天行健 君子当自强而不息

创建3D图形引擎(2)【OO改良版】

 

本篇是创建3D图形引擎(1)【OO改良版】的续篇,以创建游戏内核【OO改良版】中编写的代码为基础进行开发,细节说明请参阅创建3D图形引擎(2

 

接口:

//==============================================================================
// This class encapsulate for frustum, judge whether other object is in frustum.
//==============================================================================
typedef class FRUSTUM
{
public:
    
// Construct the six planes from current view and projection. 
    // Can override the default depth value.
    BOOL create(float z_distance);

    
// The following functions check a single point, cube, rectangle, and sphere if 
    // contained in the frustum. A return value of TRUE means visible, FALSE not visible.
    // When checking cubes or rectangles, you can supply a BOOL variable that determines 
    // if all the points are in the frustum.

    BOOL check_point(
float x_pos, float y_pos, float z_pos);

    BOOL check_cube(
float x_center, float y_center, float z_center,
                    
float radius,
                    BOOL* completely_contained);

    BOOL check_rectangle(
float x_center, float y_center, float z_center,
                         
float x_radius, float y_radius, float z_radius,
                         BOOL* completely_contained);

    BOOL check_sphere(
float x_center, float y_center, float z_center,
                      
float radius);
    
private:
    D3DXPLANE m_planes[6];       
// the frustum planes
} *FRUSTUM_PTR;

实现:

/*************************************************************************
PURPOSE:
    Implement for frustum.
*************************************************************************/


#include "core_common.h"
#include "core_graphics.h"
#include "frustum.h"

//----------------------------------------------------------------------------
// Construct frustum.
//----------------------------------------------------------------------------
BOOL FRUSTUM::create(float z_distance)
{
    D3DXMATRIX matrix, mat_view, mat_proj;

    
// error checking
    if(g_d3d_device == NULL)
        
return FALSE;

    
// calculate FOV data
    g_d3d_device->GetTransform(D3DTS_PROJECTION, &mat_proj);

    
if(! float_equal(z_distance, 0.0f))
    {
        
// Calculate new projection matrix based on distance provided.
        //
        // projection matrix is:
        // 
        // | xScale     0          0               0 |
        // | 0        yScale       0               0 |
        // | 0          0       zf/(zf-zn)         1 |
        // | 0          0       -zn*zf/(zf-zn)     0 |
        //
        // where:
        //      yScale = cot(fovY/2)
        //      xScale = yScale / aspect ratio

        
float z_min = -mat_proj._43 / mat_proj._33;
        
float q = z_distance / (z_distance - z_min);

        mat_proj._33 = q;
        mat_proj._43 = -q * z_min;
    }

    g_d3d_device->GetTransform(D3DTS_VIEW, &mat_view);
    D3DXMatrixMultiply(&matrix, &mat_view, &mat_proj);

    
// calculate the planes
    m_planes[0].a = matrix._14 + matrix._13; // Near
    m_planes[0].b = matrix._24 + matrix._23;
    m_planes[0].c = matrix._34 + matrix._33;
    m_planes[0].d = matrix._44 + matrix._43;
    D3DXPlaneNormalize(&m_planes[0], &m_planes[0]);

    m_planes[1].a = matrix._14 - matrix._13; 
// Far
    m_planes[1].b = matrix._24 - matrix._23;
    m_planes[1].c = matrix._34 - matrix._33;
    m_planes[1].d = matrix._44 - matrix._43;
    D3DXPlaneNormalize(&m_planes[1], &m_planes[1]);

    m_planes[2].a = matrix._14 + matrix._11; 
// Left
    m_planes[2].b = matrix._24 + matrix._21;
    m_planes[2].c = matrix._34 + matrix._31;
    m_planes[2].d = matrix._44 + matrix._41;
    D3DXPlaneNormalize(&m_planes[2], &m_planes[2]);

    m_planes[3].a = matrix._14 - matrix._11; 
// Right
    m_planes[3].b = matrix._24 - matrix._21;
    m_planes[3].c = matrix._34 - matrix._31;
    m_planes[3].d = matrix._44 - matrix._41;
    D3DXPlaneNormalize(&m_planes[3], &m_planes[3]);

    m_planes[4].a = matrix._14 - matrix._12; 
// Top
    m_planes[4].b = matrix._24 - matrix._22;
    m_planes[4].c = matrix._34 - matrix._32;
    m_planes[4].d = matrix._44 - matrix._42;
    D3DXPlaneNormalize(&m_planes[4], &m_planes[4]);

    m_planes[5].a = matrix._14 + matrix._12; 
// Bottom
    m_planes[5].b = matrix._24 + matrix._22;
    m_planes[5].c = matrix._34 + matrix._32;
    m_planes[5].d = matrix._44 + matrix._42;
    D3DXPlaneNormalize(&m_planes[5], &m_planes[5]);

    
return TRUE;
}

//----------------------------------------------------------------------------
// Check one point whether in frustum.
//----------------------------------------------------------------------------
BOOL FRUSTUM::check_point(float x_pos, float y_pos, float z_pos)
{
    
// make sure point is in frustum
    for(short i = 0; i < 6; i++)
    {
        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_pos, y_pos, z_pos)) < 0.0f)
            
return FALSE;
    }

    
return TRUE;
}

//----------------------------------------------------------------------------
// Check whether a cube in frustum, if total cube in frustum then 
// completely_contained will be set TRUE.
//----------------------------------------------------------------------------
BOOL FRUSTUM::check_cube(float x_center, float y_center, float z_center, 
                         
float radius, 
                         BOOL* completely_contained)
{
    DWORD num_points_in_frustum = 0;

    
// count the number of points inside the frustum
    for(short i = 0; i < 6; i++)
    {
        DWORD count = 8;
        BOOL in_all_planes = TRUE;

        
// test all eight points against plane

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center - radius, y_center - radius, z_center - radius)) < 0.0f)
        {
            in_all_planes = FALSE;
            count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center + radius, y_center - radius, z_center - radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center - radius, y_center + radius, z_center - radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center + radius, y_center + radius, z_center - radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center - radius, y_center - radius, z_center + radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center + radius, y_center - radius, z_center + radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center - radius, y_center + radius, z_center + radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center + radius, y_center + radius, z_center + radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
// if none contained, return FALSE.
        if(count == 0)
            
return FALSE;

        
// update counter if they were all in front of plane.
        if(in_all_planes)
            ++num_points_in_frustum;
    }

    
// store BOOL flag if completely contained
    if(completely_contained)
        *completely_contained = (num_points_in_frustum == 6);

    
return TRUE;
}

//----------------------------------------------------------------------------
// Check whether a rectangle is in frustum, if total in then completely_contained
// will be set TRUE.
//----------------------------------------------------------------------------
BOOL FRUSTUM::check_rectangle(float x_center, float y_center, float z_center, 
                              
float x_radius, float y_radius, float z_radius, 
                              BOOL* completely_contained)
{
    DWORD num_points_in_frustum = 0;

    
// count the number of points inside the frustum
    for(short i = 0; i < 6; i++) 
    {
        DWORD count = 8;
        BOOL  in_all_planes = TRUE;
        
        
// Test all eight points against plane

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center - x_radius, y_center - y_radius, z_center - z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center + x_radius, y_center - y_radius, z_center - z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center - x_radius, y_center + y_radius, z_center - z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center + x_radius, y_center + y_radius, z_center - z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center - x_radius, y_center - y_radius, z_center + z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center + x_radius, y_center - y_radius, z_center + z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center - x_radius, y_center + y_radius, z_center + z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], 
            &D3DXVECTOR3(x_center + x_radius, y_center + y_radius, z_center + z_radius)) < 0.0f) 
        {
          in_all_planes = FALSE;
          count--;
        }

        
// If none contained, return FALSE
        if(count == 0)
          
return FALSE;

        
// Update counter if they were all in front of plane
        if(in_all_planes)
            ++num_points_in_frustum;
    }

    
// Store BOOL flag if completely contained
    if(completely_contained)
        *completely_contained = (num_points_in_frustum == 6);

    
return TRUE;
}

//----------------------------------------------------------------------------
// Check whether a sphere is in frustum. 
//----------------------------------------------------------------------------
BOOL FRUSTUM::check_sphere(float x_center, float y_center, float z_center, 
                           
float radius)
{
    
// make sure radius is in frustum
    for(short i = 0; i < 6; i++)
    {
        
if(D3DXPlaneDotCoord(&m_planes[i], &D3DXVECTOR3(x_center, y_center, z_center)) < -radius)
            
return FALSE;
    }

    
return TRUE;
}

测试代码:
/************************************************************************************
PURPOSE:
    frustum test.
************************************************************************************/


#include "core_common.h"
#include "core_framework.h"
#include "core_graphics.h"
#include "core_input.h"
#include "frustum.h"

#define MAX_OBJECTS 256

class APP : public FRAMEWORK
{
public:
    BOOL init()
    {              
        
if(! create_display(g_hwnd, get_client_width(g_hwnd), get_client_height(g_hwnd), 16, TRUE, TRUE))
            
return FALSE;

        set_perspective(D3DX_PI / 4, 1.3333f, 1.0f, 10000.0f);

        
// create font
        m_font.create("Arial", 16, TRUE, FALSE);

        
// initialize input and input device
        m_input.create(g_hwnd, get_window_inst());        
        m_mouse.create(&m_input, MOUSE, TRUE);

        
// load mesh
        if(! m_mesh.load("..\\Data\\Yodan.x", "..\\Data\\"))
            
return FALSE;

        
for(short i = 0; i < MAX_OBJECTS; i++)
        {
            m_objects[i].create(&m_mesh);

            m_objects[i].move((
float) (rand() % 4000) - 2000.0f, 0.0f, (float) (rand() % 4000) - 2000.0f);
        }

        
return TRUE;
    }

    BOOL frame()
    {
        
// read input device data
        m_mouse.read();

        
// position camera and rotate based on mouse position

        m_camera.move(0.0f, 100.0f, 0.0f);

        
// m_mouse.get_y_delta():
        //      get mouse's relative x movement coordinate.
        //
        // m_mouse.get_x_delta():
        //      get mouse's relative y movement coordinate.

        m_camera.rotate_rel(m_mouse.get_y_delta() / 200.0f, m_mouse.get_x_delta() / 200.0f, 0.0f);

        
// set view transform matrix
        g_d3d_device->SetTransform(D3DTS_VIEW, m_camera.get_view_matrix());

        
// render everything
        clear_display(D3DCOLOR_RGBA(0, 64, 128, 255), 1.0f);

        
// begin render now
        if(SUCCEEDED(g_d3d_device->BeginScene()))
        {
            FRUSTUM frustum;
            frustum.create(0.0f);

            
long num_drawn = 0;

            
// render each object in frustum
            for(short i = 0; i < MAX_OBJECTS; i++)\
            {
                
float radius;

                m_objects[i].get_bounds(NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, &radius);

                
if(frustum.check_sphere(m_objects[i].get_x_pos(), m_objects[i].get_y_pos(), m_objects[i].get_z_pos(),
                                        radius))
                {
                    m_objects[i].render();
                    num_drawn++;
                }      
            }               

            
char stats[128];

            
// display statistics
            sprintf(stats, "%lu of 256 objects drawn.", num_drawn);
            m_font.draw(stats, 0, 0, 400, 100, 0xFFFFFFFF, DT_LEFT | DT_TOP);

            g_d3d_device->EndScene();            
        }

        present_display();        

        
return TRUE;
    }

    BOOL shutdown()
    {
        
return TRUE;
    }

private:
    CAMERA          m_camera;
    FONT            m_font;

    INPUT           m_input;    
    INPUT_DEVICE    m_mouse;

    MESH            m_mesh;
    OBJECT          m_objects[MAX_OBJECTS];
};

int WINAPI WinMain(HINSTANCE inst, HINSTANCE, LPSTR cmd_line, int cmd_show)
{
    DWORD client_width  = 640;
    DWORD client_height = 480;
    DWORD x_pos = (get_screen_width()  - client_width) / 2;
    DWORD y_pos = (get_screen_height() - client_height) / 4;

    
if(! build_window(inst, "frustum_class", "frustum test", 
                      WS_BORDER | WS_CAPTION | WS_MINIMIZEBOX | WS_SYSMENU,
                      x_pos, y_pos, client_width, client_height))
    {
        
return -1;
    }

    APP app;
    app.run();

    
return 0;
}
 

posted on 2007-10-19 20:07 lovedday 阅读(617) 评论(0)  编辑 收藏 引用


只有注册用户登录后才能发表评论。
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理


公告

导航

统计

常用链接

随笔分类(178)

3D游戏编程相关链接

搜索

最新评论