第八章索引缓冲

1、第八章：索引缓冲Introduction （序）这一章我们将学习一下关于索引缓冲的内容。首先，我们要改进一下CCuboid使它能支持索引缓冲。然后我们会创建一个类CTerrain，一个很简单的地形发生器。当我们的地形生成后，我们还会赋予它草的纹理，使它看起来更真实。What is an Index Buffer? （什么是索引缓冲）索引缓冲就是内存中的一块用于索引顶点的区域。不明白？接着看。当渲染场景时，DX会对每个顶点都进行许多计算，例如灯光、变幻等等，这样，运算量会很大。但是我们总是希望让DX做最少的运算以增加程序的效率，因此，我们需要把顶点的数目减到最少。这样，索引缓冲就派上用场了。举个

2、例子能更好地理解：假如我们想要绘制一个正方形，那末它需要由两个三角形来构成，总共6个顶点（用三角列）。但实际上4顶点就应当能确定一个正方形了（每角一个），用6个顶点是因为其中有2个顶点被重合（相同的值）了。因为我们有顶点重合了，所以用索引缓冲是一个好主意。它是这样工作的：首先我们在顶点缓冲中只定义4个顶点（每角一个），然后在索引缓冲中定义6个索引，每个索引都会映射顶点缓冲中的一个顶点。然后我们用索引缓冲中的索引来渲染三角形，那末实际上我们只用了4个顶点。下图（8.1）演示了所举的这个例子：Fig 8.1在上面的例子中，我们只用了4个顶点就定义了一个正方形，实际节约了2个顶点。注意索引缓冲中的顺

3、序是顺时针的，这是顶点被渲染的顺序。然后我们会像以前那样渲染场景，只不过这次除了顶点缓冲之外我们还用了索引缓冲。那末如果我们把这种方法应用到我们的立方体上面，我们就会节约12个顶点。不要说那并不多，想象一个有100个立方体的场景，我们在每一帧上都会节约1200个顶点呢！Implementing an Index Buffer in DirectX （在DX中实现索引缓冲）我们需要给CCuboid添加一个索引缓冲，要实现这个，我们需要添加如下代码：Step 1: Creating the Index Buffer （创建索引缓冲）首先，我们需要两个新的成员变量：一个LPDIRECT3DINDEX

4、BUFFER8型的m_pIndexBuffer，索引缓冲指针；一个DWORD变量m_dwNumOfIndices，对象（顶点）索引数目，在此为36（6个面X每面2个三角形X每个三角形3个顶点），构造函数会这样设置。我们还有一个新的模块CreateIndexBuffer，在构造函数中，我们会在设置顶点值之前调用它。使用索引缓冲的方法与使用顶点缓冲是类似的：首先我们创建索引缓冲并且得到它的指针（m_pIndexBuffer），然后我们临时地把36个顶点索引都保存到一个数组当中，然后锁定索引缓冲，最后把数组复制给它并解锁。LPDIRECT3DINDEXBUFFER8 m_pIndexBuffer;D

5、WORD m_dwNumOfIndices; bool CCuboid:CreateIndexBuffer() VOID* pBufferIndices; /Create the index buffer from our device if(FAILED(m_pD3DDevice->CreateIndexBuffer(m_dwNumOfIndices * sizeof(WORD), 0, D3DFMT_INDEX16, D3DPOOL_MANAGED, &m_pIndexBuffer) return false; /Set values for the index buffer

6、 WORD pIndices = 0, 1, 2, 3, 2, 1, /Top 4, 5, 6, 7, 6, 5, /Face 1 8, 9,10,11,10, 9, /Face 2 12,13,14,15,14,13, /Face 3 16,17,18,19,18,17, /Face 4 20,21,22,23,22,21; /Bottom /Get a pointer to the index buffer indices and lock the index buffer m_pIndexBuffer->Lock(0, m_dwNumOfIndices * sizeof(WORD)

7、, (BYTE*)&pBufferIndices, 0); /Copy our stored indices values into the index buffer memcpy(pBufferIndices, pIndices, m_dwNumOfIndices * sizeof(WORD); /Unlock the index buffer m_pIndexBuffer->Unlock(); return true; Step 2: Modify the Vertex Buffer （修改顶点缓冲）我们需要修改一下UpdateVertices模块。首先也是最主要的就是这回我

8、们只需要24个顶点，而不是36个。然后我们会像上一章那样初始化法线向量为0。此章的另一点不同就是我们将计算出三角形的共享顶点的均分法线（上一章我们只是把三角形的法线简单地相加，而没有均分），实际上我们并不真的需要对这个立方体这样做，目的只是想充当一个例子。在UpdateVertices中我们增添了两个新的指针pNumOfSharedPolygons和pSumVertexNormal，它们分别指向两个数组：一个WORD型的用于描述所有顶点周围的三角形数目（也就是几个三角形共享那个顶点）；另一个D3DVECTOR型的用于保存所有顶点的均分法线向量。接下来我们将计算出每个顶点的均分法线向量。在Upd

9、ateVertices中当我们初始化所有顶点之后，我们会有一个循环，索引缓冲中的所有的顶点索引都会通过它。循环将计算出每个三角形的法线、累加被引用的顶点的计数（保存在pNumOfSharedPolygons中，被引用的次数也就是周围的三角形数），还把得出的三角形法线向量加到它周围的三个顶点的法线向量上（由pSumVertexNormal保存，这样整个循环结束后就能得出所有顶点的法线向量了，只不过还没有均分）。然后，我们会根据每个顶点的引用计数（也就是几个三角形共享那个顶点）来计算出所有顶点的均分法线向量，接着我们会将它规格化，确保向量的x、y和z都能在0和1之间。最后，我们还得把得出的每个顶点

10、均分法线向量应用到对应的顶点上，然后像以往一样复制到顶点缓冲中。bool CCuboid:UpdateVertices() DWORD i; VOID* pVertices; WORD* pBufferIndices; D3DXVECTOR3 vNormal; DWORD dwVertex1; DWORD dwVertex2; DWORD dwVertex3; /Array holds how many times this vertex is shared WORD* pNumOfSharedPolygons = new WORDm_dwNumOfVertices; /Array holds

11、 sum of all face normals for shared vertex D3DVECTOR* pSumVertexNormal = new D3DVECTORm_dwNumOfVertices; /Clear memory for(i = 0; i < m_dwNumOfVertices; i+) pNumOfSharedPolygonsi = 0; pSumVertexNormali = D3DXVECTOR3(0,0,0); CUBOID_CUSTOMVERTEX cvVertices = /Top Face m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY +

12、(m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, /Vertex 0 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, /Vertex 1 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, /Vertex 2

13、m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, /Vertex 3 /Face 1 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, /Vertex 4 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.

14、0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, /Vertex 5 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, /Vertex 6 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, /Vertex 7 /Face 2 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY - (m_r

15、Height / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, /Vertex 8 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, /Vertex 9 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, /Vertex 10 m_r

16、X + (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, /Vertex 11 /Face 3 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, /Vertex 12 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0

17、f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, /Vertex 13 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, /Vertex 14 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, /Vertex 15 /Face 4 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY - (m

18、_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, /Vertex 16 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, /Vertex 17 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, /Vertex 18

19、 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY + (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, /Vertex 19 /Bottom Face m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, /Vertex 20 m_rX + (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth

20、/ 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, /Vertex 21 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ - (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, /Vertex 22 m_rX - (m_rWidth / 2), m_rY - (m_rHeight / 2), m_rZ + (m_rDepth / 2), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, /Vertex 23 ; /Get a pointer to the index b

21、uffer indices and lock the index buffer m_pIndexBuffer->Lock(0, m_dwNumOfIndices * sizeof(WORD), (BYTE*)&pBufferIndices, D3DLOCK_READONLY); /For each triangle, count the number of times each vertex is used and /add together the normals of faces that share a vertex for(i = 0; i < m_dwNumOfI

22、ndices; i += 3) dwVertex1 = pBufferIndicesi; dwVertex2 = pBufferIndicesi + 1; dwVertex3 = pBufferIndicesi + 2; vNormal = GetTriangeNormal(&D3DXVECTOR3(cvVerticesdwVertex1.x, cvVerticesdwVertex1.y, cvVerticesdwVertex1.z), &D3DXVECTOR3(cvVerticesdwVertex2.x, cvVerticesdwVertex2.y, cvVerticesdw

23、Vertex2.z), &D3DXVECTOR3(cvVerticesdwVertex3.x, cvVerticesdwVertex3.y, cvVerticesdwVertex3.z); pNumOfSharedPolygonsdwVertex1+; pNumOfSharedPolygonsdwVertex2+; pNumOfSharedPolygonsdwVertex3+; pSumVertexNormaldwVertex1.x += vNormal.x; pSumVertexNormaldwVertex1.y += vNormal.y; pSumVertexNormaldwVer

24、tex1.z += vNormal.z; pSumVertexNormaldwVertex2.x += vNormal.x; pSumVertexNormaldwVertex2.y += vNormal.y; pSumVertexNormaldwVertex2.z += vNormal.z; pSumVertexNormaldwVertex3.x += vNormal.x; pSumVertexNormaldwVertex3.y += vNormal.y; pSumVertexNormaldwVertex3.z += vNormal.z; /Unlock the index buffer m_

25、pIndexBuffer->Unlock(); /For each vertex, calculate and set the average normal for(i = 0; i < m_dwNumOfVertices; i+) vNormal.x = pSumVertexNormali.x / pNumOfSharedPolygonsi; vNormal.y = pSumVertexNormali.y / pNumOfSharedPolygonsi; vNormal.z = pSumVertexNormali.z / pNumOfSharedPolygonsi; D3DXVe

26、c3Normalize(&vNormal, &vNormal); cvVerticesi.nx = vNormal.x; cvVerticesi.ny = vNormal.y; cvVerticesi.nz = vNormal.z; /Get a pointer to the vertex buffer vertices and lock the vertex buffer if(FAILED(m_pVertexBuffer->Lock(0, sizeof(cvVertices), (BYTE*)&pVertices, 0) return false; /Copy

27、 our stored vertices values into the vertex buffer memcpy(pVertices, cvVertices, sizeof(cvVertices); /Unlock the vertex buffer m_pVertexBuffer->Unlock(); /Clean up delete pNumOfSharedPolygons; delete pSumVertexNormal; pNumOfSharedPolygons = NULL; pSumVertexNormal = NULL; return true;Step 3: Render （渲染）Render模块也相应地做了改动：首先，我们要通知DX我们要用索引缓冲来渲染三角形，所以我们得调用SetIndices并且把索引缓冲的指针给它；其次，我们要用DrawIndexedPrimitive代替原来的DrawPrimitive以支持用索引缓冲渲染三角形。/Select index bufferm_pD3DDevice->SetIndices(m_pIndexBuffer, 0);/Render polygon