一、Direct3D概述

DirectX是微软公司开发的一套功能丰富的底层API，其功能涵盖了：

2D/3D图形加速的支持、

各种输入设备的控制、

声音和音乐输出的混音和采样、

多玩家网络游戏的控制、

各种多媒体流媒体模式的控制等。

DirectX在体系结构上很突出的优点是它使用了两层驱动——HAL和REF，那些为硬件所支持的特定功能可由HAL来控制（即可以充分地发挥硬件的加速功能），从而可以获得理想的运行速度。而对于那些不为硬件所支持的功能，借助REF，程序能够以软件方式来模拟相应的运算或处理过程，从而使得无论硬件配置是否高端，开发人员都可以完整地体验和测试DirectX所提供的全部功能。

Direct3D是DirectX的三维部分，它是一套底层图形API，借助该API，我们能够利用硬件加速功能来绘制3D场景。Direct3D可以被视作应用程序与图形设备（3D硬件）交互的中介。它们之间的关系如下：

在Direct3D和图形设备之间有一个中间环节——HAL（Hardware Abstraction Layer,硬件抽象层）。由于市面上的图形卡品种繁多，每种卡的性能和实现同样功能的机理都有差异，所以Direct3D无法与图形设备直接交互。所以，Direct3D就需要设备制造商实现一个HAL。HAL是一个指示设备完成某些操作的设备相关的代码集。

有时，Direct3D提供的某些功能不为所使用的图形设备支持，但是仍然希望使用这些功能。为了满足这种需求，Direct3D提供了参考光栅设备（reference rasterizer device），即REF设备，它能以软件运算方式完全支持Direct3D API。

在Direct3D中，D3DDEVTYPE具有三种类型：

D3DDEVTYPE_HAL

D3DDEVTYPE_REF

D3DDEVTYPE_SW。

其中，D3DDEVTYPE_SW是一种外挂的Direct3D设备，用以支持第三方的软件。

二、COM

COM（Component Object Model,组件对象模型）是一项能够使DirectX独立于编程语言并具有向下兼容的技术。我们常称COM对象为接口，可将其视作为一个C++类来使用。我们所必需知道的仅仅是：

如何通过某个特定函数或另一个COM接口的方法来获取指向某一COM接口的指针

创建COM接口时不可以使用C++的关键字new

使用完一个接口，应该调用该接口相应的Release方法释放资源

注意：COM接口都有一个前缀I。例如IDirect3D9。

三、Direct3D初始化

Direct3D的初始化过程可以分解为如下四个步骤：

（1）获取接口IDirect3D9的指针。接口IDirect3D9用于获取系统中物理硬件设备的信息并创建接口IDirect3DDevice9，接口IDirect3DDevice9是一个C++对象，代表了我们用来显示3D图形的物理硬件设备。

（2）检查设备性能（D3DCAPS9），判断主显卡（primary display adapter 或 primary graphics card）是否支持硬件顶点运算。为了创建接口IDirect3DDevice9，我们必须明确显卡是否支持该功能。

（3）初始化D3DPRESENT_PARAMETERS结构的一个实例。该结构有许多数据成员组成，我们可以通过这些变量来指定即将创建的接口IDirect3DDevice9的特性。

（4）利用已初始化的D3DPRESENT_PARAMETERS结构创建IDirect3DDevice9对象。

一、获取接口IDirect3D9的指针

要初始化IDirect3D，首先必须获得指向接口IDirect3D9的指针。

	if (NULL == (g_pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION)))
		return E_FAIL;

函数Direct3DCreate9的参数必须是D3D_SDK_VERSION，只有如此方能保证应用程序使用正确的头文件。如果函数调用失败，将返回一个NULL指针。

IDirect3D9对象主要有两个用途：设备枚举（device enumeration）以及创建IDirect3DDevice9类型的对象。设备枚举是指获取系统中可用的每块图形卡的性能、显示模式、格式及其他信息。

二、校验硬件顶点运算

创建一个代表主显卡的IDirect3DDevice9类型对象时，必须指定使用该对象进行顶点运算的类型。如果可以，我们希望使用硬件顶点运算，但是由于并非所有的显卡都支持硬件顶点运算，我们必须首先检查图形卡是否支持该类型的运算。

GetDeviceCaps的声明如下：

HRESULT IDirect3D9::GetDeviceCaps(

UINT Adapter, //指定物理显卡的序号

D3DDEVTYPE DeviceType, //指定设备类型（D3DDEVTYPE_HAL 或者 D3DDEVTYPE_REF）

D3DCAPS9 * pCaps //返回已初始化的设备性能结构实例

);

	D3DCAPS9 caps;
	g_pD3D->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps);

	int vp = 0;
	if( caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT )
		vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING;
	else
		vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING;

三、填充D3DPRESENT_PARAMETERS结构

该结构用于指定所要创建的IDirect3DDevice9类型对象的一些特性，该结构的定义如下：

typedef struct _D3DPRESENT_PARAMETERS_
{
UINT BackBufferWidth; //后台缓存中表面的宽度，单位为像素
UINT BackBufferHeight; //后台缓存中表面的高度，单位为像素
D3DFORMAT BackBufferFormat; //后台缓存的像素格式
UINT BackBufferCount; //所需使用的后台缓存的个数
D3DMULTISAMPLE_TYPE MultiSampleType; //后台缓存所使用的多重采样类型
DWORD MultiSampleQuality; //多重采样的质量水平
D3DSWAPEFFECT SwapEffect; //交换链中缓存页面的置换方式
HWND hDeviceWindow; //与设备相关的窗口句柄
BOOL Windowed; //为true时，表示窗口模式，为false时，表示全屏模式
BOOL EnableAutoDepthStencil; //为true时，则Direct3D自动创建并维护深度缓存或模版缓存
D3DFORMAT AutoDepthStencilFormat; //深度缓存或模版缓存的像素格式
DWORD Flags;

/* FullScreen_RefreshRateInHz must be zero for Windowed mode */
UINT FullScreen_RefreshRateInHz; //刷新频率
UINT PresentationInterval;
} D3DPRESENT_PARAMETERS;

该结构体填充的一个实例如下：

	D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
	d3dpp.BackBufferWidth            = width;
	d3dpp.BackBufferHeight           = height;
	d3dpp.BackBufferFormat           = D3DFMT_A8R8G8B8;
	d3dpp.BackBufferCount            = 1;
	d3dpp.MultiSampleType            = D3DMULTISAMPLE_NONE;
	d3dpp.MultiSampleQuality         = 0;
	d3dpp.SwapEffect                 = D3DSWAPEFFECT_DISCARD; 
	d3dpp.hDeviceWindow              = hwnd;
	d3dpp.Windowed                   = windowed;
	d3dpp.EnableAutoDepthStencil     = true; 
	d3dpp.AutoDepthStencilFormat     = D3DFMT_D24S8;
	d3dpp.Flags                      = 0;
	d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = D3DPRESENT_RATE_DEFAULT;
	d3dpp.PresentationInterval       = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;

四、创建IDirect3DDevice9接口

CreateDevice函数的声明如下：

HRESULT IDirect3D9::CreateDevice(

UINT Adapter, //物理显卡序号

D3DDEVTYPEDeviceType, //设备类型（HAL 或者 REF）

HWND hFocusWindow, //与设备相关的窗口句柄

DWORD BehaviorFlags, //指定设备进行3D运算的工作方式

D3DPRESENT_PARAMETERS *pPresentationParameters, //D3DPRESENT_PATAMETERS类型实例

IDirect3DDevice9** ppReturnedDeviceInterface //返回创建的设备

);

创建实例如下：

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

四、代码示例

代码说明：实现Direct3D的初始化，并将背景置为黄色

#include <Windows.h>
#include <mmsystem.h>
#include <d3dx9.h>
#pragma warning( disable : 4996 ) // disable deprecated warning 
#include <strsafe.h>
#pragma warning( default : 4996 )
#include <d3dx9math.h>

LPDIRECT3D9             g_pD3D = NULL; 
LPDIRECT3DDEVICE9       g_pd3dDevice = NULL;

HRESULT InitD3D(HWND hWnd)
{
	// Step1: Create the D3D object.
	if (NULL == (g_pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION)))
		return E_FAIL;

	// Step 2: Check for hardware vp.
	D3DCAPS9 caps;
	g_pD3D->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps);

	int vp = 0;
	if( caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT )
		vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING;
	else
		vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING;

	// Step 3: Fill out the D3DPRESENT_PARAMETERS structure.
	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;
	
	// Step 4: Create the device.
	if (FAILED(g_pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd,
		vp,
		&d3dpp, &g_pd3dDevice)))
	{
		return E_FAIL;
	}
	return S_OK;
}

VOID Cleanup()
{
	if (g_pd3dDevice != NULL)
		g_pd3dDevice->Release();

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


VOID Render()
{
	g_pd3dDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(255, 255, 0), 1.0f, 0);

	// Begin the scene
	if (SUCCEEDED(g_pd3dDevice->BeginScene()))
	{
		g_pd3dDevice->EndScene();
	}

	// Present the backbuffer contents to the display
	g_pd3dDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
}

LRESULT WINAPI MsgProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
	switch (msg)
	{
	case WM_DESTROY:
		Cleanup();
		PostQuitMessage(0);
		return 0;
	}

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


INT WINAPI wWinMain(HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPWSTR, INT)
{
	UNREFERENCED_PARAMETER(hInst);

	// Register the window class
	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 : CreateDevice",
		WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 700, 700,
		NULL, NULL, wc.hInstance, NULL);

	// Initialize Direct3D
	if (SUCCEEDED(InitD3D(hWnd)))
	{
			// Show the window
			ShowWindow(hWnd, SW_SHOWDEFAULT);
			UpdateWindow(hWnd);

			// Enter the message loop
			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();
			}
	}

	UnregisterClass(L"D3D Tutorial", wc.hInstance);
	return 0;
}

程序运行效果如下：

初始化Direct3D