VC++游戏开发随记之四十四.docx

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VC++游戏开发随记之四十四

Vc++2010游戏开发笔记四十四浅墨DirectX教程十二网格模型和X文件使用面面观

在本篇文章中，我们一起详细探索了Direct3D网格相关的知识，对当前两款主流的三维建模软件（3DSMax和Maya）进行了介绍，了解了如何从3DSMax中导出X文件，以及如何从X文件加载三维模型到DirectX游戏程序中。

文章最后，我们依旧配了一个比较好玩的demo来让大家对本篇文章所学的知识融会贯通，最后提供了这个demo详细注释的源代码下载。

首先我们复习一个之前讲过的概念。

在计算机所描绘的3D世界中，所有的物体模型（如树木，人物，山峦）都是通过多边形网格来逼近表示的，就像这幅DOTA中的英雄幻影刺客（PA）的对比图一样：

幻影刺客镇文~嗯，我们开讲~

 一、网格模型技术的前生今世

网格模型是一种将物体模型的顶点数据、纹理、材质等信息存储在一个外部文件中的3D物体模型。

对于那些简单的图元描述的图形，比如点，线，三角形等等，我们可以通过写代码指定顶点数据，索引数据，法线向量，纹理和材质等等信息。

但对于复杂的3D物体的话，采用这种方式显然是不现实的。

因此，Direct3D提供了一种称作网格模型的技术，可以从各种特定的文件格式中读取和绘制3D图形，极大地方便了游戏的开发。

使用网格模型最普遍的方式是从外部的3D模型文件中加载一个网格。

而这些3D模型通常都是由3D建模软件生成的，比较复杂的网格数据。

目前市面上主流的3D建模软件有3DSMax和Maya。

而目前流行的3D模型文件格式有.3ds、.max、.obj以及.mb。

其中.3ds、.max为3DSMax常用的格式，.mb为Maya常用的格式，而.obj为3DSMax和Maya通用的文件格式。

 二、认识三维建模软件

再不厌其烦地说一遍，我们在通常的三维游戏开发中，常常要涉及到非常复杂的三维物体数据模型，如果用我们之前讲的知识，顶点缓存索引缓存，通过写代码来构造这些三维模型，显然是不合实际的。

这些复杂物体的模型通常需要利用专业的三维建模软件来制作。

目前市面上主流的3D建模软件有3DSMax和Maya。

这两款在三维建模行业作为竞争对手的软件，目前同为Autodesk公司所有，这倒是有些令人匪夷所思。

下面我们先来分别介绍一下当前市场上主流的三维建模软件（当然，不仅仅是用于三维建模这么简单）3DSMax和Maya。

Ⅰ、3DSMax软件简介

3DStudioMax，常简称为3dsMax或MAX，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。

其前身是基于DOS操作系统的3DStudio系列软件，最新版本是2012。

在WindowsNT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。

3DStudioMax+WindowsNT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首选开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如X战警II，最后的武士等。

3dsMax软件截图：

Ⅱ、Maya软件简介

Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。

Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。

Maya软件截图：

 Ⅲ、Maya和3dsMax的区别与联系

MAYA和3dMax都是高端3D软件，两者之间都有很多相同的功能，像创建模型，渲染材质，动画制作等等.但就运用实际情况而言,Max更加适合于游戏，建筑学，室内设计等等，而MAYA可以说是专门为影视特效而生的一款软件，这也是当初Alias设计MAYA的意图.MAYA在如角色动画/运动学模拟/以及完美的材质系统,使得MAYA所创造出来的3维效果如此逼真，可以说全世界的电影特效工作室都必须用到MAYA

MAYA的用户界面也比3dsmax要人性化点，Maya是Alias|Wavefront（2003年7月更名为Alias）公司的产品，作为三维动画软件的后起之秀，深受业界欢迎和钟爱。

MAYA软件应用主要是动画片制作、电影制作、电视栏目包装、电视广告、游戏动画制作等。

3dsmax软件应用主要是动画片制作、游戏动画制作、建筑效果图、建筑动画等。

MAYA的基础层次更高，3dsmax属于普及型三维软件，有条件当然学MAYA。

Maya的CG功能十分全面，建模、粒子系统、毛发生成、植物创建、衣料仿真等等。

可以说，当3dsmax用户匆忙地寻找第三方插件时，Maya用户已经可以早早地安心工作了。

可以说，从建模到动画，到速度，Maya都非常出色。

Maya主要是为了影视应用而研发的。

3dMAX和Maya都是功能强大的三维制作软件，各有很大优点，但是，不同的行业用不同的软件会让制作比较轻松，所以说，3dMAX和Maya究竟哪个好，哪个更好用与所从事的行业有着一定联系。

3dMAX在建筑动画效果上要强于Maya，而Maya在影视动画上又略胜于3dmax，两款软件没有太大的本质性区别，只是看个人掌握哪个软件比较顺手罢了。

目前，业内已开始对软件使用做了一些细分。

3dmax主要用来做建筑，国内多数公司喜欢拿他做游戏，附带着可以做影视动画，建模比较方便。

Maya主要用来做影视动画，在动画和动力学模块上很强大，国内不少游戏公司慢慢将max转Maya了。

其他的栏目包装，广告等两者都可用到。

最终没有谁好谁坏之分，只有用处不同，两软件都是相通的。

以前国内学Maya的不多，因为没有中文版，教程也少，现在不一样了，教程也是不少了。

3dMAX和Maya各有其优势，用户可以根据自身的项目需求自主选择软件，其最大的区别就是3dMAX可以不费力气得到你想要的东西，Maya可能要花很多精力但是可以做出随心所欲的东西，灵活性要强。

Maya和3dsMax都可以做出如下效果（虽然这些模型本身是3dsMax做出来的）：

擎天柱

大黄蜂

好了，认识到3D制作软件的神奇了，下面我们对本文的主角——X文件来一个介绍。

三、对X文件的认识

 在Direct3D中，我们一般都采用.X文件来存储网格数据。

X文件格式是微软定义的3D模式文件格式，其中包括网格的纹理，动画以及用户定义对象的一些数据等。

需要注意的是，.X文件通常并未存储具体的纹理数据，它只包含纹理贴图的文件名，所以我们常常会发现,X文件会和一些图片文件比如.BMP、.DDS一同出没，放在一起，比如本次demo中我们使用的初音模型，除了.X文件本身miki.X之外，还有数十张BMP位图纹理图片配合着miki.X。

 四、从3DSMax中导出.X文件方法详解

由于我们是初次接触三维模型文件的载入，当然得先学走，也就是先学Direct3D自带的.X模型文件的载入和使用，.X文件作为微软定义的3D模式文件格式，Direct3D的默认三维模型格式，Direct3D自然对其有着非常好的支持度，有大量的函数辅助着.X文件的使用。

至于学到后头了，我们就可以通过一些代码的编写（或者说使用游戏引擎的时候），直接在Direct3D中使用3ds、.max、.obj以及.mb等主流三维建模软件本身的文件。

不过现在我们作为初学者，当前掌握好.X模型文件使用的各方各面，就能应付绝大多数场合了。

想要从3DSMax中导出.X文件，简单来说，有三个要素，我们分别来详细说一说。

第一个要素，当然是3DSMax软件的下载和安装。

浅墨目前安装的是3DSMax2012的32位版。

大家可以XX一下，下载并安装，至于软件的破解，网上教程很多，这里就不具体讲了。

第二个要素，Panda插件的下载和配置。

这个Panda插件熟话说就是能让3DSMax支持导出.X格式文件的一个插件。

通常我们在3DSMax中打开一个3D模型后，点左上角的【主菜单

】->【导出】之后，在弹出的导出选项框中并没有我们想要的.X文件。

所以我们需要下载并配置一下与我们3DSMax相对应的Panda插件，来让导出选项中有我们的.X文件，这样才能完成3DS中的模型到.X文件的导出。

以便我们在我们的DirectX游戏程序中通过.X文件来载入好看的三维模型。

3DSMax2012版本的Panda插件浅墨已经为大家准备好了，链接如下：

点击转到下载页面

下载之后，打开压缩包，把里面的对应安装版本位数的dle文件（32位对应X86字样，64位对应X64字样）放到3dsMax安装目录下的plugins之中，然后重启3dsMax即可。

例如浅墨自己的3dsMax2012安装在D盘的D:

\ProgramFiles\Autodesk\目录之下，那么对应的就在D:

\ProgramFiles\Autodesk\3dsMax2012\plugins目录中添加dle插件文件，如图：

然后，重启一下3DSmax2012，我们就可以发现，导出选项中有了X文件导出项了。

第三个要素，也就是导出X文件的具体步骤了。

首先，正所谓巧妇难为无米之炊，我们需要有一个导出的对象，也就是一个三维的模型。

模型嘛，可以自己用3dsMax现场做（想做出个像模像样的模型一时半会儿显然不现实，而且这一般都是美工童鞋的工作，我们可是写程序的筒子们），也可以自己去网上下载，这里推荐一个论坛，有大量的3D模型资源：

Max用的是.max，而Maya用的是.mb，而另外一种.obj是万金油格式，3dsMax和Maya两者都可用，所以想在3dsMax与Maya之间通用的话，就用.obj）

好了，继续讲，我们下载好了Dota英雄幻影刺客的.max模型，解压缩包，点击HeroWarden.max模型文件，于是就打开了这个模型，如图。

然后，就像之前提到的，点击左上角的【主菜单

】->【导出】。

如图：

这时就会弹出一个【选择要导出的文件】对话框。

在弹出的这个对话框的【保存类型】中选择【PandaDirectX（*.X）】，然后自己取一个文件名（这里我们取名Warden，魔兽3中幻影刺客模型所对应的人物名称——守望者），设定好保存的路径，点【保存】。

如图。

然后会弹出一个名为【PandaSoftDirectXExporter】的窗口，在里面我们可以进行一些导出模型参数的设定和修改。

如下：

如果没有什么需要特殊设置的，点【确定】就行了。

 然后经过3dsMax的处理，我们就发现在我们设定的保存路径下多了.X文件以及配套的纹理了。

这样，如果我们想要在我们写的游戏程序中使用这个幻影刺客（守望者）的三维模型，把这两个文件一起放到我们工程中相应的地方就可以了。

另外提一点，Maya中可以用cvXporter插件来导出X文件，对应于3dsMax中的Panda插件。

 之前讲了那么多无非是在为.X文件的诞生造势，下面就开始隆重介绍如何在Direct3D程序中载入X文件的具体知识吧~

 而想利用.X文件来在游戏程序中载入三维模型的话，首先就需要将.X文件中的各种数据分别加载到内存中，而这些数据主要包括顶点数据、材质数据和纹理数据等等。

首先，我们需要介绍一下与网格模型相关的一个重要的接口——ID3DXMESH。

 五、网格模型接口ID3DXMESH

在Direct3D中，微软为我们提供了ID3DXMesh接口表示网格，这个接口继承自ID3DXBaseMesh接口。

网格模型接口ID3DXMesh实际上是三维物体的顶点缓存的集合，他将为我们创建顶点缓存、定义灵活顶点格式和绘制顶点缓冲区等功能封装在一个COM对象中，这样复杂三维物体的绘制就显得非常简便了。

其中，ID3DXMESH接口中的D3DXCreateMesh（）可用于创建一个Direct3D网格模型对象，我们可以在MSDN中查到该函数声明是这样的：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.HRESULT D3DXCreateMesh（  

2. _In_   DWORD NumFaces,  

3. _In_   DWORD NumVertices,  

4. _In_   DWORD Options,  

5. _In_   const LPD3DVERTEXELEMENT9*pDeclaration,  

6. _In_   LPDIRECT3DDEVICE9pD3DDevice,  

7. _Out_  LPD3DXMESH *ppMesh  

8.）;  

 然后开始介绍一下这个函数。

■第一个参数,DWORD类型的NumFaces,表示创建网格模型的多边形数目。

■第二个参数,DWORD类型的NumVertices，表示创建网格的顶点数目。

■第三个参数,DWORD类型的Options，表示创建网格时的附加选项，他的取值为D3DXMESH枚举体中的一个或者多个值。

这个枚举体定义如下：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.typedef enum D3DXMESH {  

2.  D3DXMESH_32BIT                   = 0x001,  

3.  D3DXMESH_DONOTCLIP               = 0x002,  

4.  D3DXMESH_POINTS                  = 0x004,  

5.  D3DXMESH_RTPATCHES               = 0x008,  

6.  D3DXMESH_NPATCHES                = 0x4000,  

7.  D3DXMESH_VB_SYSTEMMEM            = 0x010,  

8.  D3DXMESH_VB_MANAGED              = 0x020,  

9.  D3DXMESH_VB_WRITEONLY            = 0x040,  

10.  D3DXMESH_VB_DYNAMIC              = 0x080,  

11. D3DXMESH_VB_SOFTWAREPROCESSING   =0x8000,  

12.  D3DXMESH_IB_SYSTEMMEM            = 0x100,  

13.  D3DXMESH_IB_MANAGED              = 0x200,  

14.  D3DXMESH_IB_WRITEONLY            = 0x400,  

15.  D3DXMESH_IB_DYNAMIC              = 0x800,  

16. D3DXMESH_IB_SOFTWAREPROCESSING   =0x10000,  

17.  D3DXMESH_VB_SHARE                = 0x1000,  

18.  D3DXMESH_USEHWONLY               = 0x2000,  

19.  D3DXMESH_SYSTEMMEM               = 0x110,  

20.  D3DXMESH_MANAGED                 = 0x220,  

21.  D3DXMESH_WRITEONLY               = 0x440,  

22.  D3DXMESH_DYNAMIC                 = 0x880,  

23. D3DXMESH_SOFTWAREPROCESSING      =0x18000  

24.} D3DXMESH, *LPD3DXMESH;  

一般情况下，我们都把这个Options取为D3DXMESH_SYSTEMMEM或者D3DXMESH_MANAGED，表示对Direct3D顶点缓冲区和索引缓冲区使用D3DPOOL_SYSTEMMEM或者D3DPOOL_MANAGED内存。

■第四个参数,constLPD3DVERTEXELEMENT9类型的*pDeclaration，表示顶点包含哪些信息。

这个参数的作用类似于我们之间一直在用的灵活顶点格式（FVF），表示顶点包含了哪些具体数据，但是它却高于灵活顶点格式。

它的类型LPD3DVERTEXELEMENT9表示顶点元素，主要用于我们来没讲到的可编程渲染流水线之中，在此我们暂且不用去多做考虑。

■第五个参数,LPDIRECT3DDEVICE9类型的pD3DDevice，就是我们的金钥匙，Direct3D设备的指针了。

■第六个参数,LPD3DXMESH类型的*ppMesh，指向我们创建好的网格模型对象指针的地址，用于返回创建好的网格模型对象。

可以说我们调用D3DXCreateMesh就是为了创建并得到这个指针地址。

后面关于我们创建好的网格模型的访问，都靠这个ppMesh参数了。

 需要注意的是，这个创建好网格模型对象的D3DXCreateMesh函数我们通常很少直接去用它，而且直接用它往往也意义不大。

它总是“真人不露相”，被封装在了其他Direct3D函数之中，默默地为我们服务。

介绍完网格模型接口ID3DXMESH相关的知识，下面就来看看从X文件载入模型的具体步骤。

 六、X文件模型载入三步曲

 Ⅰ.三步曲之一：

通过.X文件加载网格模型

 上面讲到了D3DXCreateMesh函数很少去直接应用，因为我们常常都是通过载入.X文件来生成网格模型的，用到的函数是D3DXLoadMeshFromX。

我们可以在MSDN中查到这个函数的声明如下：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.HRESULT D3DXLoadMeshFromX（  

2.  _In_   LPCTSTR pFilename,  

3.  _In_   DWORD Options,  

4.  _In_   LPDIRECT3DDEVICE9 pD3DDevice,  

5.  _Out_  LPD3DXBUFFER *ppAdjacency,  

6.  _Out_  LPD3DXBUFFER *ppMaterials,  

7.  _Out_  LPD3DXBUFFER *ppEffectInstances,  

8.  _Out_  DWORD *pNumMaterials,  

9.  _Out_  LPD3DXMESH *ppMesh  

10.）;  

■第一个参数,LPCTSTR类型的pFilename，显然就是一个指向我们需要加载的.X文件的磁盘路径和文件名的字符串了。

■第二个参数,DWORD类型的Options，表示创建网格时的附加选项，他的取值为D3DXMESH枚举体中的一个或者多个值。

这个参数我们刚才在讲D3DXCreateMesh时已经讲过了，具体参看D3DXCreateMesh的第三个参数，在这里就不赘述了。

■第三个参数，LPDIRECT3DDEVICE9类型的pD3DDevice，也就是我们的金钥匙，Direct3D设备的指针。

■第四个参数，LPD3DXBUFFER类型的*ppAdjacency，用于保存加载网格的邻接信息，也就是包含每个多边形周围的多边形信息的缓冲区的内存地址。

■第五个参数，LPD3DXBUFFER类型的*ppMaterials，用于保存网格的所有子集的材质，指向用于存储模型材质和纹理文件名的缓冲区的地址，而材质的数目存在之后第七个参数pNumMaterials中了。

■第六个参数，LPD3DXBUFFER类型的*ppEffectInstances，用于存储网格模型的特殊效果，指向用于存储模型效果实例的缓冲区的内存地址，这个参数通常设为NULL就可以了。

■第七个参数，DWORD类型的*pNumMaterials，它配合着第五个参数，用于存储所有子集材质的数目。

■第八个参数，LPD3DXMESH类型的*ppMesh，指向我们从文件生成的Direct3D网格模型指针的地址。

可以说我们调用D3DXLoadMeshFromX就是为了从文件加载X文件的模型信息并进行模型的创建，从而能得到这个指向创建好的模型的指针地址。

后面关于我们创建好的网格模型的访问，都靠这个ppMesh参数了。

我们应该可以发现，在上面我们的D3DXLoadMeshFromX函数中引入了一个新的Direct3D类型，他就是LPD3DXBUFFER。

LPD3DXBUFFER因数据操作的方便性而诞生，我们称它为泛型数据结构。

它的好处是可以存储顶点位置坐标、材质、纹理等多种类型的Direct3D数据，而不必对每种数据都去声明一种函数接口类型。

可使用接口函数ID3DXBuffer:

:

GetBufferPointer（）获取缓冲区中的数据，使用ID3DXBuffer:

:

GetBufferSize（）获得缓冲区数据大小、这两个接口函数的声明如下：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.LPVOID GetBufferPointer（）;  

2.DWORD GetBufferSize（）;  

没错，这就是原型声明，因为这两个函数都没有参数，所以他们的身子显得非常单薄。

比如，我们要从网格模型中提取材质属性和纹理文件名，那么代码就是像这样写：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.D3DXMATERIAL *pMtrls =（D3DXMATERIAL*）pMtrlBuffer->GetBufferPointer（）;  

Ⅱ.三步曲之二：

载入材质和纹理

如果之前的D3DXLoadMeshFromX函数调用成功的话，那么参数ppMaterials就会获得.X文件中三维模型的材质和纹理等信息，而pNumMaterials参数就会获得材质的数目。

X文件中的材质信息是以D3DXMATERIAL结构类型的数组形式储存的。

其中，该结构定义了D3DMATERIAL9结构类型的成员和一个指向以NULL结尾的字符串指针，而该字符串用于指定与网格子集相关的纹理贴图文件名。

我们可以在MSDN中查到D3DXMATERIAL结构体的定义如下：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.typedef struct D3DXMATERIAL {  

2.  D3DMATERIAL9 MatD3D;   //材质信息  

3.  LPSTR        pTextureFilename; //纹理贴图文件  

4.} D3DXMATERIAL, *LPD3DXMATERIAL;  

当我们加载X文件后，需要遍历整个D3DXMATERIAL结构类型的数组，用于取出保存在ID3DXBuffer接口对象中的材质信息。

由于X文件中并未存储具体的纹理数据，它只包含纹理贴图的文件名，因此需要我们自己根据该文件名创建相应的纹理对象。

就像这样：

[cpp] viewplaincopyprint?

1.// 从X文件中加载网格数据  

2.  LPD3DXBUFFER pAdjBuffer  = NULL;  

3.  LPD3DXBUFFER pMtrlBuffer =NULL;  

4.   

5.