3D绘图就是在 2维
计算机屏幕上创建 3维幻觉
我们为了做到这
点
使用了数学变换进行建模和处理图像本文将使你熟悉3D算法和概念
作为使用Direct3D创建和处理3D世界和对象准备理解3D算法是如何实现将有助于你领悟使用Direct3D API词汇和概念3D绘图比2D绘图要复杂
多这是
需要理解比显示在屏幕上要多多创建 3维图形通常使用商业3维建模软件Software比如3DS/MAX等等我们可以使用3D绘图算法实时处理各种类似这样
模型使你世界中模型更具有真实感这种具有真实感模型由对象、摄像机和光源组成3D世界中包含
3D对象有各种属性我们通过处理这些属性来改变对象•
个对象形状由表面定义表面可以被定义成平面或 2次曲面如果你已经看过些轮廓模型你就知道了用于实体对象基本表面• 每个对象都有纹理
定义了表面粗糙/光滑度• 每个对象都有漫反射和镜面反射
反射属性决定了射到对象上光线反射程度漫反射代表对象明亮程度个新干净球要比又旧又脏求具有更高漫反射镜面反射代表了对象看起来辉亮度水晶瓶比木块有更高镜面反射• 对象有位置
在3D空间中由 3个值定义:xyz坐标• 对象有方位
即 3维空间某个方向对方位进行处理效果是对象旋转• 我们可以小
、基本物体组成大物体这个处理被称为组合组合简化了复杂大物体移动比如说个自行车它由两个旋转车轮当车轮旋转时候整个车向前移动车轮旋转和移动相对静态坐标系统(即自行车框架)组合能使我们向前移动坐标系统同时保持把车轮约束在上面；我们无需明确向前移动车轮组合对些复杂移动物体比如说轿车、飞机、动物等等是非常有用摄像机
为了能看见对象
定义了摄像机代表用户对3D世界关联摄像机有个位置和个方向它们定义了观察者在3D世界何处和看到是什么在3D世界里移动摄像机和改变它方向使我们看到其它对象光源
虽然我们有了对象和摄像机
但是我们还是什么都看不见除非把些光线打到对象上我们可以创建区别风格光线通过改变光线照亮程度来改变对象在场景中外观区别光线类型和效果在执行上开销区别• 环境光对场景中所有
对象都提供了固定不变照明所有其它光线在光强度和/或方向上都和的区别• 点光源是从
个点发出光反射角度取决于光点和对象位置的间角度• 平行光同点光源类似
但它是从个平面发射出来光反射角不变这是平行光无需太多计算但损失了些真实感• 聚光源
正如它名字样随着接近对象光线强度产生变化• 方向光最经常用于模拟太阳光和其它无穷远
光源这种光源被看作来自无穷远次它强度不随着接近对象而变化在唯方向上亮度是固定• 我们可以确定亮度或强度
来影响对象被照亮程度聚光源和其它光源有个确定光线从哪里发出方向• 某些光源
强度受距离影响但对环境光来说不是这样它没有位置不是有方向光远通常和场景有无限远距离• 我们可以创建区别
有色光这比白色光要复杂多它改变了所照到每个对象颜色裁减
3D绘图有两种重要
裁减概念:视区(View Volumes)和可视表面(Visible Surface)视区用于减少被渲染对象数量越靠近摄像机对象就越大细节也越多当远离摄像机时候对象就变小了细节也少当对象非常远时候它可以从视野中消失而没有丢失可被察觉真实感实际上对象总是在个适当距离上被不被察觉地模拟得更简单在摄像机后面
对象能够很好被裁剪；在2D应用中超过屏幕 4个边对象被裁剪在裁剪中使用两种投影
种是平行(正交)投影另种是透视投影透视投影使用没影点正如它名字所示距离观察者远对象就变小了想象下我们要画条铁路在透视投影中两条铁轨在远方汇聚成个点在平行(正交)投影中没有使用没影点透视投影想象观察者在对象无穷远处透视投影产生更真实图像；平行(正交)投影在图像上提供了更精确度量可视表面检测是通过避免计算渲染不可见对象而加速渲染算法
种思路方法它需要计算出哪个对象表面在视区中没有被裁剪以及哪些面远离摄像机应用考虑
实时地渲染3D场景需要处理大量
计算我们要找到些好思路方法来减少计算量而又不至于过于妥协场景真实性首先
我们简化背景依赖于地平线距离我们可以使用2D图像作为背景下
步我们要考虑明暗处理明暗处理算法使用颜色显示照亮对象周围明暗如果对对象进行明暗处理就要限制场景中颜色数量Direct3D有如下缺省:· 单色32种色调
· 纹理中
16种色调· 纹理映射中
8种区别颜色如果你使用256色
你需要构造个调色板为色调分配些表项另外在明暗处理应用的前你必须限制外形中颜色数量我们还要讨论
下位深:场景中使用内存越多需要被移除内存也越多这种影响不是线性位深越大明暗处理算法就越复杂表面
建模也影响性能大多数表面使用 3角形或其它低阶多边形来构造小区域你也可以使用 2次曲面比如说圆柱体、角锥和球体你塑造几何体越复杂执行渲染时需要计算就越多小结
随着我们对3D图形编程
概述我们可以考虑使用Direct3D开始制作应用了Direct3D使我们无须直接地写驱动器就能够访问许多显卡3D硬件加速在本文中提到3D算法可以再显卡中执行和极大地加速应用性能 
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