl, sizeof(mtrl) );
 6     mtrl.Diffuse.r = mtrl.Ambient.r = 1.0f;
 7     mtrl.Diffuse.g = mtrl.Ambient.g = 1.0f;
 8     mtrl.Diffuse.b = mtrl.Ambient.b = 0.0f;
 9     mtrl.Diffuse.a = mtrl.Ambient.a = 1.0f;
10     pd3dDevice->SetMaterial( &mtrl );
11 
12 
13     // Set light
14     D3DXCOLOR color(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f) ;
15     D3DXVECTOR3 dir(1.0f, 0.0f, 0.0f ) ;
16 
17     D3DLIGHT9 light ;
18     ZeroMemory(&light, sizeof(light)) ;
19     light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL ;
20     light.Ambient   = color * 0.6f;
21     light.Diffuse   = color;
22     light.Specular  = color * 0.6f;
23     light.Direction = dir ;
24     pd3dDevice->SetLight(0, &light) ;            // Set light ;
25     pd3dDevice->LightEnable(0, true) ;            // Enable light
26 
27     pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING , TRUE);   
28     pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_NORMALIZENORMALS, true);
29 }

在OnD3D9FrameRender函数中调用之

 SetupMatrix(pd3dDevice) ;
2 SetupLight(pd3dDevice) ;
3 

再次编译运行，哇，经典的蓝黄配！

但是这个茶壶是固定的，如何让它动起来呢，使之可以响应用户的输入。这就需要用到DXUT的Camera类，这里我们使用ModelViewCamera来实现，默认情况下，生成的EmptyProject是不包含Camera类的，所以我们要手动添加，来到程序所在目录，将DXUT-Optional文件夹下的DXUTres.h，DXUTres.cpp，DXUTcamera.h和DXUTcamera.cpp四个文件加入到工程中的DXUT文件夹下

在EmptyProject.cpp文件头部加上下面一句，以便可以使用camera类

 #include "DXUTCamera.h"

定义一个全局变量保存model camera

 CModelViewerCamera modelCamera ;

在OnD3D9CreateDevice函数中设置view matrix

eyePt 眼睛 位于z轴的负半轴5个单位距离处，DirectX使用左手系，z轴正向指向屏幕内部。

lookAt 视点 位于坐标原点

通过这个设置，我们相当于在z轴负半轴5个单位距离处朝坐标原点看

至于向上向量，camera类会为我们设置，一般是 D3DXVECTOR3 up(0.0f, 1.0f, 0.0f)

 D3DXVECTOR3 eyePt(0.0f, 0.0f, -5.0f);
2 D3DXVECTOR3 lookAt(0.0f, 0.0f, 0.0f);
3 modelCamera.SetViewParams(&eyePt, &lookAt) ;
4 

在OnD3D9ResetDevice函数中设置投影矩阵

1 float fAspectRatio = pBackBufferSurfaceDesc->Width / (FLOAT)pBackBufferSurfaceDesc->Height;
2 modelCamera.SetProjParams( D3DX_PI/4, fAspectRatio, 0.1f, 1000.0f );
3 modelCamera.SetWindow( pBackBufferSurfaceDesc->Width, pBackBufferSurfaceDesc->Height );
4 

注意，到这里时，上面那个自定义的SetupMatrix函数就可以不用了，因为我们使用Camera来处理矩阵了

在OnFrameMove函数中调用camera的FrameMove函数

 modelCamera.FrameMove(fElapsedTime);

在MsgProc函数中调用camera的消息处理函数，这使得model camera可以处理鼠标消息

 modelCamera.HandleMessages(hWnd, uMsg, wParam, lParam) ;

最后，也是最重要的，是OnD3D9FrameRender函数中的代码

在每一帧开始绘制之前，我们要取得当前的矩阵并应用到当前的Scene中

 1 // Set world matrix
 2 D3DXMATRIX world = *modelCamera.GetWorldMatrix() ;
 3 pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &world) ;
 4 
 5 // Set view matrix
 6 D3DXMATRIX view  = *modelCamera.GetViewMatrix() ;
 7 pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &view) ;
 8 
 9 // Set projection matrix
10 D3DXMATRIX proj  = *modelCamera.GetProjMatrix() ;
11 pd3dDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &proj) ;
12 

好了，运行程序看看，貌似和前一次没什么区别啊？区别大了！现在你可以：

拖动鼠标左键旋转model，注意旋转model时光照效果不变

拖动鼠标右键旋转camera，注意旋转camera时光照会发生明暗变化，因为我们的视点变了，这就好比一束光照向茶壶的正面，茶壶不动，光的方向也不改变，而你作为观察者围着茶壶转，当你转到茶壶背面时，你将看到比较暗的一面。

滑动鼠标滚轮，向前滑动时，是zoom in，茶壶会被放大，向后滑动时，是zoom out，茶壶会被缩小。

下载完整代码 如果编译链接有问题，请来这里

happy coding!

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