Windows 8 Directx 开发学习笔记（六）添加水模型

HillExample已经完成山峰河谷的模型，可惜的是河谷是旱季的河谷，没有水。这次的目标就在河谷里注入水。

首先新建HillWaterExample项目，其配置与HillExample项目相同。然后复制HillExample中CubeRenderer.cpp和CubeRenderer.h文件到HillWaterExample目录覆盖同名文件，这样可以省去重写生成山峰模型的代码。为了使代码结构更清晰，打算把生成模型的功能从CubeRenderer类里抽出来，方便后面增加自定义模型，而CubeRenderer只负责进行渲染。由于CubeRenderer类不再生成Cube，就将它的名称改为Renderer。Crtl+Shift+H替换当前项目中所有的CubeRenderer为Renderer，并重命名对应的.cpp和.h文件。同时把CubeRenderer.h里两个结构体的定义剪切到Direct3DBase.h里，方便其他类使用。

接着右键点击项目->添加->类。

新建HillModel类，编译器会自动生成.h和.cpp文件。该类将负责定义山峰模型。在HillModel.h包含Direct3DBase.h，以使用顶点结构体。从Renderer类里抽出顶点相关成员加入HillModel类，同时更改构造方法。

Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D11Buffer> m_vertexBuffer;
Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D11Buffer> m_indexBuffer;
uint32 m_indexCount;

HillModel类还需要两个方法Initialize和Render，分别负责初始化顶点缓冲区和渲染设置。这两个方法的代码都从Renderer类里抽取。

void Initialize(ID3D11Device* d3dDevice);
void Render(ID3D11DeviceContext* d3dContext);

Initialize方法从Renderer类的CreateDeviceResources方法中抽取createCubeTask包括的代码。Render方法从Renderer类的Render方法中抽取设置顶点缓冲区的代码。这两个方法的最终代码见附1。完成HillModel类的创建后，开始更新Renderer类。

让Renderer.h包含HillModel.h，并向Render类添加HillModel m_hill成员，专门负责山峰模型的顶点设置。

createCubeTask改为createHillTask在其中添加HillModel的Initialize方法，代码如下：

auto createHillTask = (createPSTask &&createVSTask).then([this] () {
       m_hill.Initialize(m_d3dDevice.Get());
    });

然后在Render方法末尾添加

m_hill.Render(m_d3dContext.Get());

完成以上工作后，程序功能并没有变化，只是为后面添加其他模型提供方便。下面创建WaterModel类。它的成员和方法中都可以直接复制HillModel类的代码，只有Initialize方法与HillModel有差别，需要稍作改动。要实现蓝色水平面，需将模型定义为蓝色，并统一各个顶点在一个水平面上，即各顶点的y座标相同。依此修改WaterModel类的Initialize方法，只需修改顶点生成部分，代码如下：

const XMFLOAT3 BLUE(0.0f, 0.0f, 1.0f);
 
for(int row=0; row<zRange; ++row)
    {
       float zPos = row*dx;
 
       for(int col=0; col<xRange; ++col)
       {
           float xPos = col*dx;
           float yPos = 0.3f;
           Vertices[xRange*row +col].pos = XMFLOAT3(xPos, yPos, zPos);
           Vertices[xRange*row +col].color = BLUE;
       }
    }

水模型类就此完成，很简单。接着让Renderer.h包含WaterModel.h，向Renderer类添加成员WaterModel m_water。

在CreateDeviceResources方法中添加createWaterTask，当HillModel和WaterModel均初始化完成后设置载入完成。修改后的代码如下：

auto createHillTask = (createPSTask&& createVSTask).then([this] () {
       m_hill.Initialize(m_d3dDevice.Get());
    });
 
    auto createWaterTask = (createPSTask&& createVSTask).then([this] () {
       m_water.Initialize(m_d3dDevice.Get());
    });
 
    (createHillTask &&createWaterTask).then([this] () {
       m_loadingComplete = true;
    });

最后还需要在Render方法中添加WaterModel的Render方法，如下：

m_hill.Render(m_d3dContext.Get());
m_water.Render(m_d3dContext.Get());

至此工作全部完成，运行后效果如图2：

另外，在DirectX中有两种渲染模式，实体模式和线框模式，为了以后观察方便，这里再为Renderer类增加私有成员Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D11RasterizerState>m_rasterState和方法SetFillMode，用来设置渲染模式。

void Renderer::SetFillMode(D3D11_FILL_MODE mode)
{
    D3D11_RASTERIZER_DESC rasterDesc;
    rasterDesc.AntialiasedLineEnable= false;
    rasterDesc.CullMode = D3D11_CULL_BACK;
    rasterDesc.DepthBias = 0;
    rasterDesc.DepthBiasClamp =0.0f;
    rasterDesc.DepthClipEnable = true;
    rasterDesc.FillMode = mode; //实体模式D3D11_FILL_SOLID，线框模式D3D11_FILL_WIREFRAME
    rasterDesc.FrontCounterClockwise= false;
    rasterDesc.MultisampleEnable = false;
    rasterDesc.ScissorEnable = false;
    rasterDesc.SlopeScaledDepthBias= 0.0f;
 
    DX::ThrowIfFailed(
       m_d3dDevice->CreateRasterizerState(
           &rasterDesc,
           &m_rasterState
           )
    );
 
    m_d3dContext->RSSetState(m_rasterState.Get());
}

为了设置渲染模式，需要在每个模型的Render方法前调用SetFillMode方法，代码如下：

SetFillMode(D3D11_FILL_SOLID);
m_hill.Render(m_d3dContext.Get());
 
SetFillMode(D3D11_FILL_WIREFRAME);
m_water.Render(m_d3dContext.Get());

程序运行结果如图3：

 

附1：

void HillModel::Initialize(ID3D11Device* d3dDevice)
{
    const int xRange = 128;
    const int zRange = 128;
    const float dx = 1.0f;
    const XMFLOAT3 WHITE(1.0f, 1.0f,1.0f);
    const XMFLOAT3 BEACH_SAND(1.0f,0.96f, 0.62f);
    const XMFLOAT3LIGHT_YELLOW_GREEN(0.48f, 0.77f, 0.46f);
    const XMFLOAT3DARK_YELLOW_GREEN(0.1f, 0.48f, 0.19f);
    const XMFLOAT3 DARKBROWN(0.45f,0.39f, 0.34f);
 
    VertexPositionColorVertices[xRange*zRange];
 
    for(int row=0;row<zRange; ++row)
    {
       float zPos = row*dx;
 
       for(int col=0;col<xRange; ++col)
       {
           float xPos = col*dx;
           float yPos = 0.3f *(zPos*sinf(0.1f*xPos) + xPos*cosf(0.1*zPos));
           Vertices[xRange*row+ col].pos = XMFLOAT3(xPos, yPos, zPos);
 
           if(yPos < -10.0f)
              Vertices[xRange*row+ col].color = BEACH_SAND;
           else if (yPos < 5.0f)
              Vertices[xRange*row+ col].color = LIGHT_YELLOW_GREEN;
           else if (yPos < 10.0f)
              Vertices[xRange*row+ col].color = DARK_YELLOW_GREEN;
           else if (yPos < 12.0f)
              Vertices[xRange*row+ col].color = DARKBROWN;
           else
              Vertices[xRange*row+ col].color = WHITE;
       }
    }
 
    D3D11_SUBRESOURCE_DATA vertexBufferData ={0};
    vertexBufferData.pSysMem= Vertices;
    vertexBufferData.SysMemPitch= 0;
    vertexBufferData.SysMemSlicePitch= 0;
    CD3D11_BUFFER_DESC vertexBufferDesc(sizeof(Vertices), D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER);
    DX::ThrowIfFailed(
       d3dDevice->CreateBuffer(
       &vertexBufferDesc,
       &vertexBufferData,
       &m_vertexBuffer
       )
       );
 
    unsigned shortIndices[3*2*(xRange-1)*(zRange-1)];
 
    int tempIndice = 0;
    for(int row=0;row<(zRange-1); ++row)
    {
       for(int col=0; col<(xRange-1);++col)
       {
           Indices[tempIndice]= xRange*row + col;
           Indices[tempIndice+1]= xRange*row + col + 1;
           Indices[tempIndice+2]= xRange*(row+1) + col;
 
           Indices[tempIndice+3]= xRange*(row+1) + col;
           Indices[tempIndice+4]= xRange*row + col + 1;
           Indices[tempIndice+5]= xRange*(row+1) + col + 1;
 
           tempIndice+= 6;
       }
    }
 
    m_indexCount = ARRAYSIZE(Indices);
 
    D3D11_SUBRESOURCE_DATA indexBufferData ={0};
    indexBufferData.pSysMem= Indices;
    indexBufferData.SysMemPitch= 0;
    indexBufferData.SysMemSlicePitch= 0;
    CD3D11_BUFFER_DESC indexBufferDesc(sizeof(Indices), D3D11_BIND_INDEX_BUFFER);
    DX::ThrowIfFailed(
       d3dDevice->CreateBuffer(
       &indexBufferDesc,
       &indexBufferData,
       &m_indexBuffer
       )
       );
}
 
void HillModel::Render(ID3D11DeviceContext* d3dContext)
{
    UINT stride = sizeof(VertexPositionColor);
    UINT offset = 0;
    d3dContext->IASetVertexBuffers(
       0,
       1,
       m_vertexBuffer.GetAddressOf(),
       &stride,
       &offset
       );
 
    d3dContext->IASetIndexBuffer(
       m_indexBuffer.Get(),
       DXGI_FORMAT_R16_UINT,
       0
       );
 
    d3dContext->DrawIndexed(
       m_indexCount,
       0,
       0
       );
}