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Introduction to 3D Game Programming with DirectX 10中文版
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更新于2023-03-16
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这是一本介绍Direct3D 10交互式计算机图形编程的书,主要侧重于游戏开发。它涵盖了Direct3D与着色器编程的基础知识,读者在掌握这些内容之后,将有能力阅读更高级的技术书籍。本书分为3个主要部分。第I部分讲解了贯穿全书的数学工具。第II部分涵盖了基本的Direct3D编程技术,比如初始化、定义3D几何体、放置摄像机、创建顶点/像素/几何着色器、光照、纹理映射、混合和模板。第III部分主要是运用Direct3D实现一些有趣的技术和特殊效果,比如使用网格、地形渲染、拾取、粒子系统、环境贴图映射、法线贴图映射、阴影和渲染到纹理。
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Introduction to 3D Game Programming with DirectX 10
作者:Frank D. Luna
译者:汤毅
2011
年
11
月,于天津
——此译文谨献给那些逝去的年华。
前言
这是一本介绍 Direct3D 10 交互式计算机图形编程的书,主要侧重于游戏开发。它涵盖了
Direct3D 与着色器编程的基础知识,读者在掌握这些内容之后,将有能力阅读更高级的技
术书籍。本书分为 3 个主要部分。第 I 部分讲解了贯穿全书的数学工具。第 II 部分涵盖了
基本的 Direct3D 编程技术,比如初始化、定义 3D 几何体、放置摄像机、创建顶点/像素/
几何着色器、光照、纹理映射、混合和模板。第 III 部分主要是运用 Direct3D 实现一些
有趣的技术和特殊效果,比如使用网格、地形渲染、拾取、粒子系统、环境贴图映射、法线
贴图映射、阴影和渲染到纹理。
对于初学者,最好是按照从前到后的顺序阅读本书。因为每个章节都经过了精心编排,内容
循序渐进,难度逐渐递增。通过这一方式,读者不会因为技术难度的骤然提高而感到费解和
疑惑。通常,每个章节都会用到之前讲过的技术和概念。所以,在阅读下一章之前,读者最
好先掌握当前章节的内容。有经验的程序员可以有选择地阅读感兴趣的章节。
最后,读者可能想知道在读完这本书之后可以开发什么样的游戏。对于这个问题,我们建议
读者先略读本书,浏览一下每章的演示程序。根据本书介绍的技术以及你自己的独创能力,
会对将要开发的游戏有一个大致构想。
面向的读者
本书主要面向 3 种读者:
n 希望了解如何使用 Direct3D 10 编写 3D 程序的中级 C++程序员。
n 使用过非 DirectX API(例如,OpenGL),希望了解 Direct3D 10 的 3D 程序员。
n 希望了解 Direct3D 10 新特性的 Direct3D 9 高级程序员。
前提条件
我们再次强调,这是一本介绍 Direct3D 10、着色器编程和游戏编程的书;它讲解的不是
普通的计算机编程。读者在阅读本书之前应具备以下条件:
n 了解高等数学,例如:代数、三角学和(数学)函数。
n 熟悉 Visual Studio,例如:应该知道如何创建工程、添加文件和链接指定的扩展库
(.lib)。
n 熟悉 C++和数据结构,例如:熟练使用指针、数 组 、运 算 符 重 载 、链表、继承和多态性。
n 熟悉 Win32 API 环境下的 Windows 编程会有助于阅读本书,但不是必需条件;我们
在附录 A 中提供了一些 Win32 入门知识。
所需的开发工具和硬件配置
要编写 Direct3D 10 应用程序,你必须先安装 DirectX 10 SDK;它的最新版本可以从
这个网页下载 http://msdn2.microsoft.com/en-us/xna/aa937788.aspx。下载之
后,按照向导的提示进行安装即可。
2008 年 3 月之后发布的 DirectX SDK 只支持 Visual Studio 2005 和 Visual Studio
2008。
Direct3D 10 要求在支持 Direct3D 10 的显卡上运行。本书的所有演示程序都已在
GeForce 8800 GTS 上进行了测试。
在线资源 本书的网站(www.d3dcoder.net ) 和 出 版 社 的 网 站
(www.wordware.com/files/0535dx10)提供了在 Visual Studio .NET 2005 和
Visual Studio .NET 2008 中创建 Direct3D 10 工程的详细步骤。
使用 D3DX 库
自从 7.0 版本之后,DirectX 就集成了 D3DX(Direct3D 扩展)库。该库提供了一些用
于简化 3D 图形运算的函数、类和接口,比如数学运算、纹理图像运算、网格运算、着色器
运算(例如,编译和汇编)。也就是说,D3DX 可以帮助我们完成很多琐碎的工作。
本书自始至终使用 D3DX 库,因为它可以让我们把主要精力放在所要讲解的内容上。例如,
我们只需要调用 D3DX 函数 D3DX10CreateTextureFromFile 就可以把各种格式的图像
文件(比如 BMP、JPEG)载入到 Direct3D 纹理接口中,不必占用大量的篇幅讲解如何载
入图像。换句话说,D3DX 可以提高我们的编程效率,使我们能够把精力集中在更有意义的
地方,而不是被一些细枝漠节所困扰。
使用 D3DX 的其他原因还有:
n D3DX 是通用的,它可以用于多种不同类型的 3D 应用程序。
n D3DX 速度快,至少可以和普通函数的速度一样快。
n 其他开发人员也可以使用 D3DX。因为你会经常看到一些使用 D3DX 编写的程序,无论
你是否使用 D3DX 都应该熟悉它的内容,否则你将很难读懂这些程序。
n D3DX 诞生已久,并经过了严格的测试。而且,随着 DirectX 版本的更新,D3DX 的每
个新版本都会增加一些新特性。
使用 DirectX SDK 文档和 SDK 示例
Direct3D 是一个庞大的 API 集合,我们无法在这样一本书中包含它的全部细节。所以,
你必须知道如何使用 DirectX SDK 文档来获取详细的描述信息。你可以运行 DirectX
SDK\Documentation\DirectX10 目录下的 directx_sdk.chm 文件,打开 DirectX
的 C++联机文档。尤其需要关注的是 Direct3D 10 一节(参见图 1)。
图 1:DirectX 文档中的 Direct3D 编程指南。
DirectX 文档涵盖了 DirectX API 的每个部分,具有很好的参考价值。但是,由于该文
档的深度不够,有时断章取义,前后内容不联贯,所以它不是最好的学习工具。不过,我们
相信随着 DirectX 版本的不断更新,该文档会逐步得到改进。
如上所述,该文档主要用于参考。当你遇到一个不会用的 DirectX 类型或函数时,可以在
该文档中找到它的一些说明信息。例如,你想知道 D3DXMatrixInverse 函数的用法,那
么你只需要在文档的索引中查找“D3DXMatrixInverse”就可以看到它的详细解释,如
图 2 所示。
图 2:DirectX 文档的索引。
注意 在本书中,我们会不时地指导读者查询该文档。
该 SDK 文 档还包含了一些入门教程,它的 URL 为
/directx_sdk.chm::/d3d10_graphics_tutorials.htm ( 或 者在索引中输入
“tutorial”)。这些教程与本书第 II 部分的某些内容大致对应。我们建议读者在阅读本
书第 II 部分时也稍带着看一下这些教程,这样有助于你加深对知识的理解。
最后,我们还要强调一下集成在 DirectX SDK 中的 Direct3D 示例程序。Direct3D 的
C++示例位于 DirectX SDK\Samples\C++\Direct3D10 目录下。每个示例展示了一种
Direct3D 特定效果的实现方法。这些示例对于初次接触图形编程的程序员来说相当复杂,
所以我们建议读者在看完这本书之后再研究这些示例。通过研究这些示例可以提高你的
Direct3D 编程水平。
可读性
需要强调的是,我们在编写本书的程序示例时主要关注的是程序的可读性,而非性能。所以,
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