Projektion mit Direct3D berechnen

[oXmoX]

Hallo!

Ich möchte mit Direct3D einen 2D-Schriftzug auf dem Bildschirm genau dort zeichnen, wo sich die Kante eines Würfels befindet.

Hier erstmal mein Quellcode

Code:

unit RendererD3D; 

interface 

uses 
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, 
  Direct3D8, d3dx8, ExtCtrls, ComCtrls; 

const 
  Pi180      = Pi/180.0; 
  Fovy       = Pi/4;      // Öffnungswinkel des Sichtkegels (Field of view) 
  ViewDist   = 15;        // Abstand des Betrachters vom Nullpunkt 
  ViewHeight = 5;         // Höhe des Betrachters 
  Delta      = 0.01;      // Winkelinkrement für Animation 

  CubeCount  = 36; 

type 
  TMyVertex = record 
    x,y,z     : single; 
    color     : dword; 
    end; 

  // Vertexliste für Würfel 
  TCube = array [0..CubeCount-1] of TMyVertex; 

const 
  D3D8T_CUSTOMVERTEX =D3DFVF_XYZ or D3DFVF_DIFFUSE; 

  // Standardwürfel (Seitenlänge 2) 
  NormCube : TCube = ( 
    (x :-1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $000000FF),  // Vorn 
    (x :-1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $000000FF), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $000000FF), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $000000FF), 
    (x : 1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $000000FF), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $000000FF), 

    (x :-1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $00FF00FF),  // Links 
    (x :-1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $00FF00FF), 
    (x :-1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $00FF00FF), 
    (x :-1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $00FF00FF), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $00FF00FF), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $00FF00FF), 

    (x : 1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $0000FF00),  // Hinten 
    (x : 1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $0000FF00), 
    (x :-1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $0000FF00), 
    (x :-1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $0000FF00), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $0000FF00), 
    (x : 1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $0000FF00), 

    (x : 1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $0000FFFF),  // Rechts 
    (x : 1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $0000FFFF), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $0000FFFF), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $0000FFFF), 
    (x : 1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $0000FFFF), 
    (x : 1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $0000FFFF), 

    (x :-1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $00FF0000),  // Oben 
    (x :-1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $00FF0000), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $00FF0000), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z : 1.0; color : $00FF0000), 
    (x : 1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $00FF0000), 
    (x :-1.0; y : 1.0; z :-1.0; color : $00FF0000), 

    (x : 1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $00FFFF00),  // Unten 
    (x : 1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $00FFFF00), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $00FFFF00), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z : 1.0; color : $00FFFF00), 
    (x :-1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $00FFFF00), 
    (x : 1.0; y :-1.0; z :-1.0; color : $00FFFF00)); 

type 
  TRendererD3D = class 
    procedure StartScene(Handle: HWND); 
    procedure StopScene; 
  private 
    lpd3d            : IDIRECT3D8; 
    lpd3ddevice      : IDirect3DDevice8; 
    D3dDevCaps       : TD3DCaps8; 

    // Vertexbuffer für Würfel 
    CubeVB : IDirect3DVertexBuffer8; 

    // Rotationswinkel für den Beobachter in Grad 
    RotY   : single  ; 

    HwVertexProcess, 
    FullScreen, 
    Animate          : boolean; 

    FFont:   TFont; 
    FDXFont: ID3DXFont; 

    procedure D3DInit(Handle: HWND); 
    procedure D3DShutdown; 
    procedure D3DInitScene; 
    procedure D3DKillScene; 
    procedure D3DRender; 
    procedure MyIdleHandler (Sender: TObject; var Done: Boolean); 
  public 
    constructor Create; 
  end; 

implementation 

constructor TRendererD3D.Create; 
begin 
  // Font erzeugen 
  Self.FFont := TFont.Create; 
  with Self.FFont do 
  begin 
    Style := [fsBold]; 
    Size  := 10; 
    Name  := 'Arial'; 
  end; 

  lpd3d:=nil; 
  lpd3ddevice:=nil; 
  CubeVB:=nil; 

  RotY:=0; 
  Animate:=false; 
  Application.OnIdle:= MyIdleHandler; 
  end; 

procedure TRendererD3D.D3DInit(Handle: HWND); 
var 
  hr    : HRESULT; 
  d3dpp : TD3DPRESENTPARAMETERS; 
  d3ddm : TD3DDISPLAYMODE; 
  vp    : integer; 
begin 
  lpd3d:=Direct3DCreate8(D3D_SDK_VERSION); 
  if(lpd3d=nil) then 
    raise Exception.Create('Fehler beim Erstellen von Direct3D!'); 

  // Setze zunächst alle D3DPRESENT_PARAMETERS auf 0 
  ZeroMemory(@d3dpp,sizeof(d3dpp)); 
  with d3dpp do begin 
    SwapEffect:=D3DSWAPEFFECT_DISCARD; 
    hDeviceWindow:=Handle;      // Dies ist unser HWND von TForm 

    // Wir brauche einen Z-Buffer also schalten wir ihn ein 
    EnableAutoDepthStencil := TRUE; 
    AutoDepthStencilFormat := D3DFMT_D16; 

    // Initialisieren des Backbuffers 
    Windowed:=not FullScreen; 

    hr:=lpd3d.GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT,d3ddm); 
    if failed(hr) then 
      raise Exception.Create('Fehler beim Ermitteln des Dislaymodes'); 
    BackBufferFormat := d3ddm.Format; 

  end; 

  // Hardware T&L? 
  hr:=lpd3d.GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL,D3dDevCaps); 
  if FAILED(hr) then 
    raise Exception.Create('Fehler beim Abfragen der DevCaps'); 
  HwVertexProcess:=D3dDevCaps.DevCaps and D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT <> 0; 

  if HwVertexProcess then vp:=D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING 
  else vp:=D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING; 

  //Erstellen des D3D-Device 
  hr:=lpd3d.CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, 
                         D3DDEVTYPE_HAL, 
                         Handle, 
                         vp, 
                         d3dpp, 
                         lpd3ddevice); 
  if FAILED(hr) then 
    raise Exception.Create('Fehler beim Erzeugen des 3D-Device'); 
  end; 

// *** D3DShutdown hier werden die Resourcen von D3D wieder freigegeben 
procedure TRendererD3D.D3DShutdown; 
begin 
  if assigned(lpd3ddevice) then lpd3ddevice:=nil; 
  if assigned(lpd3d) then lpd3d:=nil; 
  end; 

procedure TRendererD3D.D3DInitScene; 
var 
  hr            : HRESULT; 
  vbVertices    : pByte; 
  ProjMatrix    : TD3DXMATRIX; 

begin 
  HR := D3DXCreateFont(Self.lpd3ddevice, Self.FFont.Handle, Self.FDXFont); 
  if HR <> S_OK then 
    raise Exception.Create('Fehler beim Erzeugen des Font.'); 

  if assigned(lpd3ddevice) then with lpd3ddevice do begin 
    // Vertex Buffer für Würfel 
    hr:=CreateVertexBuffer (sizeof(TCube), 
                            D3DUSAGE_WRITEONLY,  // Nur Schreibzugriffe 
                            D3D8T_CUSTOMVERTEX,  // Unser Vertex 
                            D3DPOOL_MANAGED, 
                            CubeVB);             // Pointer zu unserem Buffer 

    if FAILED(hr) then 
      raise Exception.Create('Fehler beim Erstellen des Vertex Buffers'); 

    // Nun kopieren wir unsere Vertizes in den Buffer 
    // Wir müssen es zuvor mit Lock festhalten, um es bearbeiten zu können 
    with CubeVB do begin 
      hr:=Lock(0, // Offset, an dem wir beginnen 
               0, // Größe des locks ( 0 für alles ) 
               vbVertices, // Wenn erfolgreich dann hier ablegen 
               0); // sonstige Flags 
      if FAILED(hr) then 
        raise Exception.Create('Fehler beim Locken des Vertex-Buffers'); 
      // Hier wird der Vertexbuffer kopiert. 
      Move(NormCube,vbVertices^,SizeOf(TCube)); 
      // Und wieder loslassen 
      Unlock; 
      end; 

    // Lighting abschalten 
    SetRenderState(D3DRS_LIGHTING,0); 
    // Z-Buffer beim Rendern einschalten 
    SetRenderState(D3DRS_ZENABLE,D3DZB_TRUE); 

    // Erstelle eine Projektionsmatrix 
    D3DXMatrixPerspectiveFovLH(ProjMatrix,  // Resultierende Matrix 
                               Fovy,        // Öffnungswinkel des Sichtkegels 
                               640/480,     // Seitenverhältnis der Ansicht 
                               1.0,         // Mindeste Nähe 
                               1000.0);     // Maximal sichtbare Entfernung 
    SetTransform(D3DTS_PROJECTION,ProjMatrix ); 
    end; 
  Animate:=true; 
  end; 

procedure TRendererD3D.D3DKillScene; 
begin 
  CubeVB:=nil; 
  end; 

// Rendern der Szene 
procedure TRendererD3D.D3DRender; 
var 
  WorldMatrix, 
  ViewMatrix, 
  ProjMatrix, 
  TempMatrix     : TD3DXMATRIX; 
  WorldPoint     : TD3DXVector3; 
  ScrnPoint      : TD3DXVector4; 
  TXTRect        : TRect; 
begin 
  RotY:=RotY+Delta;    // Rotation des Beobachters 

  if assigned(lpd3ddevice) then with lpd3ddevice do begin 
    Clear(0,           // Wieviel Rechtecke löschen? 0 Löscht alle 
          nil,         // Pointer zu den Rechtecken. nil = Ganzer Bildschirm 
          D3DCLEAR_TARGET or D3DCLEAR_ZBUFFER, 
          D3DCOLOR_XRGB(0,0,0), //Hintergrundfarbe schwarz 
          1,           // Lösche ZBuffer ( Wir haben momentan noch keinen ) 
          0 ); 

    if SUCCEEDED(BeginScene) then begin 

      D3DXMatrixLookAtLH (ViewMatrix,D3DXVECTOR3(ViewDist*sin(Pi180*RotY), 
                                                 ViewHeight, 
                                                 ViewDist*cos(Pi180*RotY)), 
                                     D3DXVECTOR3(0.0,0.0,0.0), 
                                     D3DXVECTOR3(0.0,1.0,0.0)); 

      SetTransform(D3DTS_VIEW,ViewMatrix); 

      // Vertex Typ einstellen 
      SetVertexShader(D3D8T_CUSTOMVERTEX); 

      // Stream auf Vertexbuffer für Würfel setzen 
      SetStreamSource(0,CubeVB,sizeof(TMyVertex)); 

      SetRenderState(D3DRS_CULLMODE,D3DCULL_CCW); 
      // Setze die Welt-Matrix für die Kiste etwas nach oben 
      D3DXMatrixTranslation(WorldMatrix,0,0,0); 
      SetTransform(D3DTS_WORLD,WorldMatrix); 

      // Zeichnen der Kiste 
      DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST,0,12); 
      EndScene; 
    end; 

// Hier wird die Beschriftung gezeichnet ======================================= 

    GetTransform(D3DTS_WORLD, WorldMatrix); 
    GetTransform(D3DTS_PROJECTION, ProjMatrix); 
    GetTransform(D3DTS_VIEW,       ViewMatrix); 

    D3DXMatrixMultiply(TempMatrix, WorldMatrix, ViewMatrix); 
    D3DXMatrixMultiply(TempMatrix, TempMatrix,  ProjMatrix); 

    WorldPoint.x := NormCube[1].x; 
    WorldPoint.y := NormCube[1].y; 
    WorldPoint.z := NormCube[1].z; 
    D3DXVec3Transform(ScrnPoint, WorldPoint, TempMatrix); 

    TxtRect := Rect(Round(ScrnPoint.x), Round(ScrnPoint.y), 0, 0); 
    Self.FDXFont.DrawTextA('Hallo', -1, TxtRect, DT_CALCRECT, 0); 
    Self.FDXFont.DrawTextA('Hallo', -1, TxtRect, DT_LEFT, $FFFFFFFF); 

    SetRenderState(D3DRS_ALPHATESTENABLE, 1); 
    SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, D3DZB_TRUE); 

// ============================================================================= 

    // Zeige Resultate auf dem Bildschirm 
    Present(nil,nil,0,nil); 
  end; 
end; 

procedure TRendererD3D.StartScene(Handle: HWND); 
begin 
  D3DInit(Handle); 
  D3DInitScene; 
  D3DRender; 
end; 

procedure TRendererD3D.StopScene; 
begin 
  D3DKillScene; 
  D3DShutdown; 
end; 

procedure TRendererD3D.MyIdleHandler (Sender: TObject; var Done: Boolean); 
begin 
  if Animate then D3DRender; 
  Done:=false; 
end; 

end.

Leider funktioniert das ganze nicht so, wie ich mir das vorstelle. Der Schirftzug "Hallo" irgendowo im oberen linken Fenster-Bereich gezeichnet ...und nicht etwa auf der Würfelkante.

Dabei müsste ich doch die Bildschirmkoordinaten rausbekommen, wenn ich

Wordlmatrix * Viewmatrix * Projektionmatrix

rechne, oder?

Gruß,
oXmoX

[marabu]

Hallo oXmoX,

eines vorneweg - ich habe keine Ahnung von Direct3D, aber ich habe früher selbst ein 2D segmentiertes Grafikpaket (in Anlehnung an GKS) implementiert.

Bist du sicher, dass die Matrix-Multiplikation matWorld * matView * matProjection so korrekt ist? Ich wäre es nicht - schon gar nicht in dieser Reihenfolge. Ich würde erwarten, dass du diese Multiplikation gar nicht ausführen musst, weil sie nach dem Setzen von matView und matProjection intern erledigt werden sollte. Meine Erwartung wäre, dass du die aktuelle matWorld (warum GetTransform? normal hast du die doch immer vorrätig...) mit der Verschiebung für deinen Text multiplizierst, danach SetTransform() und das war es. Aber vielleicht geht das mit D3D alles ganz anders.

Grüße vom marabu

[oXmoX]

Zitat von marabu:

Meine Erwartung wäre, dass du die aktuelle matWorld (warum GetTransform? normal hast du die doch immer vorrätig...) mit der Verschiebung für deinen Text multiplizierst, danach SetTransform() und das war es.

Hallo marabu,

durch die WordMatrix kann man natürlich Transformationen der 3D-Objekte bezüglich des World-Koordinatensystems vornehmen. Bei Text handelt es sich jedoch nicht um ein Objekt der "3D-Welt" und daher gibt man in der Funktion DrawTextA auch Bildschirmkoordinaten in Pixeln an, um diesen zu positionieren. Um aber von den Welt-Koordinaten des 3D-Objektes zu den Bildschirmkoordinaten zu kommen muss man die Multiplikation

Wordmatrix * Viewmatrix * Projektionmatrix

"manuell" ausführen und dann den Vektor der 3D-Koordinaten mit dieser Matrix transformaieren.

Ob die Reihenfolge der Multiplikation so stimmt, da bin ich mir auch nicht 100%ig sicher. Zumal mir jemand erzählt hat, dass es

Wordmatrix * Viewmatrix * Perspectivematrix

heißen müßte. Daher frage ich mich, ob Projektionmatrix = Perspectivematrix? Eine Perspectivematrix gibt es in D3D nicht .

Gruß,
oXmoX

[marabu]

Hast du das Tutorial von Microsoft schon mal angesehen?

marabu

[oXmoX]

Zitat von marabu:

Hast du das Tutorial von Microsoft schon mal angesehen?

marabu

Habs mir grad mal durchgesehen. Allerdings wird hier mit 3D-Text gearbeitet. Ich könnte natürlich auch einen 3D-Text verwenden und diesen dann immer frontal zur Kamera ausrichten und zusätzlich den Z-Test ausschalten, damit der Text immer im Vordergrund ist. Allerdings fände ich diese Lösung nicht so schön und möchte daher zunächst bei meinem 2D-Text bleiben.

Im Grunde will ich ja nur die Achsen eines Koordinaten-Systems mit "X", "Y", "Z" beschriften.

[barf00s]

man kann sich doch vom IDirect3D/Draw nen DC zurückgeben lassen und dann so ganz normal die GDI funktionen zur Textausgabe benutzen

[oXmoX]

Zitat von barf00s:

man kann sich doch vom IDirect3D/Draw nen DC zurückgeben lassen und dann so ganz normal die GDI funktionen zur Textausgabe benutzen

Klar, aber damit kann ich auch keine 3D-Weltkoordinaten auf 2D-Bildschirmkoordinaten Transformieren. Die Ausgabe des Textes ist ja nicht das Problem. Die korrekte Positionierung kriege ich nur nicht hin. Der Text soll quasi immer am Objekt kleben bleiben.