[DirectX 9.0] Lights

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// File: Lights.cpp
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// Desc: 조명을 사용하면 훨씬더 극적인 연출이 가능하다
//       조명을 사용하기 위해서는 광원이나 재질을 생성해야 한다. 또 기하정보에
//       법선벡터 정보를 포함하고 있어야 한다.
//       광원은 위치, 색상, 방향 등의 정보를 바탕으로 생성된다.
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// 전역 변수
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LPDIRECT3D9             g_pD3D = NULL; // D3DDevice를 생성할 D3D객체 변수
LPDIRECT3DDEVICE9       g_pd3dDevice = NULL; // 렌더링에 사용될 D3D 디바이스
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVB = NULL; // 정점을 보관할 정점 버퍼

// 정점을 정의할 구조체.
// 광원을 사용하기 때문에 법선 벡터가 있어야 한다.
struct CUSTOMVERTEX
{
    D3DXVECTOR3 position; // 정점의 3차원 자표
    D3DXVECTOR3 normal;   // 정점의 법선벡터
};

// 사용자 정점 구조체에 관한 정보를 나타내는 FVF값
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_NORMAL)

 

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// Name: InitD3D()
// Desc: Direct3D 초기화
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HRESULT InitD3D( HWND hWnd )
{
    // 디바이스를 생성하기 위한 D3D 객체 생성.
    if( NULL == ( g_pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) )
        return E_FAIL;

    // 디바이스를 생성할 구조체
    // Z버퍼를 사용한다.
    D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
    ZeroMemory( &d3dpp, sizeof( d3dpp ) );
    d3dpp.Windowed = TRUE;
    d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
    d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;
    d3dpp.EnableAutoDepthStencil = TRUE;
    d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;

    // D3DDevice 생성
    if( FAILED( g_pD3D->CreateDevice( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd,
                                      D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
                                      &d3dpp, &g_pd3dDevice ) ) )
    {
        return E_FAIL;
    }

    // 컬러기능을 끈다
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE );

    // Z버퍼 기능을 켠다.
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_ZENABLE, TRUE );

    return S_OK;
}

 

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// Name: InitGeometry()
// Desc: 기하 정보 초기화
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HRESULT InitGeometry()
{
    // 정점 버퍼 생성
    if( FAILED( g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer( 50 * 2 * sizeof( CUSTOMVERTEX ),
                                                  0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX,
                                                  D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVB, NULL ) ) )
    {
        return E_FAIL;
    }

    // 정점 버퍼를 채운다.알고리즘을 사용해 실린더를 만든다.
    // 법선벡터를 포함하고 조명을 사용한다.
    CUSTOMVERTEX* pVertices;
    if( FAILED( g_pVB->Lock( 0, 0, ( void** )&pVertices, 0 ) ) )
        return E_FAIL;
    for( DWORD i = 0; i < 50; i++ )
    {
        FLOAT theta = ( 2 * D3DX_PI * i ) / ( 50 - 1 );
  // 실린더 아래쪽 원통의 좌표
        pVertices[2 * i + 0].position = D3DXVECTOR3( sinf( theta ), -1.0f, cosf( theta ) );
        // 실린더 아래쪽 원통의 법선 벡터
  pVertices[2 * i + 0].normal = D3DXVECTOR3( sinf( theta ), 0.0f, cosf( theta ) );
        // 실린더 위쪽 원통의 좌표
  pVertices[2 * i + 1].position = D3DXVECTOR3( sinf( theta ), 1.0f, cosf( theta ) );
        // 실린더 위쪽 원통의 법선 벡터
  pVertices[2 * i + 1].normal = D3DXVECTOR3( sinf( theta ), 0.0f, cosf( theta ) );
    }
    g_pVB->Unlock();

    return S_OK;
}

 

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// Name: Cleanup()
// Desc: 초기화된 객체들 소거
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VOID Cleanup()
{
    if( g_pVB != NULL )
        g_pVB->Release();

    if( g_pd3dDevice != NULL )
        g_pd3dDevice->Release();

    if( g_pD3D != NULL )
        g_pD3D->Release();
}

 

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// Name: SetupMatrices()
// Desc: 월드, 뷰, 프로젝션 메트릭스를 설정한다.
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VOID SetupMatrices()
{
    // 월드행렬 설정
    D3DXMATRIXA16 matWorld;
    D3DXMatrixIdentity( &matWorld ); // 월드 행렬을 단위 행렬로 설정
    D3DXMatrixRotationX( &matWorld, timeGetTime() / 500.0f ); // x축을 중심으로 회전
    g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD, &matWorld ); // 장치에 월드행렬 적용

    // 뷰행렬 설정
    D3DXVECTOR3 vEyePt( 0.0f, 3.0f,-5.0f );
    D3DXVECTOR3 vLookatPt( 0.0f, 0.0f, 0.0f );
    D3DXVECTOR3 vUpVec( 0.0f, 1.0f, 0.0f );
    D3DXMATRIXA16 matView;
    D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec );
    g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );

    // 프로젝션 행렬 설정
    D3DXMATRIXA16 matProj;
    D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI / 4, 1.0f, 1.0f, 100.0f );
    g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );
}

 

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// Name: SetupLights()
// Desc: 재질과 조명을 설정한다.
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VOID SetupLights()
{
    // 재질 설정. 여기서는 주변색(Ambient)과 확산색(Diffuse)을 사용 한다.
    // 색상은 노란색. 재질은 디바이스에 단 하나만 설정할수 있다.
    D3DMATERIAL9 mtrl;
    ZeroMemory( &mtrl, sizeof( D3DMATERIAL9 ) );
    mtrl.Diffuse.r = mtrl.Ambient.r = 1.0f;
    mtrl.Diffuse.g = mtrl.Ambient.g = 1.0f;
    mtrl.Diffuse.b = mtrl.Ambient.b = 0.0f;
    mtrl.Diffuse.a = mtrl.Ambient.a = 1.0f;
    g_pd3dDevice->SetMaterial( &mtrl );

    // 흰색의 방향성 광원을 설치한다.
    // 많은 조명을 사요할 경우 렌더링 시간이 오래 걸린다.
    // 하지만, 여기서는 하나의 조명만 사용한다. 그리고,
    // 우리는 D3D광원을 사용 렌더링 한다.
    D3DXVECTOR3 vecDir;
    D3DLIGHT9 light;
    ZeroMemory( &light, sizeof( D3DLIGHT9 ) );
    light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
    light.Diffuse.r = 1.0f;
    light.Diffuse.g = 1.0f;
    light.Diffuse.b = 1.0f;
    vecDir = D3DXVECTOR3( cosf( timeGetTime() / 350.0f ),
                          1.0f,
                          sinf( timeGetTime() / 350.0f ) );
    D3DXVec3Normalize( ( D3DXVECTOR3* )&light.Direction, &vecDir );// 단위벡터로 만든다
    light.Range = 1000.0f; // 광원이 갈수 있는 최대 거리
    g_pd3dDevice->SetLight( 0, &light );
    g_pd3dDevice->LightEnable( 0, TRUE );
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_LIGHTING, TRUE );

    // 환경광원 값 설정
    g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_AMBIENT, 0x00202020 );
}

 

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// Name: Render()
// Desc: 화면 그리기
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VOID Render()
{
    // 후면 버퍼와 Z버퍼를 지운다.
    g_pd3dDevice->Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
                         D3DCOLOR_XRGB( 0, 0, 255 ), 1.0f, 0 );

    // 렌더링 시작
    if( SUCCEEDED( g_pd3dDevice->BeginScene() ) )
    {
        // 광원과 재질 설정
        SetupLights();

        // 메트릭스 설정
        SetupMatrices();

        // 정점을 그린다.
        g_pd3dDevice->SetStreamSource( 0, g_pVB, 0, sizeof( CUSTOMVERTEX ) );
        g_pd3dDevice->SetFVF( D3DFVF_CUSTOMVERTEX );
        g_pd3dDevice->DrawPrimitive( D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2 * 50 - 2 );

        // 렌더링 종료
        g_pd3dDevice->EndScene();
    }

    // 후면 버퍼를 보이는 화면으로
    g_pd3dDevice->Present( NULL, NULL, NULL, NULL );
}

 

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// Name: MsgProc()
// Desc: 윈도우 메시지 프로지서
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LRESULT WINAPI MsgProc( HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam )
{
    switch( msg )
    {
        case WM_DESTROY:
            Cleanup();
            PostQuitMessage( 0 );
            return 0;

  case WM_KEYDOWN: // 키를 눌렀을때
   if( wParam == VK_ESCAPE ) { // esc를 눌렀을때
    ::DestroyWindow(hWnd);
    return 0;
   }
    }

    return DefWindowProc( hWnd, msg, wParam, lParam );
}

 

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// Name: WinMain()
// Desc: 프로그램 시작점
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INT WINAPI wWinMain( HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPWSTR, INT )
{
    // 윈도우 클래스 등록
    WNDCLASSEX wc =
    {
        sizeof( WNDCLASSEX ), CS_CLASSDC, MsgProc, 0L, 0L,
        GetModuleHandle( NULL ), NULL, NULL, NULL, NULL,
        L"D3D Tutorial", NULL
    };
    RegisterClassEx( &wc );

    // Create the application's window
    HWND hWnd = CreateWindow( L"D3D Tutorial", L"D3D Tutorial 04: Lights",
                              WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 300, 300,
                              NULL, NULL, wc.hInstance, NULL );

    // 윈도우 창 생성
    if( SUCCEEDED( InitD3D( hWnd ) ) )
    {
        // 정점 버퍼 초기화
        if( SUCCEEDED( InitGeometry() ) )
        {
            // 윈도우 출력
            ShowWindow( hWnd, SW_SHOWDEFAULT );
            UpdateWindow( hWnd );

            // 메시지 루프
            MSG msg;
            ZeroMemory( &msg, sizeof( msg ) );
            while( msg.message != WM_QUIT )
            {
                if( PeekMessage( &msg, NULL, 0U, 0U, PM_REMOVE ) )
                {
                    TranslateMessage( &msg );
                    DispatchMessage( &msg );
                }
                else
                    Render();
            }
        }
    }

 //등록된 클래스 소거
    UnregisterClass( L"D3D Tutorial", wc.hInstance );
    return 0;
}

 

 

 

- 재질의 종류
재질이란 메시의 표면 상태를 말하는 것으로 빛이 물체의 표면에서 반사되어 변화된 뒤
사람의 눈에 들어오기까지의 과정을 을 수학적으로 모델링하기 위해서 사용하는 값들.

주변색(ambient) : 광원의 위치와 무관학 똑같은 양으로 모든 점에서 반사되는 색
확산색(diffuse) : 광원에 반사될 때 출력되는 가장 주된 색
반사색(specular) : 특정한 방향으로만 반사되는 색. 광원의 위치와 카메라의 위치에 따라서 달라진다.
방출색(emissive) : 메시 표면에서 자체적으로 방출되는 색. 단 이 빛이 다른 메시에 영향을
   주지는 못한다.

- 광원의 종류

 

광원모델은 D3D의 고정 함수 파이프라인을 사용할 때만 유효하고, 정점 세이더와 픽셀 셰이더를
 사용하게 되면 모두 무용지물이 된다.