用DirectX实现多视图渲染
什么是多视图
一般的3D程序都只有一个视图，对应整个窗口的客户区。多视图就是在一个窗口中放置多个视图，以便从不同的角度观察模型或者场景。很多图形软件都有这个功能，比如大家熟知的3DMax就有四个视图，分别是前视图，左视图，顶视图和透视图。还有一些游戏引擎也有类似的Demo，比如irrlicht引擎中的SplitScreen就是用多视图实现的，如下图。
今天我们来看看如何用DirectX实现这种功能。多视图如何落实到DirectX中就是多个Viewport，当然也有其他方法，比如多个子窗口，每个子窗口对应一个swapchain，这种实现比较复杂，以后再说。现在先看多个Viewport的情况。那么到底什么是viewport呢？大家先看一下中文意思，一般翻译为视口。举个现实中的例子，假设你站在一个密封的房子里，这个房子只有一个很小的窗口，你现在就站在窗口前面，通过这个窗口你可以观察到外面的世界，那么这个窗口就相当于一个视口，而外面的世界就是3D中的场景。视口有以下几个属性，长度和宽度，为了确定窗口的位置，我们还需要一个左上角坐标。为了支持Z-Buffer，还需要两个深度值，分别是zMin, zMax，表示最小深度和最大深度。好了，这就是视口的定义。在D3D中，视口用下面的结构体来表示。
typedef struct D3DVIEWPORT9 {
DWORD X;
DWORD Y;
DWORD Width;
DWORD Height;
float MinZ;
float MaxZ;
} D3DVIEWPORT9, *LPD3DVIEWPORT9;
实现多个视口渲染需要以下几个步骤。
- 创建主窗口
- 将主窗口分割为四个区域
- 设置每个区域对应的视口并渲染
创建主窗口
WNDCLASSEX winClass ;
winClass.lpszClassName = "MultiViewports";
winClass.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
winClass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
winClass.lpfnWndProc = MsgProc;
winClass.hInstance = hInstance;
winClass.hIcon = NULL ;
winClass.hIconSm = NULL ;
winClass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW) ;
winClass.hbrBackground = NULL ;
winClass.lpszMenuName = NULL ;
winClass.cbClsExtra = 0;
winClass.cbWndExtra = 0;
RegisterClassEx (&winClass) ;
HWND hWnd = CreateWindowEx(NULL,
winClass.lpszClassName, // window class name
"MultiViewports", // window caption
WS_OVERLAPPEDWINDOW, // window style
32, // initial x position
32, // initial y position
600, // initial window width
600, // initial window height
NULL, // parent window handle
NULL, // window menu handle
hInstance, // program instance handle
NULL) ; // creation parameters
// Create window failed
if(hWnd == NULL)
{
MessageBoxA(hWnd, "Create Window failed!", "Error", 0) ;
return -1 ;
}
分割主窗口
我们将整个窗口的客户区分成四个部分，每个部分对应一个视口，窗口的尺寸可以通过GetClientRect函数获，得到窗口的尺寸后，将其分割为四部分，分别对应四个视口区域。如下图。这一步并没有实际的代码对应，而是在创建视口的时候完成的。如果窗口的左上角坐标是(x, y), 长宽分别是width和height，那么对应的四个视口分别是
viewport1 = {0, 0, width / 2, height / 2, 0.0f, 1.0f} ;
viewport2 = {width / 2, 0, width / 2, height / 2, 0.0f, 1.0f} ;
viewport3 = {0, height / 2, width / 2, height / 2, 0.0f, 1.0f} ;
viewport4 = {width / 2, height / 2, width / 2, height / 2, 0.0f, 1.0f} ;
设置视口并渲染
视口设置好以后，就可以进行绘制了，这里设置一个Draw函数，用来绘制每个视口中的场景，该函数有两个参数，第一个是待绘制的视口，第二个是视口的背景颜色。每设置一个视口，就调用这个函数一次。
void Draw(D3DVIEWPORT9* viewport, DWORD color)
{
g_pd3dDevice->SetViewport(viewport) ;
g_pd3dDevice->Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, color, 1.0f, 0 );
// Begin the scene
if( SUCCEEDED( g_pd3dDevice->BeginScene() ) )
{
// Draw teapot
g_pTeapotMesh->DrawSubset(0) ;
// End the scene
g_pd3dDevice->EndScene();
}
}
在D3D中可以通过函数SetViewport来设置viewport，设置完成以后要立即绘制该视口对应的场景，如果想将所有的视口设置完再统一绘制，那么后面的视口就会覆盖前面的，从而无法达到预期效果。注意Present函数每个frame调用一次即可，而不是每次设置viewport都调用，那样的话屏幕会闪烁。为了分别从不同角度观察模型，需要为每个视口单独设置camera，分别对应前视图，左视图，顶视图及透视图。
1. 设置前视图
// Setup camera, front view
D3DXVECTOR3 eyePt(0.0f, 0.0f, -5.0f) ;
D3DXVECTOR3 lookAt(0.0f, 0.0f, 0.0f) ;
D3DXVECTOR3 upVec(0.0f, 1.0f, 0.0f) ;
SetupCamera(&eyePt, &lookAt, &upVec) ;
// Draw top-left viewport
D3DVIEWPORT9 viewport1 = {0, 0, vpWidth, vpHeight, 0.0f, 1.0f} ;
Draw(&viewport1, 0xffff0000) ;
2. 设置左视图
// Setup camera, left view
eyePt = D3DXVECTOR3(-5.0f, 0.0f, 0.0f) ;
SetupCamera(&eyePt, &lookAt, &upVec) ;
// Draw top-right viewport
D3DVIEWPORT9 viewport2 = {vpWidth, 0, vpWidth, vpHeight, 0.0f, 1.0f} ;
Draw(&viewport2, 0xff00ff00) ;
3. 设置顶视图
// Setup camera, top view
eyePt = D3DXVECTOR3(0.0f, 5.0f, 0.0f) ;
upVec = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 1.0f) ;
SetupCamera(&eyePt, &lookAt, &upVec) ;
// Draw bottom-left viewport
D3DVIEWPORT9 viewport3 = {0, vpHeight, vpWidth, vpHeight, 0.0f, 1.0f} ;
Draw(&viewport3, 0xff0000ff) ;
4. 设置透视图
// Setup camera, perspective view
eyePt = D3DXVECTOR3(-3.0f, 3.0f, -3.0f) ;
upVec = D3DXVECTOR3(1.0f, 2.0f, 1.0f) ;
SetupCamera(&eyePt, &lookAt, &upVec) ;
// Draw bottom-right viewport
D3DVIEWPORT9 viewport4 = {vpWidth, vpHeight, vpWidth, vpHeight, 0.0f, 1.0f} ;
Draw(&viewport4, 0xffffff00) ;
渲染
// Present the back-buffer contents to the display
g_pd3dDevice->Present( NULL, NULL, NULL, NULL );
好了，看一下效果图
== THE END ==
Happy Coding!!!
