初窥 OpenGL

最近买了一本 OpenGL 的书，似乎很有名，叫 《OpenGL 超级宝典》（OpenGL SuperBible）。差不多看到第四章了，感觉书写得不错，翻译也过得去（经常去 China-Pub 看到那些人在骂译者翻译得烂，当然在西红柿和鸡蛋中也能偶尔见得到一两本说翻译得好的。不过总觉得，如果我这里写“翻译也很不错”，那就有一种鸡蛋不久将临的感觉）。

因为原来也学过 DirectX，所以看到这本书时，还是燃起了对 3D 编程的热情，总还是想比较一下 OpenGL 和 DirectX。很早就听说过 OpenGL，也总是听闻它的效率在很多时候要高于鼎鼎大名的 D3D，或者至少不会比 D3D 更低吧。不过在心中总还是觉得 OpenGL 这个名词闪耀着神秘的光芒，一直不敢去碰它。当然，很大的原因是出于对 C 语言本身的畏惧的。以前用 DirectX 也是用的它的 Managed 版，用 C# 编。现在想起去年拿着自己一个人编了 3 个月的所谓的 “3D引擎” 去参加软件大赛，结果灰头土脸回来的感觉，一方面觉得自己太过骄傲和不自量力，另一方面也觉得 DirectX，即使是 Managed DirectX 也还是太繁杂。就是到参赛的当天凌晨，我都还在为怎么样打开全屏模式而不会出现 Exception 而苦恼。总之，DirectX 给我留下的印象不好。

不过话又说回来，那段时间也不是白学了，至少我对 Viewport, Cull 这些名词，矩阵操作，纹理和碰撞这些概念都有了实际的接触。现在再来看 OpenGL，发现好像一切都还是那么亲切。我不是专门搞图形的，对那些复杂的数学不仅是小学，就是现在大三了都还是既不喜欢也不强悍。但我是一个游戏迷，我想这个理由就足够我去研究图形接口了。

OpenGL 和 DirectX 最大的区别，我觉得在于 DirectX 是微软一家发明和维护的技术，而 OpenGL 仅仅是一系列的接口（API），具体实现是各个公司和个人（如果可能的话）去做的。这样，同一个 OpenGL 游戏使用微软的 OpenGL 库和使用 SGI 公司的库可能有很大的区别。（总还是感觉微软的 Win32 API 是那么地名不副实，自己写一套借口，自己实现，还不准别人去实现，这叫什么接口？不就是一个 Public 函数么？）

OpenGL 的结构好像比 DirectX 更简洁，简洁到让人怀疑它能不能完成程序员们需要的功能。打个比方，DirectX 就像 C++，面向对象；OpenGL 就像 C，面向过程。大家都知道 C++ 是 C 的超集，但没人怀疑 C 是最适合系统编程的语言之一。从第一印象来说，比起 DirectX，我更喜欢 OpenGL（大家都知道人们往往对第一次接触的东西印象最好）。正如 OpenGL SuperBible 里面讲到的，“John (Carmack) 证明了为了完成相同的任务（渲染一些三角形），OpenGL 只需要使用 10 行左右的代码，而 Direct3D 则需要 2 到 3 页的代码”。

目前的打算是，有时间用 OpenGL 重新写一次上次软件大赛的参赛作品，倒时候再来讨论 OpenGL 应该更有说服力了。

另外，似乎 Microsoft 已经被踢出 OpenGL ARB 了，看来我也无缘看到书中所说的 “Microsoft 如此大胆地进行误导，为什么它还没有从 ARB 中被踢出来呢？这一直是一个谜，一定存在一些不可告人的秘密” 了。:-(

3D 桌面与光影

LongHorn 的用户界面将包括 3D 桌面。既然是 3D 的桌面，我就在想，能不能把桌面本身也作为一个 3D 程序来对待呢？既然这样，我们就完全可以把很多目前只有在 3D 游戏里才有的特性加入到我们最常用的桌面上去吧？比如说，光影效果：

• 试想一下，我们的桌面不再是一成不变的窗口层叠，而是像真正的窗外的阳光照射进来、在不同的窗口级层上产生光影效果；
• 上面的窗口将真正的在下层窗口产生动态光影（可以参照 Doom3 的引擎嘛）；
• 当我们将桌面上方的一个光源摆放到桌面的左上角时，右下角的窗口将比左上角的窗口更暗；
• 我们也可以摆设 2 个、3 个，更多个光源（只要硬件够强）在不同位置，将各个光源设置为不同的光源类型：点光源，射线光源，等等；
• 每个光源的位置也是 3D 的，我们可以以桌面所在的平面为基准的 X-Y 平面；
• 甚至，我们可以将桌面这个平面像窗口一样进行 3D 上的平移、旋转，而设置相关光源是按照绝对坐标不变化，还是按照桌面平面的相对坐标进行移动。

当然，发挥想象力，还可以有更多的特性。不过，这里也有一些具体的问题：比如从属桌面的子 3D 程序（我们现在的 Windows 的 3D 游戏都是桌面的子 3D 程序，只不过有些全屏，有些不是），它们的光照必然会与桌面的相冲突。我们可以设置隐藏的 Tag，标识非 DirectX（仅仅举个例子）程序，使桌面光源对它们无效。

DirectX 的进展 (2)

前段时间玩了一下 DOOM 3，那个革命性的游戏。对于 DirectX，我也越来越感兴趣。但是不可否认的，DOOM 3 还是达不到那种绝对的真实，虽然它的光影效果已经是这个星球诞生以来最好的了。其实我很早就有一个想法，可以完完全全地模拟出真实的世界。我设想真正的绝对的粒子系统。我们首先创造出一些原子，赋予他们应该有的真实的物理属性，将它们合理地组合，然后它们就构成了真实的物体，就像我们这个真实的世界一模一样。当然，我们当前的计算机不可能做得到这一点，粒子的数量太多，处理量太大。但我们又不得不去处理。

今天我又想到，我们为什么、凭什么必须要去处理呢？如果我们必须要处理我们创造出来的粒子们，那么上帝是不是也得去处理他亲手创造出来的粒子们呢？事实上，它只是把它们创造出来了，规定了它们的属性和规律，然后就不再管了，就像你说的，“仅仅提供可能”。那么我们能不能也仅仅创造、让 CPU 的电子去管它们呢？当时我想到这一点的时候很兴奋，但马上想到一点：我们根本不可能创造真正的物体，我们只能模拟，说服我们的眼睛。

并且，从实现这个的“原子系统”的角度来看，也是很困难的。我们不得不自己创造一门新的语言，无疑的，DirectX 和 OpenGL 是不可能提供对这个的支持的，我们也完全不用现在的 DirectX 它们的那些特性。设想一下吧，我们现在想画一条直线，我们要做的就是创造一条原子束，将它们置于一个无任何外力的真空中，如此而已。

虽然困难重重，但是我敢断言，今后的电脑游戏的发展会越来越与物理结合起来，创造更真实的世界。

DirectX 的进展 (1)

今天看到 Mesh 了，还是挺不容易的。虽说现在还在很基础的渲染上，但好歹现在也可以画一个会转会反光的三角形了。

到目前为止，最大的问题仍是 DirectX 那繁复的命令，有些确确实实既不好记，更不知道到底有什么用。把这些换成其他的也没有任何变化，但有时明明感觉是正确的代码，却达不到希望的效果。

而至今还没有搞懂的问题是：Normal。Normal 应该是法线吧，那么每一个平面的法线向量应该是相同的吧。但是第一个问题是，Normal 是在 Vertex 上定义的，那么，当这个 Vertex 是几个面的一个交点时，Normal 应该写成哪个面的法线向量呢？比如：一个正四面体，使用 TriangleStrip 方法画出，那么任意一个顶点都是三个面共用。如果我将某个面的三个点的 Normal 都写成这个面的法线向量，那么就只有这一个面会亮；如果将 4 个点的 Normal 写成从四面体中心指向外，那所有面都不亮！难道说，只能用 TriangleList 的方法，定义 12 个点吗？！

第二个问题，就是 Normal 向量。按理说，法线应该是一个物体表面指向外的垂直射线。但 DirectX 在计算光亮的时候是“计算光的方向向量与法线向量的夹角，角度越小越亮”。那么一个球的所有表面法线岂不是都是指向圆心的？

一幅截图，很简陋：

开始学习 DirectX

从小就热衷游戏，想来最早的游戏机还是在我 4 岁的时候买的。长大了，热爱编程了，依然不减多少对游戏的喜爱。说实话，这就是我想学 DirectX 的目的，至少是最初目的。我从不为什么事而去做什么事，这次也绝不为了学 DirectX 而学 DirectX。

没有买书，就到网上找教程。下了 SDK，结果是 9.0b 的，9.0c 还没出，也凑合着用，反正也是 Managed DirectX。不过 9.0b SDK 的帮助中关于 DirectDraw 的部分并没有说 DirectDraw 已经被微软 Deprecated 了，所以就先在 http://www.thecodeproject.com/ 找到一篇从 DirectDraw 开始教的教程。自己照模照样写下来，嘿，还真能改变分辨率了，也能弄全屏了。接下来研究了一个晚上，做了一个用 Surface 重叠形成的动画效果，简陋，但还是挺兴奋的。

9.0c 的 SDK (Summer 2004) 出了。装上后才发现 DirectDraw Deprecated 的事，就改向 Direct3D，2D 能做的 3D 都能做。这一次的教程是 http://www.pluralsight.com/craig/articleview.aspx/DirectX/Direct3D 。和 SDK 自带的教程几乎一模一样，不过，SDK 带的好像少了一两条语句，而这个可以调通，解释也详细一些。花了 2 个下午，在圣桑小协的音乐中把 VertexBuffer 做的三角形画出来了。不错，继续努力吧。

其实我为什么要现在才开始学 DirectX 呢？并不是现在才感兴趣的，根本原因还是现在编程能力的提高和对 .NET 的逐渐熟悉。就像双簧管一样，很多事都得到了一个阶段后才能接触、感悟这一个阶段的东西，如果未到而又要强求，不但毫无作用，还可能适得其反，用金庸的话说，“走火入魔”。我们对事物的熟练程度是跳跃式的，不是平滑的。常常几年没有任何进步，但到了应该的时候，便会有极大的飞跃。我的经验告诉我应该是这样的，音乐是，编程是，英语也是。

万物终当以和为贵。