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Direct3D正方体光照效果

sjslove 2020-04-25 20:04 原文

（1） 绘制一个正方体，不指定正方体每个顶点的颜色，通过为场景添加光照效果，使得正方体看起来像是红色的。修改材质的属性和光照的属性，记录属性变化后程序运行的结果，分析结果并给出结论。

光照的组成

在Direct3D的光照模型中，由光源发出的光主要有3种类型：
　　 环境光（AmbientLight）               ——这种类型的灯光将被其他所有表面反射且被用在照亮整个场景。
　　 漫反射（DiffuseReflection）          ——这种灯光按照特殊方向传播。当它照射到一个表面，它将在所有方向上均匀的反射。(与位置无关，需考虑光传播方向及物体表面朝向)
 　　镜面反射（SpecularReflection）       ——这种灯光按照特殊方向传播。当它照射到一个表面时，它严格地按照一个方向反射。(需考虑观察者位置，光传播方向及物体表面朝向)
1. 头文件：d3dUtility.h
#include <d3dx9.h>
#include <string>

#ifndef __d3dUtilityH__
#define __d3dUtilityH__

//定义命名空间
namespace d3d
{

    //绘制窗体
    bool InitD3D(

        HINSTANCE hInstance,       // [in] Application instance.   //当前应用程序实例的句柄
        int width, int height,     // [in] Backbuffer dimensions.   //窗口宽高
        bool windowed,             // [in] Windowed (true)or full screen (false). //窗体类型
        D3DDEVTYPE deviceType,     // [in] HAL or REF            //设备的类型
        IDirect3DDevice9** device  // 设备用接口, 每个 D3D 程序至少有一个设备
　　 );// [out]The created device. 


　　 //消息循环
    int EnterMsgLoop(bool (*ptr_display)(float timeDelta));


    //回调函数
    //处理窗口消息的函数
    LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd,UINT msg, WPARAM wParam,LPARAM lParam);
                             //窗口句柄、消息、     消息类型wParam(键盘消息)




    //释放资源
　　template<class T> void Release(T t)
   {
        if( t )
        {
            t->Release();
            t = 0;
        }
   }



   //删除资源
　　template<class T> void Delete(T t)
   {
        if( t )
        {
            delete t;
            t = 0;
        }
   }


//定义颜色信息
const D3DXCOLOR        WHITE( D3DCOLOR_XRGB(255, 255, 255) );   //白色
const D3DXCOLOR        BLACK( D3DCOLOR_XRGB(  0,   0,   0) );   //黑色
const D3DXCOLOR        YELLOW( D3DCOLOR_XRGB(255, 255,   0) );  //黄色
const D3DXCOLOR        CYAN( D3DCOLOR_XRGB(  0, 255, 255) );    //青色
const D3DXCOLOR        MAGENTA( D3DCOLOR_XRGB(255,   0, 255) ); //紫红色
const D3DXCOLOR        RED( D3DCOLOR_XRGB(255,   0,   0) );     //红色
const D3DXCOLOR        GREEN( D3DCOLOR_XRGB(  0, 255,   0) );   //绿色
const D3DXCOLOR        BLUE( D3DCOLOR_XRGB(  0,   0, 255) );    //蓝色
　　　　　　　　　　　　　　　　 //D3DCOLOR_XRGB(r,g,b) - Alpha值为1，三个byte分别表示红，绿，蓝



每种类型的光都可以使用D3DCOLORVALUE结构或D3DXCOLOR来描述光的颜色


//类型：D3DXCOLOR
  //红色环境光
//const D3DXCOLOR redAmbient(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
////漫反射光
//const D3DXCOLOR blueDiffuse(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f);
////镜面反射光
//const D3DXCOLOR whiteSpecular(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);



//声明材质
D3DMATERIAL9 InitMtrl(D3DXCOLOR a /*环境光的颜色*/ , D3DXCOLOR d /*漫反射光的颜色*/, D3DXCOLOR s /*镜面光的颜色*/, D3DXCOLOR e /*增强物体的亮度*/, float p /*镜面高光点*/ );
//定义材质颜色
//白色材质
const D3DMATERIAL9 WHITE_MTRL  = InitMtrl(WHITE, WHITE, WHITE, BLACK, 2.0f);
//红色材质
const D3DMATERIAL9 RED_MTRL    = InitMtrl(RED, RED, RED, BLACK, 2.0f);
//绿色材质
const D3DMATERIAL9 GREEN_MTRL  = InitMtrl(GREEN, GREEN, GREEN, BLACK, 2.0f);
//蓝色材质
const D3DMATERIAL9 BLUE_MTRL   = InitMtrl(BLUE, BLUE, BLUE, BLACK, 2.0f);
//黄色材质
const D3DMATERIAL9 YELLOW_MTRL = InitMtrl(YELLOW, YELLOW, YELLOW, BLACK, 2.0f);

//d3dmaterial9
//物体表面对光的反射百分比
//Diffuse:指定此材质表面对漫射光的反射率
//Ambient——指定此材质表面对环境光的反射率；
//Specular——指定此材质表面对镜面光的反射率；
//Emissive——增强物体的亮度。
//Power——指定镜面高光点的锐度


//声明光源
//方向光（只有方向，没有位置）
D3DLIGHT9 InitDirectionalLight(D3DXVECTOR3* direction, D3DXCOLOR* color);
//点光源（只有位置，没有方向）
D3DLIGHT9 InitPointLight(D3DXVECTOR3* position, D3DXCOLOR* color);
//聚光灯（既有位置，又有方向）
D3DLIGHT9 InitSpotLight(D3DXVECTOR3* position, D3DXVECTOR3* direction, D3DXCOLOR* color);


//创建法向量（应用求三角锥的法向量）
//D3DXVECTOR3 CreatNormalVector(D3DXVECTOR3 P0,D3DXVECTOR3 P1,D3DXVECTOR3 P2){
//    向量（以原点为起始点）
//    
//    D3DXVECTOR3 P3;//结果
//
//    向量的减法
//    D3DXVECTOR3 U1=P1-P0; //（方向为p0->p1）
//    D3DXVECTOR3 V1=P2-P0; //（方向为p0->p2）
//
//    结构体
//    D3DXVECTOR3 *D3DXVec3Cross{
//        D3DXVECTOR3 *out; //结果
//        const D3DXVECTOR3 *pv1;
//        const D3DXVECTOR3 *pv2;
//    }
//    向量的叉积p3 = U1 * V1 
//    D3DXVec3Cross(&P3,&U1,&V1);


//    法向量归一化
//    结构体
//    /* 
//    D3DXVECTOR3 *D3DXVec3Normalize(  
//     _Inout_ const D3DXVECTOR3 *pOut,  
//     _In_ const D3DXVECTOR3 *pV  
//    ); 
//
//    pOut 操作的结果
//    pV 操作的源
//
//    输入放在第二个参数，输出放在第一个参数。
//
//    操作的过程：输入三维的向量，将向量归一化后输出（也就是保证向量模为1）
//                比如输入的三维向量为P3( a, b, c )，那么输出的结果为v_out（a / L, b / L, c / L）
//                L = sqrt( a^2 + b^2 + c^2 )
//
//    */
//    D3DXVec3Normalize(&P3,&P3);
//
//    return P3;
//
//}

//D3DXVECTOR3 P0(-1,0,-1);
//D3DXVECTOR3 P1(0,1,0);
//D3DXVECTOR3 P2(1,0,-1);
//D3DXVECTOR3 P3 = CreatNormalVector(P0,P1,P2);


}

#endif // __d3dUtilityH__




 


 




2. d3dUtility.cpp






//引入头文件
#include "d3dUtility.h"


//函数调用：初始化D3D
bool d3d::InitD3D(HINSTANCE hInstance,int width, int height,bool windowed,D3DDEVTYPE deviceType,IDirect3DDevice9** device)
                //当前应用程序实例的句柄、       窗口宽高、        窗台类型、        设备类型、           设备用接口
{
//************* 第一部分: 创建一个窗口开始 ***************

    //（1）创建程序主窗口
    // Create the main application window.

    //1. 设计一个窗口类
    WNDCLASS wc;

    wc.style         = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    //风格样式  当窗口的水平(hredraw)或垂直(vredraw)尺寸发生变化时,窗口将被重绘

    wc.lpfnWndProc   = (WNDPROC)d3d::WndProc; 
    //指定回调函数名（处理窗口产生的消息）的指针
    
    wc.cbClsExtra    = 0;
    //类额外内存
    wc.cbWndExtra    = 0;
    //窗口额外内存

    wc.hInstance     = hInstance;
    //当前应用程序实例的句柄，由 WinMain 传入

    wc.hIcon         = LoadIcon(0, IDI_APPLICATION);
    //图标
    wc.hCursor       = LoadCursor(0, IDC_ARROW);
    //光标

    wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
    //设置窗口背景色，调用函数GetStockObject设置，需要把返回值强制转换成HBRUSH类型

    wc.lpszMenuName  = 0;
    //菜单名，0 为无菜单


    wc.lpszClassName = L"1704210731_绘制图形";
    // 指向窗口名的指针

　　
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


    //2. 注册窗口类
    //传入WNDCLASS类型的变量地址
    if( !RegisterClass(&wc) ) 
    {
        ::MessageBoxA(0, "注册窗口失败!", 0, 0);
        return false;
    }
    
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


    //3. 注册成功后，创建窗口
    HWND hwnd = 0;
    hwnd = ::CreateWindow( L"1704210731_绘制图形", L"1704210731_绘制图形", WS_EX_TOPMOST,0, 0, width, height,0 /*parent hwnd*/, 0 /* menu */, hInstance, 0 /*extra*/); 
                         //和 wc.lpszClassName 相同、窗口的显示名称、指定这个窗口是顶部式窗口、表示窗口的横|纵坐标为默认值、表示窗口的宽|高为默认值、当前应用程序实例的句柄


    //窗口创建失败
    if( !hwnd )
    {
        ::MessageBoxA(0, "窗口创建失败！", 0, 0);
        return false;
    }

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    //4. 窗口显示
    //传入CreateWindow返回的HWND类型参数
    ::ShowWindow(hwnd, SW_SHOW);
    //显示窗口，用窗口句柄hwnd来指定需要显示的窗口
    //因为还没有写窗口过程的回调函数，所以只能在后台运行

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    //5. 窗口更新
    //传入CreateWindow返回的HWND类型参数
    ::UpdateWindow(hwnd);

//************* 第一部分: 创建一个窗口结束 ***************


//************* 第二部分: 初始化 D3D 开始 ***************
    //当显示了一个窗口后，需要继续创建一个Direct3D 9设备，这个设备用于绘制3D场景。
    //（2）初始化 D3D 设备
    // Init D3D: 
    
　　//存储设备信息
    HRESULT hr = 0;
    //COM 要求所有的方法都会返回一个 HRESULT 类型的错误号


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // Step 1: Create the IDirect3D9 object.
    //1. 获取IDirect3D9 接口
    IDirect3D9* d3d9 = 0;
    //（1）创建IDirect3D9 接口，这个接口用于获得物理设备的信息和创建一个IDirect3DDevice接口
    d3d9 = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);


    //（1）在创建一个IDirect3D9 接口对象来显示设备时
    //（3）应该先设置该设备接口对象的顶点处理类型（硬件顶点处理类型、软件顶点处理类型）
    //（2）在这之前需要判断显卡是否支持这个技术类型

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    //创建失败
    if( !d3d9 )
    {
        ::MessageBoxA(0, "创建IDirect3D9接口失败！", 0, 0);
        return false;
    }


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    // Step 2: Check for hardware vp.
    //2. 检测显卡是否支持顶点转换和光照

    //D3DCAPS9 保存了设备性能信息（包含顶点处理，纹理，shader等信息）
    D3DCAPS9 caps;
    //（2）判断显卡是否支持这个技术类型
    //获取设备性能
    d3d9->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, deviceType, &caps);
    //显卡、设备类型（HAL）通过硬件抽象层(HAL,Hardware Abstraction Layer)操作图形设备、返回一个已初始化的D3DCAPS9 结构
    //硬件设备（ D3DDEVTYPE_HAL ），软件设备（D3DDEVTYPE_REF）


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    //将顶点运算类型用变量vp保存供以后使用
    int vp = 0;
        //设备性能是否可以使用硬件顶点处理
    if( caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT )
        //硬件顶点处理
        vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING;
    else
        vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING;
        //软件顶点处理

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    // Step 3: Fill out the D3DPRESENT_PARAMETERS structure.
    //初始化一个D3DPRESENT_PARAMETERS结构实例，这个结构包含了许多数据成员允许我们制定将要创建的IDirect3DDevice9接口的特性。
    D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
    d3dpp.BackBufferWidth            = width;
    //后备缓冲宽640像素
    d3dpp.BackBufferHeight           = height;
    //后备缓冲高480像素
    d3dpp.BackBufferFormat           = D3DFMT_A8R8G8B8;
    //后备缓冲模式：32 位像素格式
    d3dpp.BackBufferCount            = 1;
    //后备缓冲表面的数量
    d3dpp.MultiSampleType            = D3DMULTISAMPLE_NONE;
    //全屏抗锯齿的类型
    d3dpp.MultiSampleQuality         = 0;
    //全屏抗锯齿的质量等级
    d3dpp.SwapEffect                 = D3DSWAPEFFECT_DISCARD; 
    //表面在交换链中是如何被交换的
    d3dpp.hDeviceWindow              = hwnd;
    //与设备相关的窗口句柄,在窗口绘制
    d3dpp.Windowed                   = windowed;
    //窗口模式
    d3dpp.EnableAutoDepthStencil     = true; 
    //自动创建深度|模版缓冲
    d3dpp.AutoDepthStencilFormat     = D3DFMT_D24S8;
    //深度|模版缓冲的格式  深度值用24位二进制表示，模板8位
    d3dpp.Flags                      = 0;
    //附加特性
    d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = D3DPRESENT_RATE_DEFAULT;
    //刷新率
    d3dpp.PresentationInterval       = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;
    //交换链中后台缓存切换到前台缓存的最大速率，立即交换


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    // Step 4: Create the device.
    //假如能支持硬件顶点处理，创建一个基于已经初始化好的D3DPRENSENT_PARAMENTS结构的IDirect3DDevice9对象
    hr = d3d9->CreateDevice(
        D3DADAPTER_DEFAULT, // primary adapter
        //主显卡
        deviceType,         // device type
        //设备类型
        hwnd,               // window associated with device
        //窗口句柄
        vp,                 // vertex processing
        //顶点处理方式
        &d3dpp,             // present parameters
        //指定一个已经初始化好的D3DPRESENT _PARAMETERS实例
        device);            // return created device
        //返回创建的设备


    //创建失败
    if( FAILED(hr) )
    {
        // try again using a 16-bit depth buffer
        //将深度|模版缓冲的格式改为16位的深度缓冲
        d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;
        
        //创建
        hr = d3d9->CreateDevice(
            D3DADAPTER_DEFAULT,
            deviceType,
            hwnd,
            vp,
            &d3dpp,
            device);

        //16位的深度缓冲的对象创建失败
        if( FAILED(hr) )
        {
            d3d9->Release(); // done with d3d9 object
            //释放资源
            ::MessageBoxA(0, "创建设备失败！", 0, 0);
            return false;
        }
    }


    d3d9->Release(); // done with d3d9 object
    
    return true;
}



//消息循环
int d3d::EnterMsgLoop( bool (*ptr_display)(float timeDelta) )
{
    MSG msg;
    ::ZeroMemory(&msg, sizeof(MSG));

    static float lastTime = (float)timeGetTime(); 

    while(msg.message != WM_QUIT)
    {
        if(::PeekMessage(&msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE))
        {
            ::TranslateMessage(&msg);
            ::DispatchMessage(&msg);
        }
        else
        {    
            float currTime  = (float)timeGetTime();
            float timeDelta = (currTime - lastTime)*0.001f;

            ptr_display(timeDelta);

            lastTime = currTime;
        }
    }
    return msg.wParam;
}







材质：物体表面对光的反射百分比。




//3.  (1)创建材质
//材质球
    //d3dmaterial9 red;
    //red.diffuse  = d3dxcolor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // red
    //red.ambient  = d3dxcolor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // red
    //red.specular = d3dxcolor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // red
    //red.emissive = d3dxcolor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // no emission
    //red.power = 5.0f;
    ////指定当前材质
    ////setmaterial(const d3dmaterial9 *pmaterial)
    //device->setmaterial(&red);

//结构体
//typedef struct _D3DMATERIAL9{
//    D3DXCOLOR Diffuse /*漫反射*/,Ambient/*环境光*/,Specular/*镜面光*/,Emissive/*增强物体的亮度*/;
//    float Power/*镜面高光点*/;
//}D3DMATERIAL9;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//创建材质函数
D3DMATERIAL9 d3d::InitMtrl(D3DXCOLOR a, D3DXCOLOR d, D3DXCOLOR s, D3DXCOLOR e, float p)
{
　　 //材质对象
    D3DMATERIAL9 mtrl;
　　//材质的颜色
    mtrl.Ambient  = a;  //材质环境光的颜色
    mtrl.Diffuse  = d;  //材质漫反射光的颜色
    mtrl.Specular = s;  //材质镜面光的颜色
    mtrl.Emissive = e;  //增强亮度的颜色
    mtrl.Power    = p;  //光的强度
    return mtrl;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////



//4. (1)创建光源
//光源结构体
//typedef struct _D3DLIGHT9 {
  //直射光
//    D3DLIGHTTYPE Type; /*光源类型：点光源、方向光源、聚光灯*/
//    //灯光类型，共3种：D3DLIGHT_POINT、D3DLIGHT_DIRECTIONAL（Directional）、D3DLIGHT_SPOT
//
//    //材质光的颜色
//    D3DCOLORVALUE Diffuse;  /*光源发出的漫反射光颜色*/
//    D3DCOLORVALUE Specular; /*镜面光的颜色*/
//    D3DCOLORVALUE Ambient; /*环境光的颜色*/
//
//    D3DVECTOR Position;  //位置（点光源没有方向有位置）,用向量表示的光源世界坐标位置（对方向光无效）
//    D3DVECTOR Direction; //方向（方向光有方向没有位置没有角度）,用向量表示的光源世界坐标照射方向（对点光源无效）
//    float Range;  //角度,灯光能够传播的最大范围（对方向光无效）
//    float Falloff; //衰弱,灯光从内圆锥到外圆锥之间的强度衰减（仅对聚光灯有效），该值通常设为1.0f。
//
//    //灯光衰减变量，用来定义灯光强度的传播距离衰减（对方向光无效）
//    float Attenuation0; /*定义恒定衰减*/
//    float Attenuation1; /*定义线性衰减*/
//    float Attenuation2; /*定义二次衰减*/
//    /*Attenuation0通常为 0.0f，Attenuation1通常为1.0f，Attenuation2通常为0.0f。*/
//
//    float Theta; /*指定灯光内圆锥的角度（仅对聚光灯有效），单位是弧度*/
//    float Phi; /*指定外圆锥的角度（仅对聚光灯有效），单位是弧度*/
//} D3DLIGHT9;

//(3)设置光源
    //D3DLIGHT9 light;
    //::ZeroMemory(&light, sizeof(light));
    //light.Type      = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
    //light.Ambient   = d3d::RED;
    //light.Diffuse   = d3d::RED * 0.3f;
    //light.Specular  = d3d::RED * 0.6f;
    ////方向光：下面到上面
    //light.Direction = D3DXVECTOR3(0.0f,-1.0f,0.0f);s

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//方向光
D3DLIGHT9 d3d::InitDirectionalLight(D3DXVECTOR3* direction, D3DXCOLOR* color)
{
　　　　　//光照对象
        D3DLIGHT9 light;
        ::ZeroMemory(&light, sizeof(light));
　　　　　//类型：方向光
        light.Type      = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
　　　　 //光照的环境光的颜色
        light.Ambient   = *color * 0.6f;
　　　　 //光照的漫反射的颜色
        light.Diffuse   = *color;
　　　　　//光照的镜面光的颜色
        light.Specular  = *color * 0.6f;
　　　　　//方向光的照射方向
        light.Direction = *direction;

        return light;
}

//点光源
D3DLIGHT9 d3d::InitPointLight(D3DXVECTOR3* position, D3DXCOLOR* color)
{
    D3DLIGHT9 light;
    ::ZeroMemory(&light, sizeof(light));

    light.Type      = D3DLIGHT_POINT;

    light.Ambient   = *color * 0.6f;
    light.Diffuse   = *color;
    light.Specular  = *color * 0.6f;
　　 
　　 //点光源的照射位置
    light.Position  = *position;
　　 //角度
    light.Range        = 1000.0f;
　　
　　 //灯光衰弱变量
    light.Attenuation0 = 1.0f;
    light.Attenuation1 = 0.0f;
    light.Attenuation2 = 0.0f;

    return light;
}

//聚光灯
D3DLIGHT9 d3d::InitSpotLight(D3DXVECTOR3* position, D3DXVECTOR3* direction, D3DXCOLOR* color)
{
    D3DLIGHT9 light;
    ::ZeroMemory(&light, sizeof(light));
　　 //聚光灯
    light.Type      = D3DLIGHT_SPOT;
　　
　　 //光照的反射率
    light.Ambient   = *color * 0.0f;
    light.Diffuse   = *color;
    light.Specular  = *color * 0.6f;
　　
　　 //位置和方向
    light.Position  = *position;
    light.Direction = *direction;
　　　　
　　 //传播的最大范围角度
    light.Range        = 1000.0f;
　　
　　 //内外圆锥之间的强度衰弱
    light.Falloff      = 1.0f;
　　　　
　　 //衰弱类型变量
    light.Attenuation0 = 1.0f;
    light.Attenuation1 = 0.0f;
    light.Attenuation2 = 0.0f;

　　 //内外圆锥角度
    light.Theta        = 0.4f;
    light.Phi          = 0.9f;

    return light;
}




 




流程：
1.定义带法向量的顶点结构体
2.创建顶点缓存并写数据
3.创建材质，并设置材质（设置材质对每种光的反射率）
4.创建光源，启动光源（设置光源的位置，方向和颜色）
5.设置取景变换和投影变换
6.绘制三角锥体




 




3. d3dinit.cpp






//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "d3dUtility.h"

//全局常量
const int Width  = 640;
const int Height = 480;

// Globals


//设备接口初始化
IDirect3DDevice9* Device = 0; 

//创建指向顶点缓冲区的指针对象
IDirect3DVertexBuffer9* cube = 0; 

//创建指向索引缓冲区的指针对象
//IDirect3DIndexBuffer9* IB = 0; 
//ID3DXMesh* sphere;

// Framework Functions
//定义结构体表示顶点
//创建带有颜色的顶点结构

//1. 定义带法向量的顶点结构体
struct Vertex
{
    Vertex(){}

    //构造函数(初始化)
    Vertex(float x, float y, float z, float nx, float ny, float nz)
    {

        //顶点信息
        _x = x;     _y = y;  _z = z;  

        //法向量的信息
        _nx = nx; _ny = ny ; _nz = nz;
    }
 
    //成员变量
    float _x, _y, _z;

    //成员变量（法线）
    float _nx, _ny, _nz;

    
    //静态成员（顶点结构）
    static const DWORD FVF;

};

//顶点格式
//让顶点信息包含法向量D3DFVF_NORMAL的信息
const DWORD Vertex::FVF = D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL;



//设置
bool Setup()
{
    //1.创建缓冲区

    //创建顶点缓冲
    //顶点缓存接口IDirect3DVertexBuffer9()
    //Device->CreateVertexBuffer(4*sizeof(ColorVertex), D3DUSAGE_WRITEONLY,ColorVertex::FVF, D3DPOOL_DEFAULT, &sanjiaozhui, 0);
    //顶点缓冲区的长度4个、对缓存的操作（不能对缓存区进行读取）、灵活顶点格式 、顶点缓冲区的内存类型自动调度 、顶点缓冲区指针地址IDirect3DVertexBuffer9**、保留参数
    
    //2. 创建顶点缓存并写数据
　　　　//IDirect3DVertexBuffer9* cube = 0；
　　
　　Device->CreateVertexBuffer(36*sizeof(Vertex), D3DUSAGE_WRITEONLY,Vertex::FVF, D3DPOOL_DEFAULT, &cube, 0);


//D3DXCreateSphere(Device,1.0f,20,20,&sphere,0);

    //创建索引缓存
    //索引缓存接口CreateIndexBuffer()
    //创建索引缓存并写数据
    /*Device->CreateIndexBuffer(
        36*sizeof(WORD),
        D3DUSAGE_WRITEONLY,
        D3DFMT_INDEX16,
        D3DPOOL_DEFAULT,
        &IB,
        0);*/


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    
    //访问顶点缓存内容
    //创建指向顶点结构体的指针对象
    Vertex *vertexs;
    //锁定访问的顶点缓冲区
    cube->Lock(0, 0, (void**)&vertexs, 0);
    //(1)UINT类型OffsetToLock，偏移量
    //(2)UINT类型的SizeToLock,所要锁定的字节数
    //(3)锁定整个缓冲区，获取指向缓存内容的指针
    //(4)描述锁定的方式

    //(2)对顶点缓冲区进行操作，将顶点数据写入






     //前面
    //法向量朝前
    vertexs[0] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,  -1.0f,  0.0f,0.0f,-1.0f);
    vertexs[1] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,  -1.0f,  0.0f,0.0f,-1.0f);
    vertexs[2] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,  -1.0f,  0.0f,0.0f,-1.0f);
    vertexs[3] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,  -1.0f,  0.0f,0.0f,-1.0f);
    vertexs[4] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,  -1.0f,  0.0f,0.0f,-1.0f);
    vertexs[5] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,  -1.0f,  0.0f,0.0f,-1.0f);
    
    //上面
    //法向量朝上
    vertexs[6] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,  -1.0f,   0.0f,1.0f,0.0f);
    vertexs[7] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,   1.0f,   0.0f,1.0f,0.0f);
    vertexs[8] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,   1.0f,   0.0f,1.0f,0.0f);
    vertexs[9] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,  -1.0f,   0.0f,1.0f,0.0f);
    vertexs[10]=  Vertex( 1.0f,  2.0f,   1.0f,   0.0f,1.0f,0.0f);
    vertexs[11]=  Vertex( 1.0f,  2.0f,  -1.0f,   0.0f,1.0f,0.0f);

    //右边
    //法向量朝右
    vertexs[12] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,  -1.0f,  1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[13] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,  -1.0f,  1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[14] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,   1.0f,  1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[15] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,  -1.0f,  1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[16] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,   1.0f,  1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[17] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,   1.0f,  1.0f,0.0f,0.0f);

    //左边
    //法向量朝左
    vertexs[18] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,  -1.0f,  -1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[19] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,   1.0f,  -1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[20] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,  -1.0f,  -1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[21] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,  -1.0f,  -1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[22] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,   1.0f,  -1.0f,0.0f,0.0f);
    vertexs[23] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,   1.0f,  -1.0f,0.0f,0.0f);

    //后面
    //法向量朝后
    vertexs[24] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,   1.0f, 0.0f,0.0f,1.0f);
    vertexs[25] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,   1.0f, 0.0f,0.0f,1.0f);
    vertexs[26] =  Vertex(-1.0f,  2.0f,   1.0f, 0.0f,0.0f,1.0f);
    vertexs[27] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,   1.0f, 0.0f,0.0f,1.0f);
    vertexs[28] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,   1.0f, 0.0f,0.0f,1.0f);
    vertexs[29] =  Vertex( 1.0f,  2.0f,   1.0f, 0.0f,0.0f,1.0f);

    //下面
    //法向量朝下
    vertexs[30] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,  -1.0f, 0.0f,-1.0f,0.0f);
    vertexs[31] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,   1.0f, 0.0f,-1.0f,0.0f);
    vertexs[32] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,   1.0f, 0.0f,-1.0f,0.0f);
    vertexs[33] =  Vertex(-1.0f,  0.0f,  -1.0f, 0.0f,-1.0f,0.0f);
    vertexs[34] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,  -1.0f, 0.0f,-1.0f,0.0f);
    vertexs[35] =  Vertex( 1.0f,  0.0f,   1.0f, 0.0f,-1.0f,0.0f);

    
    //解锁顶点缓冲区
    cube->Unlock();

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        
    //2. （2）访问索引缓存区的内容
    //创建指向索引缓冲区指针对象
    //WORD* indices = NULL;
 //   IB->Lock(0,0,(void**)&indices,0); 

    ////前面
    //indices[0]  = 6; indices[1]  = 1; indices[2]  = 0;
    //indices[3]  = 0; indices[4]  = 5; indices[5]  = 6;

    ////后面
    //indices[6]  = 7; indices[7]  = 2; indices[8]  = 3;
    //indices[9]  = 3; indices[10] = 4; indices[11] = 7;

    ////上面
    //indices[12]  = 5; indices[13]  = 6; indices[14]  = 3;
    //indices[15]  = 3; indices[16]  = 4; indices[17]  = 5;

    ////下面
    //indices[18]  = 0; indices[19]  = 1; indices[20]  = 2;
    //indices[21]  = 2; indices[22] = 7; indices[23] = 0;

    ////左面
    //indices[24]  = 5; indices[25]  = 0; indices[26]  = 7;
    //indices[27]  = 7; indices[28]  = 4; indices[29]  = 5;

    ////右面
    //indices[30]  = 6; indices[31]  = 1; indices[32]  = 2;
    //indices[33]  = 2; indices[34] = 3; indices[35] = 6;

    ////解锁缓冲区
    //IB->Unlock();


    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    //3.(1) 创建材质对象
    D3DMATERIAL9 mtrl;
    //材质为白色（封装函数）
    mtrl = d3d:: WHITE_MTRL;




//白色材质
const D3DMATERIAL9 WHITE_MTRL  = InitMtrl(WHITE, WHITE, WHITE, BLACK, 2.0f);




// (2) 设置材质
    Device->SetMaterial(&mtrl);




SetMaterial(CONST D3DMATERIAL9 *pMaterial)函数用于指定当前材质。






//创建并设置材质
D3DMATERIAL9 red;
::ZeroMemory(&red, sizeof(red));
red.Diffuse = D3DXCOLOR(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // red
red.Ambient = D3DXCOLOR(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // red
red.Specular = D3DXCOLOR(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // red
red.Emissive = D3DXCOLOR(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // no emission
red.Power = 5.0f;

或


　D3DMATERIAL9 mtrl; 


  mtrl.Ambient = d3d::RED; 


  mtrl.Diffuse = d3d::RED; 


  mtrl.Specular = d3d::RED; 


  mtrl.Emissive = d3d::BLACK; 


  mtrl.Power = 5.0f; 


  Device->SetMaterial(&mtrl);




//红色材质
const D3DMATERIAL9 RED_MTRL  = InitMtrl(RED, RED, RED, BLACK, 5.0f);







//4. 光源

    //（1）光源对象
    D3DLIGHT9 light;

    //(2)光源的颜色
    D3DXCOLOR c = d3d::RED;

    //3维向量
    //(3)方向从下到上
    D3DXVECTOR3 direction(0.0f,1.0f,0.0f);
    //(4)位置
    //D3DXVECTOR3 pos(0.0f,0.0f,-1.0f);

    //（5）方向光
    light = d3d::InitDirectionalLight(&direction,&c);




D3DLIGHT9 d3d::InitDirectionalLight(D3DXVECTOR3* direction, D3DXCOLOR* color)
{

        D3DLIGHT9 light;
        ::ZeroMemory(&light, sizeof(light));

        light.Type      = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;

        light.Ambient   = *color * 0.6f;
        light.Diffuse   = *color;
        light.Specular  = *color * 0.6f;

        light.Direction = *direction;

        return light;
}




//(6) 设置0号光
    Device->SetLight(0,&light);
    //(7) 开启0号光(开启光照效果)
    Device->LightEnable(0,true);

    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////



//5. 设置取景变换和投影变换、视口变换

    //取景变换
    D3DXVECTOR3 position(0.0f, 0.0f, -3.0f);
    D3DXVECTOR3 target(0.0f, 0.0f, 0.0f);
    D3DXVECTOR3 up(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    D3DXMATRIX V;
    D3DXMatrixLookAtLH(&V, &position, &target, &up);
    Device->SetTransform(D3DTS_VIEW, &V);


    //投影变换
    //观察坐标系 ->  投影坐标
    //创建一个投影矩阵
    D3DXMATRIX proj;
    D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&proj, D3DX_PI * 0.5f, float(640)/float(480),1.0f, 1000.0f);
    //获得的投影矩阵 、 y轴向上的视角（直角）、前裁剪面的高宽比 、最近的平面（前裁剪面距离） 、最远的平面（后裁剪面距离）
    Device->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &proj);
    //投影变换


    //视口变换
    D3DVIEWPORT9 vp={0,0,Width,Height,0,1}; 
    //左上角为原点(0,0)、屏幕宽|高、最小|最大深度缓冲值
    Device->SetViewport(&vp);


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//6.  改变渲染状态
        
     /开启规范化法向量
    //使用了自定义的顶点格式中有使用法向量的需要开启
    Device->SetRenderState(D3DRS_NORMALIZENORMALS, true);


    //开启光源
    //要为每个顶点设定法线，只有设置了法线，灯光才会起作用
        Device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, true);
      

    //镜面光
    Device->SetRenderState(D3DRS_SPECULARENABLE, false);


        //使用顶点颜色进行渲染，如果不禁用的话，将会看到一个黑色的多边形
        //Device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);
        //因为使用顶点颜色渲染，所以要禁用光照处理

        //线模式
        //Device->SetRenderState(D3DRS_FILLMODE, D3DFILL_WIREFRAME);

        //允许渲染背面
        //消隐模式，按照三角形单元的顶点绕序进行背面消隐
        //关闭“挑选”功能，允许渲染背面
        Device->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE);
        

        /*Device->SetRenderState(D3DRS_SHADEMODE, D3DSHADE_FLAT);*/
        //平面着色

    return true;

}


//释放存储空间
void Cleanup()
{
    
    d3d::Release<IDirect3DVertexBuffer9*>(cube);
    //d3d::Release<ID3DXMesh*>(sphere);

}


//图形的渲染
bool Display(float timeDelta)
{
    if( Device ) // Only use Device methods if we have a valid device.
    {
        Device->Clear(0, 0, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, 0x00000000, 1.0f, 0);
        //绘制目标表面（后台缓存）|深度缓存                     黑色        深度缓存值为1.0
        //对表面执行清除操作

        //开始绘制
        Device->BeginScene();

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        
        //1.设置数据流的来源（绘制图形流水线）
        //指定数据流输入源，将顶点缓存和数据流进行链接
        Device->SetStreamSource(0, cube, 0, sizeof(Vertex));
        //数据流id、缓冲区接口即与数据流建立链接的顶点缓存的指针、从0号接口开始绑定（传播的顶点数据的起始位置）、顶点缓存中元素的大小
        
        //2.设置索引缓存，指向索引缓存的指针
        /*Device->SetIndices(IB);*/

        //3.设置顶点格式：D3DFVF_XYZ
        Device->SetFVF(Vertex::FVF);

         //4. 绘制图元
        Device->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 12);
        //指定所要绘制的图元类型三角形列、索引增加的基数、最小索引值、顶点总数、表示索引的读取其顶点的元素索引、绘制图元的总数）
        

        //6. 旋转90度
        /*D3DXMATRIX Rx;
        D3DXMatrixRotationX(&Rx, 3.14/2);
        Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &Rx);*/

        //世界变换
        D3DXMATRIX W;
        D3DXMatrixTranslation(&W,0.0f,-1.0f,0.0f);
        //Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &W);

        //旋转45度
        D3DXMATRIX Rx;
        D3DXMatrixRotationX(&Rx,3.14/4);
        //Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &Rx);


        //绕Y轴连续旋转
        D3DXMATRIX Ry;
        static float y = 0.0f;
        D3DXMatrixRotationY(&Ry, y);
        //Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &Ry);
        y+=timeDelta;
        //超过一圈360度
        if(y >= 6.28){
            y = 0.0f;
        }


        //实现变换
        D3DXMATRIX P;
        P = W * Rx * Ry;
        Device->SetTransform(D3DTS_WORLD, &P);

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        
        //结束绘制
        Device->EndScene();

        // Swap the back and front buffers.
        Device->Present(0, 0, 0, 0);

    }

    return true;

}


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// WndProc
//回调函数 WnProc 的函数体
//处理窗口消息的函数
LRESULT CALLBACK d3d::WndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
    //创建的窗口、接受的消息、w表示word，l表示long，对于32为系统来说，分别是无符号整数（unsigned int）和长整型（long），都是32位整数。
    //WndProc的第三个参数类型被定义为WORD，表示一个16位的无符号短整型，而第四个参数被定义为LONG，表示一个32的位有符号长整型，“PARAM”前缀“W”和“L”正是由此而来。
    //wParam&MK_SHIFT或MK_CTRL
    //wParam参数指明移动或者单击鼠标键的非客户区位置
{

    //参数 msg 的键值判断消息的类型
    switch( msg )
    {

    // 如果是关闭窗口的消息，则用 PostQuitMessage() 来退出消息循环
    case WM_DESTROY:
        ::PostQuitMessage(0);
        break;


    //如果按下键盘任意一个键
    case WM_KEYDOWN:
        // 如果是 ESC 键则关闭窗口
        if( wParam == VK_ESCAPE )
            ::DestroyWindow(hwnd);

        /*if(wParam == 0x41)
        {
            D3DXVECTOR3 direction(1.0f,0.0f,0.0f);
            light = d3d::InitDirectionalLight(&direction, &c);
        }

        if(wParam == 0x42)
        {
            D3DXVECTOR3 position(0.0f,0.0f,-1.0f);
            light = d3d::InitPointLight(&position, &c);
        }

        if(wParam == 0x43)
        {
            D3DXVECTOR3 position(0.0f,0.0f,-1.0f);
            D3DXVECTOR3 direction(0.0f,0.0f,1.0f);
            light = d3d::InitSpotLight(&position, &direction,&c);
        }*/


        break;



    // 如果按下鼠标左键则弹出消息框，这里 WM_LBUTTONDOWN 是鼠标左键的键值
    case WM_LBUTTONDOWN:
        // L"Hello, World" 是消息框中显示的内容
        // L"Hello" 是所在父窗口的指针
        // MB_OK 表示消息框显示 “确定” 按钮
        ::MessageBox(0, L"Hello, World", L"Hello", MB_OK);
       break;
    }


    return ::DefWindowProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
    //用 DefWindowProc 处理一些默认的消息，比如窗口的最大化、最小化、调整尺寸等

}



// WinMain
//程序的入口函数
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hinstance,HINSTANCE prevInstance, PSTR cmdLine,int showCmd)
                //当前实例的句柄、不使用该参数，Win32 该参数始终为 NULL、用于运行程序的命令行参数字符串、指定窗口的显示方式
{
    // 调用窗口初始化函数，如果调用成功则进入消息循环，否则弹出一个对话框
    if(!d3d::InitD3D(hinstance,640, 480, true, D3DDEVTYPE_HAL, &Device))
        //当前应用程序实例的句柄、窗口宽640、高480、窗台类型（windowed）、设备类型(HAL)、设备用接口
    {
        ::MessageBoxA(0, "初始化失败！", 0, 0);
        return 0;
    }

    //顶点缓存创建失败
    if(!Setup())
    {
        ::MessageBoxA(0, "创建失败！", 0, 0);
        return 0;
    }

    //进入消息循环 -- 函数名调用
    d3d::EnterMsgLoop( Display );

    Cleanup();

    Device->Release();

    return 0;
}




 


 


 


 


 


 






 


 


 来源：http://www.doc88.com/p-7788454774688.html


 






 来源：https://zhidao.baidu.com/question/686759478766334532.html




1. 如果材质是白色，光照为红色（绿、蓝），看到的是什么颜色的锥体？
//光照在白色的物体表面，会反射所有的光线，视觉上呈现红色（绿、蓝）






//3. （1）材质对象
    D3DMATERIAL9 mtrl;
    //材质颜色：白色
    mtrl = d3d:: WHITE_MTRL;
    //3.  (2)设置材质
    Device->SetMaterial(& mtrl);






//4. 光源
    //（1）光源对象
    D3DLIGHT9 light;

    //(2)光源的颜色：红色
    D3DXCOLOR c = d3d::RED;

    //3维向量
    //(3)方向从下到上
    D3DXVECTOR3 direction(0.0f,1.0f,0.0f);
    //(4)位置
    //D3DXVECTOR3 pos(0.0f,0.0f,-1.0f);

    //（5）方向光
    light = d3d::InitDirectionalLight(&direction,&c);


    //(6) 设置0号光
    Device->SetLight(0,&light);
    //(7) 开启0号光
    Device->LightEnable(0,true);




 




 


 




2. 如果材质是红色，光照为白色呢？
//材质本身的颜色（白色是一种包含光谱中所有颜色光的颜色）
//光被物体吸收，经过反射（混合其他色），呈现红色。






//3. （1）材质对象
    D3DMATERIAL9 mtrl;
    //材质为红色
    mtrl = d3d:: RED_MTRL;
    //3.  (2)设置材质
    Device->SetMaterial(& mtrl);

    
    //4. 光源
    //（1）光源对象
    D3DLIGHT9 light;

    //(2)光源的颜色：白色
    D3DXCOLOR c = d3d::WHITE;

    //3维向量
    //(3)方向从下到上
    D3DXVECTOR3 direction(0.0f,1.0f,0.0f);
    //(4)位置
    //D3DXVECTOR3 pos(0.0f,0.0f,-1.0f);

    //（5）方向光
    light = d3d::InitDirectionalLight(&direction,&c);


    //(6) 设置0号光
    Device->SetLight(0,&light);
    //(7) 开启0号光
    Device->LightEnable(0,true);




 






3. 如果材质是红色，光照是蓝色（绿色）呢？
//吸收蓝光（绿光）,不反射任何颜色的光，呈现黑色。
（材质颜色如果吸收光谱内的所有可见光，不反射任何颜色的光，人眼的感觉就是黑色的）






 




4. 如果材质是红色，光照是红色呢？
红色
//吸收红色可见光，反射同色光，视觉上呈现红色。




 




 


 




白色材质反射所有的光；同色材质反射同色的光；其他材质色吸收所有的光，不反射任何光线。




 







	

		


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