魔兽世界模型文件.m2 在D3D下的渲染

魔兽世界模型文件.m2 在D3D下的渲染

魔兽世界模型文件众多，是我们用来测试程序的很好的资源。本文通过笔者的实践，分别用GPU和CPU两种方法实现m2文件的渲染。

M2文件的解析由国外一个社区完成，藉由此社区的帮助，诞生了像MyWarCraftStudio、wowmapview、wowmodelview这些读取并显示魔兽世界模型文件的程序，其中后两者的源代码可以下载到，但他们使用GL实现，参考这两款软件的源码，笔者实现了在D3D下的渲染。

首先，大略介绍一下m2文件的格式。M2文件存储了常规的顶点数据，纹理、法线数据，骨骼动画数据。当然还有许多其他数据，重点说的是它的骨骼数据，它不像.x那样通常存储的是每个关键点的骨骼变换矩阵，而是缩放、平移、旋转因子，在每帧动画中都根据时间计算出平移向量，旋转向量，缩放向量，根据这些向量来计算骨骼的变换矩阵，最后用这个矩阵变换顶点坐标。所以，在时间上m2文件比常规存储的.x文件更耗费时间，因为变换矩阵是通过实时计算得到的，而在空间上m2文件甚为小巧，400多K就能包含几十个动画。

其次，对于骨骼动画的渲染，dx sdk中介绍了一种基于骨骼调色板的混合技术，使用了shader实现。原理是：模型的某一顶点，可能受到几个骨骼的共同作用，每个骨骼的作用程度表示为一个权重，所有权重相加为1.所有骨骼的变换矩阵存储为一个矩阵数组（MatrixPalette），由cpu传给shader。具体如何确定骨骼变换矩阵，由顶点数据的一个DWORD确定。具体来说，m2文件的每个顶点最多由4个骨骼共同决定，那么每个骨骼的变换矩阵，都可以在MatrixPalette中找到，利用索引就可以了，该索引值占用一个字节，最大寻址128个骨骼矩阵，所以这种方法要求骨骼数不超过128个。DWORD是4个字节，而那4个骨骼矩阵的索引刚好从低位到高位合成了一个DWORD，所以在VS中可以把DWORD转换为int4类型，其分量x/y/z/w刚好就是那4个索引值。

如果模型文件的骨骼数超过128，就使用CPU计算。该段代码可以参照wowmapview或wowmodelview中Model::animate(int panim)方法。

最后，要注意GL和DX使用的矩阵和向量不同（当然还有左右手坐标系的不同）。GL使用的是列向量，DX使用的是行向量，GL和DX的矩阵互为逆矩阵。所以在看wowmapview或wowmodelview源码的时候一定要注意。

由于还有别的事情，像粒子系统、character以后再说，演示程序默认使用shader渲染，当骨骼数大于128或显卡不支持shader的话使用CPU计算。

窗口使用wxWidgets制作，非常喜欢wx，可用的人不多。

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