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帖郎鄂
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2 何謂 DirectX? Windows API 的架構無法滿足電腦遊戲與多媒體軟體的即時性需求, 因而微軟公司規劃出 DirectX API 讓程式設計師能直接運用多媒體硬體 ( 如顯示卡音效卡鍵盤滑鼠和搖捍等 ) 的硬體加速功能, 以提高程式的執行效率 DirectX 是由代表多媒體硬體的一些模組所合成, 我們稍後會簡介這些模組 Win32 API vs. DirectX API fast/primitive fast slow/few options WinSock Network Win32 Application User Input slow slow GDI MCI Lots of latency Sound Win32 MCI: Media Control Interface 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 2

3 fast Win32 Application fast/robust Network very fast DirectX fast User Input Sound fast DirectX DirectX 模組 DirectX Graphics DirectInput DirectX Audio: DirectSound and DirectMusic DirectPlay DirectShow DirectSetup 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 3

4 HAL 和 HEL Windows Win32 Application GDI: Graphics Device Interface DDI: Device Driver Interface HEL: Hardware Emulation Layer HAL: Hardware Abstraction Layer GDI DirectX Graphics DirectX Audio DirectInput DirectPlay DirectShow DirectSetup HAL 定義 DirecX 理想的硬體功能 HEL 用軟體來模擬真實硬體所缺乏的功能 DDI HEL HAL Hardware: Video, Audio, Input, COM DirectX 函式是由 COM (Component Object Model) 所組式的 COM 是微軟的一套物件導向的軟體規格, 企望各式各樣的軟體能用一些 COM 物件組合出來, 就如同組合積木或使用 IC 來製作電子產品從 C++ 程式設計的角度來看,COM 物件是一個定義嚴謹的程式介面, 你可以透過這個介面呼叫物件所提供的方法 ( 函式 ) COM 的另一個特性是 : 新版本的 COM 物件永遠支援舊版的介面這使得運用舊版 COM 的程式, 仍然可以在新系統中正確地執行版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 4

5 IUnknown Interface 所有 COM 物件都支援 IUnknown 介面, 以 C++ 的術語來說, IUnknown 是所有 COM 物件類別的根類別 (root class) IUnknown 介面提供下面三個方法來控制 COM 物件的生命期與介面的質詢 : AddRef: 把物件的 reference count 加一 Release: 把物件的 reference count 減一若 reference count 變成 0 時, 物件才會真正被刪除 QueryInterface: 詢問物件是否支援某項介面 GUID 每一個 COM 物件與介面都有識別碼此識別碼是一個 128 位元的數字, 稱為 GUID (Globally Unique Identifier) COM 介面的識別碼又稱為 Interface ID 簡稱為 IID 我們可以用 GUID (IID) 來參照 COM 物件 ( 介面 ) 不過, 發展 DirectX 程式時, 我們不需要顧慮到 GUID 或 IID, 因為這些細節都包裝在 DirectX 的系統.h 檔與函式庫中 GUID 必須使用微軟提供的 GUIDGEN.EXE 程式來產生版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 5

6 DirectX 模組的函式庫 DirectDraw ddraw.lib ddraw.h Direct3D d3d9.lib, d3dx9.lib d3d9.h, d3dx9.h DirectInput dinput.lib dinput.h DirectMusic 無 dmusics.h DirectSound dsound.lib dsound.h DirectPlay dplayx.lib dplay8.h, dplobby8.h DirectSetup dsetup.lib dsetup.h 其他 dxguid.lib 檢查安裝的 DirectX 版本我們可以用以下的函式來取得電腦所安裝的 DirectX 版本 : INT DirectXSetupGetVersion ( DWORD *pdwversion, DWORD *pdwrevision ); // 版本 // 修訂請參閱 MSDN 內的說明版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 6

7 遊戲程式的骨架 Initialization Exit? Main event loop Handle windows events Wait Cleanup Retrieve player input Keyboard Mouse Joystick Time sync lock to 30 FPS Exit to OS Main logic Game AI Collision detection Physics Off-screen memory Copy image to display Render next frame to off-screen buffer DirectX 繪圖程式的骨架 DirectX 繪圖程式可拆解成以下五個步驟 : 1. 建立視窗 2. 初始化 Direct3D 裝置 3. 處理系統訊息 4. 產生與顯示畫面 5. 關閉繪圖裝置版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 7

8 1. 建立視窗運用之前 Windows 程式設計所述的技巧, 我們可以用以下的程式碼來建立視窗 : // Register the window class. WNDCLASSEX wc = sizeof(wndclassex), CS_CLASSDC, WndProc, 0L, 0L, GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL, NULL, NULL, "Direct3D Tutorial", NULL ; RegisterClassEx( &wc ); // Create the application's window. HWND hwnd = CreateWindow( "Direct3D Tutorial", "Direct3D Tutorial 01: CreateDevice", WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 300, 300, GetDesktopWindow(), NULL, wc.hinstance, NULL ); 2 初始化 Direct3D 裝置建立視窗後, 我們必須用以下三個步驟來初始化 Direct3D 裝置 : a. 建立代表 Direct3D 的物件 b. 設定 Direct3D 裝置的參數 c. 建立裝置版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 8

9 2a. 建立代表 Direct3D 的物件 LPDIRECT3D9 g_pd3d = NULL; // 字首 g_ 表示全域變數 if( NULL == ( g_pd3d = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) ) return E_FAIL; 只能填入此引數若與電腦安裝的 DirectX 版本不符, 函式會傳回 NULL 完成上述程式行後, 指標變數 g_pd3d 即指到代表 Direct3D 裝置的物件 2b. 設定 Direct3D 繪圖演出的參數裝置的繪圖演出模式可以透過參數用來調控這些參數必須填入一個 D3DPRESENT_PARAMETERS 型態的結構變數中, 如以下的程式行所示 : D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp; ZeroMemory( &d3dpp, sizeof(d3dpp) ); d3dpp.windowed = FALSE; d3dpp.swapeffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD; d3dpp.backbufferformat = D3DFMT_UNKNOWN; 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 9

10 typedef struct _D3DPRESENT_PARAMETERS_ UINT BackBufferWidth, BackBufferHeight; D3DFORMAT BackBufferFormat; UINT BackBufferCount; D3DMULTISAMPLE_TYPE MultiSampleType; DWORD MultiSampleQuality; D3DSWAPEFFECT SwapEffect; HWND hdevicewindow; BOOL Windowed; BOOL EnableAutoDepthStencil; D3DFORMAT AutoDepthStencilFormat; DWORD Flags; UINT FullScreen_RefreshRateInHz; UINT PresentationInterval; D3DPRESENT_PARAMETERS; 2c. 建立裝置最後一步是使用 IDirect3D9::CreateDevice 方法來建立 Direct3D 裝置, 如底下的程式行所示 : LPIDirect3DDevice9 g_pd3ddevice; // Direct3D 繪圖裝置 if( FAILED( g_pd3d->createdevice( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hwnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pd3ddevice ) ) ) return E_FAIL; 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 10

11 HRESULT CreateDevice( UINT Adapter, D3DDEVTYPE DeviceType, HWND hfocuswindow, DWORD BehaviorFlags, D3DPRESENT_PARAMETERS *ppresentationparameters, IDirect3DDevice9 **ppreturneddeviceinterface ); 參數 Adapter 指定裝置所代表的繪圖卡常數 D3DADAPTER_DEFAULT (= 0) 指定主繪圖卡 DeviceType 指定裝置的型態常用的型態為 : D3DDEVTYPE_HAL 使用繪圖卡的硬體算圖 (rasterization) 功能 D3DDEVTYPE_REF Direct3D 以軟體來模擬執行, 而不使用繪圖卡的硬體加速功能版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 11

12 hfocuswindow 指定焦點視窗 ( 當程式由幕前轉至幕後時, 通知 Direct3D 的視窗 ) 全螢幕模式 : 必須是最上層的視窗視窗模式 : 可以為 NULL, 但在呼叫 IDirect3DDevice9::Present 時, 仍需指定其目標視窗 BehaviorFlags 設定裝置的進階選項你必須從以下頂點算圖 (vertex shading) 的方式中選取其一 : D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING D3DCREATE_MIXED_VERTEXPROCESSING D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 12

13 ppresentationparameters 代入前一步驟所設定的繪圖演出參數在下面兩種狀況下, 函式會修正其中的參數值 : 若呼叫前的 BackBufferCount, BackBufferWidth, 和 BackBufferHeight 均為 0, 則呼叫後會改為預設值若呼叫前 BackBufferFormat 是 D3DFMT_UNKNOWN, 則呼叫後會改為預設格式 ppreturneddeviceinterface 傳回一個指到 IDirect3DDevice9 介面的指標, 用以代表 Direct3D 的繪圖裝置版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 13

14 函式傳回值若成功, 則傳回 D3D_OK, 否則傳回下列的錯誤碼 : D3DERR_DEVICELOST D3DERR_INVALIDCALL D3DERR_NOTAVAILABLE D3DERR_OUTOFVIDEOMEMORY The device has been lost but cannot be reset at this time. Therefore, rendering is not possible. The method call is invalid. For example, a method's parameter may have an invalid value. This device does not support the queried technique. Direct3D does not have enough display memory to perform the operation. 3. 處理系統訊息 MSG msg; while(1) if (PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE)) if (msg.message == WM_QUIT) break; // 終止遊戲迴圈 TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); // 執行遊戲程式碼, 如處理輸入裝置和更新畫面等版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 14

15 遊戲程式並不符合事件驅動的模式, 所以不能完全採用以前所介紹的視窗程式架構由於遊戲程式仍必須與 Windows 系統相容, 所以我們採用前一頁的程式架構, 用 PeekMessage 函式來取代 GetMessage 函式, 使得無任何事件發生時, 得以執行遊戲程式碼 BOOL PeekMessage( LPMSG lpmsg, // MSG 型態指標 HWND hwnd, // 接收訊息的視窗, 若為 NULL, // 表示屬於目前執行緖的任何視窗 UINT wmsgfiltermin, // 訊息接收範圍的最小值 UINT wmsgfiltermax, // 訊息接收範圍的最大值 // 若上兩項均為 0, 表示接收所有訊息 UINT wremovemsg // 訊息的處理方式 : // PM_NOREMOVE: 不從訊息佇列中移除 // PM_REMOVE: 從訊息佇列中移除 ); 若有訊息, 傳回一個不等於 0 的值, 否則傳回 0 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 15

16 視窗程序 LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wparam, LPARAM lparam) HDC hdc; PAINTSTRUCT ps; switch (message) case WM_CREATE: return 0 ; case WM_DESTROY: PostQuitMessage (0) ; return 0 ; default: break; return DefWindowProc (hwnd, message, wparam, lparam) ; 4. 產生與顯示畫面 // Clear the back buffer to a blue color g_pd3ddevice->clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(0,0,255), 1.0f, 0 ); // Begin the scene g_pd3ddevice->beginscene(); // Rendering of scene objects happens here g_pd3ddevice->endscene(); g_pd3ddevice->present( NULL, NULL, NULL, NULL ); 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 16

17 5. 關閉繪圖裝置 if( g_pd3ddevice!= NULL) g_pd3ddevice->release(); if( g_pd3d!= NULL) g_pd3d->release(); 程式骨架以下是 DirectX 遊戲程式的基本架構 #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include <windows.h> #include <windowsx.h> // include DirectX 相關的.h 檔 #include <d3d9.h> char szappname[] = My Game ; LPDIRECT3D9 g_pd3d = NULL; LPIDirect3DDevice9 g_pd3ddevice; // 遊戲程式名稱 // Direct3D 介面指標 // Direct3D 繪圖裝置介面指標 LRESULT CALLBACK WndProc (HWND, UINT, WPARAM, LPARAM) ; 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 17

18 // DirectX 初始化的程式碼 BOOL DirectX_Init () if ( NULL == ( g_pd3d = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) ) return E_FAIL; D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp; ZeroMemory( &d3dpp, sizeof(d3dpp) ); d3dpp.windowed = FALSE; d3dpp.swapeffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD; d3dpp.backbufferformat = D3DFMT_UNKNOWN; if ( FAILED( g_pd3d->createdevice( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hwnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pd3ddevice ) ) ) return E_FAIL; BOOL Game_Init () // 這裏擺遊戲程式的初值設定碼 BOOL Game_Shutdown () // 這裏擺遊戲程式結束時的清除碼版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 18

19 // 關閉 DirectX 裝置 void DirectX_Shutdown () if( g_pd3ddevice!= NULL) g_pd3ddevice->release(); if( g_pd3d!= NULL) g_pd3d->release(); // 遊戲程式的主函式 int Game_Main () g_pd3ddevice->clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(0,0,255), 1.0f, 0 ); // 從輸入裝置 ( 搖桿鍵盤或滑鼠等 ) 取得玩家的輸入 // 遊戲邏輯 : // 資料結構更新人工智慧碰撞測試物理計算等等 g_pd3ddevice->beginscene(); // Rendering of scene objects happens here g_pd3ddevice->endscene(); // 等到 1/30 秒過去 g_pd3ddevice->present( NULL, NULL, NULL, NULL ); 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 19

20 // 建立視窗程式所需要的視窗物件 HWND Win_Init () // Register the window class. WNDCLASSEX wc = sizeof(wndclassex), CS_CLASSDC, WndProc, 0L, 0L, GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL, NULL, NULL, szappname, NULL ; RegisterClassEx( &wc ); // Create the application's window. HWND hwnd = CreateWindow(szAppName, szappname, WS_OVERLAPPEDWINDOW, 0, 0, 300, 300, GetDesktopWindow(), NULL, wc.hinstance, NULL ); return hwnd; int WINAPI WinMain (HINSTANCE hinstance, HINSTANCE hprevinstance, PSTR szcmdline, int icmdshow) HWND hwnd = Win_Init() ; if (!hwnd) exit(1); if (!DirectX_Init()) exit(1); if (!Game_Init()) exit(1); 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 20

21 MSG msg ; while(1) if (PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE)) if (msg.message == WM_QUIT) break; TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); Game_Main(); Game_Shutdown(); DirectX_Shutdown(); return msg.wparam ; LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wparam, LPARAM lparam) HDC hdc; PAINTSTRUCT ps; switch (message) case WM_CREATE: return 0 ; case WM_DESTROY: PostQuitMessage (0) ; return 0 ; default: break; return DefWindowProc (hwnd, message, wparam, lparam) ; 版權所有 : 靜宜大學資管系蔡奇偉副教授 21

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Microsoft PowerPoint - gp3.ppt Windows 視窗程式設計 (2) 靜宜大學資訊管理學系蔡奇偉副教授大綱視窗的結構 Painting and Repainting GDI Device Context 視窗版的 Hello, world! 程式取得裝置的功能資訊版權所有 : 靜宜大學資訊管理學系蔡奇偉副教授 1 視窗的結構標題列 (title) 工具列 (tools) 功能表 (menu) 工作區 (client) 狀態列