DX复习文档

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2011年12月19日
　　1>线性代数基础
　　1）坐标系：Direct 3D中的默认坐标系是“左手坐标系”，而3DMax中是右手坐标系。
　　2）向量：（方向+长度(模)，矢量）
　　(1):特殊向量---零向量(起点跟终点重合的向量，所以它的方向不确定)
　　(2):向量运算：
　　单位向量：模为1的向量。常常在一个向量符号上加一个“^”来表示单位向量。
　　向量加法：相加的两个向量必须要有相同的维数。
　　向量减法：相减的两个向量必须要有相同的维数。u - v:返回一个从向量v的头部到向量u的头部
　　的向量。
　　向量数乘：ku(k为标量) k>0，ku与u同向；k0，两向量之间夹角小于90度；
　　u。v右下)元素全为1，其余全为0.
　　(3):矩阵运算：
　　矩阵相等：两个矩阵具有相同维数且元素都相等。具有相同维数的矩阵称为同型矩阵。
　　矩阵加法：两个相同维数的矩阵之间进行，等位元素相加。
　　矩阵减法：两个相同维数的矩阵之间进行，等位元素相减。
　　矩阵数乘：矩阵中每个元素都乘标量。
　　矩阵乘法：AB，矩阵A的列数必须跟矩阵B的行数相等，如：A是一个m x n的矩阵，
　　B是一个n x p的矩阵，则得到一个m x p的新矩阵。
　　注：矩阵乘法通常不满足交换律(一个方形矩阵(行数、列数相等)跟它的通行矩阵就满足)
　　矩阵转置：交换矩阵的行和列。
　　逆矩阵：矩阵没法除法，但可以有逆操作。
　　注：只有方形矩阵有逆矩阵(并不是所有的方形矩阵都有逆矩阵)；
　　一个矩阵与它的逆矩阵相乘结果是一个单位矩阵。
　　4）复数(i；i的平方 = -1)  z = a+b*i;  a：实部，b：虚部
　　5）四元数：一个实部，3个虚部的复数。 q = q0+q1*i + q2*j + q3*k;  i = (1，0，0) j = (0，1，0,)  k = (0,0,1)
　　2>DX基础
　　1）COM(组件对象模型) 优点：
　　(1)跨平台，与编程语言无关。
　　(2)COM只能通过接口来访问，不能直接访问数据成员，保证安全性。
　　(3)COM接口永远不会改变。
　　2)COM的创建：
　　Com对象接口跟C++类对象的很大区别在于它们生存周期不同，C++类对象由new、delete来决定，
　　Com对象接口通过控制它的引用计数器来决定。
　　3）HAL与REF
　　HAL：硬件抽象层，使DX开发独立于硬件设备；REF;：参考光栅器，为了在不支持DX的硬件设备上测试DX函数，提供REF设备来进行软件模拟。缺点：运行速度慢，REF设备除了测试没别的用。
　　4）图形渲染管线（大部分时间就是在进行坐标转换）
　　一条渲染管线大致分为两个阶段：
　　1）：坐标变换和光照(T&L),在此阶段，每个对象的坐标将变换到基于像素的屏幕空间
　　流程图：非T&L顶点-->本地空间--->世界空间---->视图空间--->拣选--->光照-->裁剪-->投影变换-->
　　视口变换-->T&L顶点
　　2）：光栅化阶段：将渲染结果显示到屏幕上。
　　一条渲染管线具体包括：应用程序阶段(碰撞检测、加速算法...)+几何阶段(逐顶点、逐像素渲染)
　　+光栅化阶段(目的：每个像素正确配色以便正确渲染画面)
　　5）主要的空间转换定义及作用：
　　（1）世界变换(渲染管线的第一步就是将物体从本地空间变换到世界空间)；作用：主要完成模型的平移、缩放、旋转...  g_pDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD,&matWorld);
　　（2）视图变换(将摄像机平移到世界空间坐标系原点并把正方向跟Z轴正方向相同，此时世界空间中的所有物体都将随着摄像机的变换做相同变换)
　　（3）投影变换(将摄像机观察到的三维景象显示在二维平面上，这种三维到二维的变换就是投影变换)，包含正交平行投影和透视投影。
　　（4）视口投影(通过定义屏幕显示区域的实际宽、高等参数，将顶点从投影坐标变换为最终显示的以像素为单位的屏幕坐标)
　　6)纹理过滤和纹理采样
　　纹理过滤：放大过滤(当较小纹理映射到较大的平面上时，纹理元素被放大，像素块化，采用放大过滤
　　可以稍作改善)。
　　缩小过滤(当较大的纹理映射到较小的平面上时，纹理元素被缩小，纹理变模糊，采用缩小过滤
　　可以稍作改善)。
　　多纹理过滤(利用多种纹理级别来提高图形质量)  注：DX最多支持8层多重纹理贴图(0---7)。
　　纹理采样：（决定在纹理映射时，某个像素点从纹理元素中获取信息的方式）
　　最近点采样、线性纹理过滤(目前应用最广泛)、各向异性过滤、多级渐进纹理过滤
　　7）纹理寻址和纹理包装
　　纹理寻址:(纹理坐标一般是（0--1），除了这个范围的部分，就需要纹理寻址)，5种纹理寻址模式：
　　1：包装纹理寻址(dx默认的纹理寻址模式)，在每个整数连接点处重复纹理操作，(0.0,0.0)，
　　(0.0,3.0)，(3.0，,3.0)，(3.0,0.0)  D3DTADDRESS_WARP
　　2：镜像纹理寻址:对每个整数连接点处得纹理进行了镜像处理，也就是对纹理自动复制
　　并翻转。D3DTADDRESS_MIRROR
　　3：夹取纹理寻址:将纹理边缘的颜色像素进行延伸  D3DTADDRESS_CLAMP
　　4：边框颜色纹理寻址:用设置的边框颜色填充超出部分  D3DTADDRESS_BORDERCOLOR
　　5：一次镜像纹理寻址.纹理取值在-1.0 -- 1.0范围内的做镜像，该范围外的使用夹取
　　模式     D3DTADDRESS_MIRRORONCE
　　纹理包装：如何在纹理坐标之间做插值运算。使用纹理包装之后，纹理坐标被限定在(0.0 --- 1.0)之间，
　　超出范围的部分视为无效值，因此纹理包装跟纹理寻址不能同时使用。
　　8)摄像机基础：
　　（1）：静态摄像机  D3DXMatrixLookAtLH用来生成摄像机的视图变换矩阵，
　　函数D3DXMatrixPerspectiveFovLH用来生成摄像机的投影变换矩阵。
　　（2）：平移变换 ：将摄像机的位置移到世界空间的坐标原点；
　　旋转变换：摄像机视点朝向跟世界坐标系Z轴正方向重合，摄像机正方向跟世界坐标系的y轴
　　正方向重合，摄像机的右方向跟世界坐标系的x轴正方向重合。
　　注：求摄像机的旋转矩阵即求摄像机的逆矩阵。
　　（3）：视图矩阵：将摄像机平移矩阵跟旋转矩阵进行矩阵乘法就得到视图矩阵。
　　（4）：投影变换：正交平行投影和透视投影。
　　9）场景管理：
　　（1）：室内场景管理  
　　BSP(通过将场景中的物体有序化，从观察点出发检索BSP，获取以Z坐标为关键码的三角形存储表)
　　Portal
　　（2）：室外场景管理
　　四叉树LOD技术：利用四叉树对二维地平面进行分割，每次将正方形分割为4个等分的正方形，
　　直至分割的正方形大小达到某个预定值，才对每个正方形进行三角形剖分渲染。在渲染时
　　通过视域评价系数，剔除一些三角形，从而减少场景中待渲染的三角形，提高渲染效率。
　　ROAM技术(二叉三角形树BTT)：BTT的核心几何图元是三角形，而四叉树处理的是矩形。