天行健 君子当自强而不息

D3D中的地形绘制基础(1)

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实际上,地形网格不比三角形网格复杂,图13.1.(a)所示,网络的每个顶点指定了高度,格子模型用这种方式显示从山脉到河流的平滑过渡。图13.1 (b),模拟自然地形。当然,我们可以用漂亮的纹理表现沙石地,绿色的山丘。图13.1.(c)雪山效果。

13.1 Heightmaps(高度图)

我们使用高度图去描述地形上的山丘、河流。高度图是一个数组,数组中的每个成员指定地形顶点描述中的高度信息。我们经常把高度图想像成一个矩阵,因为每个元素都一一对应于每个地形网格中的顶点。

当我们保存高度图到磁盘上时,我们通常为高度图的每个元素分配1byte的内存,所以高度的范围是0..2550..255的范围对于地形的高度之间保持平滑过渡是足够用的。但为了在我们的程序中匹配3D世界中的物体,可能需要的范围在0..255以外。例如,我们在3D世界中的测量单位是英尺,那么0..255的范围对于表现任何有趣的东西是不够的。因此,当我们读取数据进应用程序时,给每个高度元素分配一个整型数(或浮点型),它允许我们很好的缩放0..255范围之外的任何大小的物品。

高度图有多种可能的图形表示,其中之一是灰度图(grayscale map)。较黑的值表示地形中较低的地方,较白的值表现地形中较高的地方。

13.1.1 创建高度图(Heightmap

高度图不是用程序生成就是用图像编辑器生成,比如:Adobe Photoshop。使用图像编辑器大概是最容易的方法了。当你想生成地形时,可以交互式的可视化的创建。你可以利用图像编辑器的功能,比如:过滤器,创建一个有趣的高度图,图13.3显示了一个用Adobe Photoshop图像编辑器的工具创建的金字塔形的高度图。注意:当创建图像时我们指定一个灰度图类型

一但你画完了你的高度图,你必须将它保存为一个8bitRAW文件。RAW文件仅连续存储了图像中以字节为单位的每个像素的灰度值。我们的应用程序可以非常容易的读这样的图像。你的软件可能询问你保存的RAW文件是有文件头的还是没有文件头的。

注意:RAW格式保存高度信息不是必须的;你可以用符合你需要的任何格式。RAW格式是我们能使用的的格式之一。我决定使用RAW格式是因为很多流行的图像编辑器支持导出这种格式,而且应用程序读取RAW文件的数据非常简单。

 

13.1.2 读取RAW文件

RAW文件与一段连续的bit内存块没什么分别。我们能用很简单的方法读取这段内存块,注意:变量m_height_map是cTerrain类的一个成员:

    bool cTerrain::read_raw_file(const string& filename)
    {
        
// Restriction: RAW file dimensions must be >= to the dimension of the terrain.
        // That is a 128x128 RAW file can only be used with a terrain constructed with at most
        // 128x128 vertices.
   

        vector<BYTE> height_map(m_num_vertices);    
// a height for each vertex
   

        ifstream in_file(filename.c_str(), ios_base::binary);
   
        
if(in_file == NULL)
            
return false;
   
        in_file.read((
char*) &height_map[0], height_map.size());
   
        in_file.close();
   
        
// copy BYTE vector to int vector
   

        m_height_map.resize(m_num_vertices);
   
        
for(DWORD i = 0; i < height_map.size(); i++)
            m_height_map[i] = height_map[i];
   
        
return true;
    }

我们COPY一个bytes向量到一个整形向量,这样做我们能够缩放 [0,255]以外的高度。这个方法唯一限制是:RAW文件必须读入至少与地形的顶点数一样多的高度信息。因此,如果你读取一个256x256RAW文件,你的地形也必须包含256x256个顶点。

 

13.1.3 访问与修改Heightmap         

cTerrain类提供以下2个方法访问和修改m_height_map的入口。

    int cTerrain::get_height_map_entry(int row, int col)
    {
        
return m_height_map[row * m_num_verts_per_row + col];
    }
   
   
void cTerrain::set_height_map_entry(int row, int col, int value)
    {
        m_height_map[row * m_num_verts_per_row + col] = value;
    }

这些方法允许我们以行和列来访问入口,并且隐藏方法。当使用它去描述矩阵时,我们必须将一个线性数组编入索引。

 

13.2生成地形几何数据

13.4显示Terrain类的一些属性、词汇和我们提到的一些关键点。我们定义地形的大小,指定每行、每列顶点的数量,和单元的间隔。传递这些值到Terrain类的构造函数中。另外,也传递地形所关联的设备,一个包含高度图数据的字符串文件名,一个用来缩放高度图成员的高度缩放值。

    class cTerrainVertex
    {
   
public:
        
float m_x, m_y, m_z;
        
float m_u, m_v;
   
        cTerrainVertex() { }
   
        cTerrainVertex(
float x, float y, float z, float u, float v)
        {
            m_x = x; m_y = y; m_z = z; 
            m_u = u; m_v = v;
        }
    };
   
   
const DWORD TERRAIN_VERTEX_FVF = D3DFVF_XYZ | D3DFVF_TEX1;
   
   
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   

   
class cTerrain
    {
   
private:
        IDirect3DDevice9*        m_device;
        IDirect3DTexture9*        m_texture;
        IDirect3DVertexBuffer9*    m_vertex_buffer;
        IDirect3DIndexBuffer9*    m_index_buffer;
   
        
int        m_num_verts_per_row;
        
int        m_num_verts_per_col;
        
int        m_cell_spacing;
   
        
int        m_num_cells_per_row;
        
int        m_num_cells_per_col;
        
int        m_width;
        
int        m_depth;
        
int        m_num_vertices;
        
int        m_num_triangles;
   
        
float    m_height_scale;
   
        vector<
int>    m_height_map;
   
   
public:
        cTerrain(IDirect3DDevice9* device,
                 
const string& height_map_filename,
                 
int num_verts_per_row,
                 
int num_verts_per_col,
                 
int cell_spacing,
                 
float height_scale);
   
        ~cTerrain();
   
        
int  get_height_map_entry(int row, int col);
        
void set_height_map_entry(int row, int col, int value);
   
        
float get_height(float x, float z);
   
        
bool load_texture(const string& filename);
        
bool generate_texture(D3DXVECTOR3* dir_to_light);
        
void draw(D3DXMATRIX* world_matrix, bool draw_triangle);
   
   
private:
        
bool  read_raw_file(const string& filename);
        
bool  generate_vertices();
        
bool  generate_indices();
        
bool  light_terrain(D3DXVECTOR3* dir_to_light);
        
float compute_shade(int cell_row, int cell_col, D3DXVECTOR3* dir_to_light);
    };

我们可由构造函数的传入参数计算出地形的其他变量。
    cTerrain::cTerrain(IDirect3DDevice9* device,
                       
const string& height_map_filename,
                       
int num_verts_per_row,
                       
int num_verts_per_col,
                       
int cell_spacing,
                       
float height_scale)
    {
        m_device            = device;
        m_num_verts_per_row = num_verts_per_row;
        m_num_verts_per_col = num_verts_per_col;
        m_cell_spacing        = cell_spacing;
   
        m_num_cells_per_row = m_num_verts_per_row - 1;
        m_num_cells_per_col = m_num_verts_per_col - 1;
   
        m_width = m_num_cells_per_row * m_cell_spacing;
        m_depth = m_num_cells_per_col * m_cell_spacing;
   
        m_num_vertices  = m_num_verts_per_row * m_num_verts_per_col;
        m_num_triangles = m_num_cells_per_row * m_num_cells_per_col * 2;
   
        m_height_scale = height_scale;
   
        
// load height map
   
    if(! read_raw_file(height_map_filename))
        {
            MessageBox(NULL, "read_raw_file - FAILED", "ERROR", MB_OK);
            PostQuitMessage(0);
        }
        
        
// scale heights
   
    for(DWORD i = 0; i < m_height_map.size(); i++)
            m_height_map[i] *= height_scale;
   
        
if(! generate_vertices())
        {
            MessageBox(NULL, "generate_vertices - FAILED", "ERROR", MB_OK);
            PostQuitMessage(0);
        }
   
        
if(! generate_indices())
        {
            MessageBox(NULL, "generate_indices - FAILED", "ERROR", MB_OK);
            PostQuitMessage(0);
        }
    }
   
    cTerrain::~cTerrain()
    {
        safe_release<IDirect3DVertexBuffer9*>(m_vertex_buffer);
        safe_release<IDirect3DIndexBuffer9*>(m_index_buffer);
        safe_release

posted on 2008-04-02 19:10 lovedday 阅读(3842) 评论(2)  编辑 收藏 引用

评论

# re: D3D中的地形绘制基础(1) 2008-11-26 20:41 徐国洪

你好,在绘制地形的时候还要为每个顶点赋值坐标吗????  回复  更多评论   

# re: D3D中的地形绘制基础(1) 2009-01-21 15:40 zbz

@徐国洪
这不是废话吗  回复  更多评论   


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