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使用 DirectDraw Wrapper for C# 旋转 Sprite 对象

Sergio Mach
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2004年12月10日

CPOL

4分钟阅读

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评估 C# 在全屏 1280x1024 分辨率下渲染超过 1000 个动画精灵的能力。

Sample Image

引言

该项目的主要目标是观察 C# 在通过托管代码的 DirectDraw 包装器 (DDW) 渲染数百个视觉对象时的行为。

如果主要目标得以实现，并且 C#/DDW 被证明是一个坚实的开发环境，那么项目的方向将是创建一个类似游戏的瓦片世界，其中包含数百个可见的静态和移动对象。

使用代码

根据设计，所有方法在成功时应返回 null，在失败时，返回内部生成的异常。

以下是类描述列表。

  • System.Windows.Forms.Form Form1

    承载用户窗口，将用户输入翻译给引擎。

  • CWorld

    一个与屏幕分辨率 1280x1024 相等的世界坐标系统。

  • CEngine

    维护用户请求的状态、单元初始化、主循环，同时更新和绘制单元和文本。

  • CDevice

    封装 DDW 初始化。显示模式为 1280x1024x16 (宽度 x 高度 x 深度)。

  • CSprite

    精灵描述，x 和 y 方向的总帧数以及 respective 大小，或者对于位图中的单个图像，显然是 1x1。

  • CSurface

    为前缓冲区和后缓冲区以及位图 (CSprite) 保存空间。Respective 描述和颜色键控。

  • CFrameRate

    计算每秒渲染的帧数。

  • CUnit

    基本单元信息，包括类指针 CSprite、CUnitManager 和状态 (ACTION_BASIC enum)。

由于状态可能会累积（未来使用），单元可能想要 STAND 但也 ROTATE_LEFT。我决定最好的方法是使用一个 BitArray，其大小等于 ACTION_BASIC enum 中的状态数。

public enum ACTION_BASIC
{ 
    STOPPED=0,
    STOPPING,
    ROTATE_LEFT,
    ROTATE_RIGTH,
    MOVE_FORWARD,
    MOVE_BACKWARD,
    RUN_FORWARD,
    RUN_BACKWARD,
    UNABLE_TO_MOVE,
    SLIDE_LEFT,
    SLIDE_RIGTH,
}
public BitArray m_ACTION_BASIC = new BitArray(new bool[11] 
  {true,false,false,false,false,false,false,false,false,false,false});

调用通过非常简单的 get/set 方法完成。

//
if (this.m_ACTION_BASIC.Get((int)ACTION_BASIC.ROTATE_LEFT))
    this.Angle += this.m_TurnVelocity / m_FPS;
//
m_ACTION_BASIC.Set((int)ACTION_BASIC.STOPPED,true);

对 DDW 最重要的调用是 Draw，下面将展示一个带有完整解释的示例。

s.Draw(    // Surface to write to
     new Rectangle(    // writeto: In this case the screen coordinates rectangle
         (int)m_X,
         (int)m_Y,
         m_CSprite.m_FrameWidth,
         m_CSprite.m_FrameHeigth
         ),
     m_CSprite.m_Surface.m_Surface,    // Surface to read from 
     new Rectangle(    // readfrom: In this case the sprite coordinates rectangle
         (m_Frame % m_CSprite.m_NFrameX)*m_CSprite.m_FrameWidth,
         (m_Frame / m_CSprite.m_NFrameX)*m_CSprite.m_FrameHeigth,
         m_CSprite.m_FrameWidth, 
         m_CSprite.m_FrameHeigth 
         ), 
     DrawFlags.KeySource|DrawFlags.Wait // drawing flags
     );

读者说易于阅读。实际上非常非常简单，第一个矩形保存要写入的表面 s，以及坐标值（记住屏幕大小等于世界大小，所以 m_X 代表屏幕上单元的 x 坐标，y 也一样）。宽度和高度来自加载时精灵的声明。

第二个矩形保存要读取的表面，即正在使用的 CSprite 的表面，以及坐标值。因此，如本版本所示，仅使用蓝色帧（如下所示）。该类必须保存确切的帧 (m_Frame)，这取决于它的角度。所以，基于帧的宽度，整个位图的精确 x（如下所示）是使用读者在最后一个代码片段中看到的公式计算的。y 也一样。

Sample Image

位图文件已加载并存储为 m_CSprite。

CUnitManager

负责初始化单元。将所有已初始化的单元保存在一个名为 UNITLIST 的链表中（声明如下所示）。将 CEngine 的命令传递给单元。

public class UNITLIST
{
     private object pPrev;
     private object pNext;
     private CUnit pItem;

     public UNITLIST _PREV {get{return (UNITLIST)pPrev;}
                            set{pPrev = (UNITLIST)value;}}
     public UNITLIST _NEXT {get{return (UNITLIST)pNext;}
                            set{pNext = (UNITLIST)value;}}

     public CUnit _UNIT {get{return pItem;}set{pItem = value;}}
}

在下面的示例方法中，CEngine 可以使用 CUnitManager 在表面 s 中绘制每个 CUnit。循环从头部元素 pHead 开始，向下移动到列表的最后一个插入元素，对每个单元执行 Draw 方法。

public System.Exception Draw(Microsoft.DirectX.DirectDraw.Surface s)
{
     try
     {
         UNITLIST ul = pHead;
         for (int i = 0; i < m_Count; i++)
         {
             ul._UNIT.Draw(s);
             ul = ul._NEXT;
         }
         return null;
     }
     catch(Exception e)
     {
         this.m_Trace.T("CUnitManager::Draw>"+e);
         return e;
     }
}

CUtils

此类实际上包含 2D 数学。每个单元的位置都由一个 x、y、角度的 VECTOR 结构表示。这些方法在当前版本中的使用很少，但当下一版本中，例如：单元尝试从点 p1 移动到鼠标点击的点 p2 时，它们将非常重要。在本版本中包含它们是为了表明对这些计算精度的关注，并给读者时间进行“批评”。尽情发挥吧 // 谢谢。

DistancePercentageFromOrigin(VECTOR vInicial,VECTOR vFinal,VECTOR vCurrent)
public double DistancePercentageFromOrigin(VECTOR vInicial, 
                                  VECTOR vFinal, VECTOR vCurrent)
{
     double dInicial=Math.Sqrt(Math.Pow((vFinal.x-vInicial.x),2) + 
                     Math.Pow((vFinal.y-vInicial.y),2));
     double dCurrent=Math.Sqrt(Math.Pow((vFinal.x-vCurrent.x),2) + 
                     Math.Pow((vFinal.y-vCurrent.y),2));
     if (dInicial==0)
         return 0;
     return dCurrent*100/dInicial;
}
InternalProduct(VECTOR v1, VECTOR v2)
 public double InternalProduct(VECTOR v1, VECTOR v2)
{
     return v1.x*v2.x+v1.y*v2.y;
}
Modulus(VECTOR v1)
public double Modulus(VECTOR v1)
{
     return Math.Sqrt(Math.Pow(v1.x,2)+Math.Pow(v1.y,2));
}
AngleBetweenTwoVectorsWithSameOrigin(VECTOR v1, VECTOR v2)
public double AngleBetweenTwoVectorsWithSameOrigin(VECTOR v1, VECTOR v2)
{
     double m1=Modulus(v1)*Modulus(v2);
     if (m1==0)
         return 0;
     double m2=InternalProduct(v1,v2)/m1;
     return Math.Acos(m2);
}
DecideLeftRigthOnAngle(VECTOR v1, double dAngle)
public int DecideLeftRigthOnAngle(VECTOR v1, double dAngle)
{
     if (v1.x*-1*Math.Sin(dAngle)<=Math.Cos(dAngle)*v1.y)
         return -1;
     return 1;
}

CTrace

由于这是一个全屏应用程序，没有 IDE，因此没有调试；该项目包含一个文本文件调试引擎。

关注点

  • (--) DDW 中的透明模型无法处理白色背景的位图 - 因此项目必须使用读者在名称下方看到的黑色背景：spr_blackdrop.png。
  • (--) CUnitManager 有点麻烦，因为 C# 编译器不接受自引用的结构。CUnitManager 类必须保存该结构，因为它需要将操作传递给屏幕上的每个可见 CUnit。第一个解决方法是为结构中的每个变量创建访问器。这不起作用。在第二个解决方法中，这个问题是将结构声明为一个类。这工作正常。
  • (++) Microsoft 曾承诺 C++ DirectDraw 实现 98% 的正常 blitting。本项目体验到了更轻松的编码方式。C# 真正地提升了代码学习体验，并兑现了承诺。高达约 1000 个单元，以非常快的速度左右旋转 - 正常的画面效果，使用 Radeon 9600 和 2.8MHz P4。由于应用程序/屏幕尺寸的限制（创建时新精灵不能重叠），并且在此版本中，世界窗口等于屏幕。在下一版本中，将屏幕上超过约 1000 个单元将是一个测试。
  • (++) 读者此时应该明白该项目的方向，即一个实时策略应用程序。

历史

  • 2004/12 0.0 初始版本，固定世界大小。无人工智能 (AI) 单元。单元用户命令包括简单的对象操作（添加、旋转）。
  • 2005/01 0.1 创建世界文件加载器，并使屏幕窗口大小不同于世界大小。新世界对象（建筑物/树木）。单元 AI 级别 1（更多基本身体动作）和单元交互（我看到谁？）。
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