桌面透明視窗程式渲染

市面上基本所有的3D遊戲都依賴一個普通的windows視窗，包含标題欄、邊框、最小化、最大化、關閉按鈕。視窗的大小決定了玩家可視的遊戲空間，整個視窗的像素都被遊戲内容填充滿，視窗背景不是透明的。渲染時，隻要建立一個主渲染緩沖區，将各元素渲染在上面，再顯示就可以了。

本文介紹一種方法，視窗的背景是透明的，視窗中隻渲染主要的遊戲元素，比如主角，而windows桌面就是舞台，你可以看到你的角色在桌面上奔跑，還可以用滑鼠與它互動，如圖：

桌面透明視窗程式渲染

采用類似技術的遊戲有“哈姆寶寶”、“寵物王國”等。該技術比較适合寵物養成類遊戲，比傳統2D寵物的渲染方式要複雜的多。

//華麗的分隔線

先介紹下渲染的基本步驟：

1. 将角色渲染到貼圖（RenderToTexture），此時貼圖在顯存中

2. 貼圖内容拷貝到System Memory Texture，此時貼圖在記憶體中。（對顯示卡帶寬要求較高，在老舊的顯示卡上，大部分的性能都消耗在這個步驟，CPU占用率90%以上）

3. 從System Memory Texture“拷貝”到windows視窗的GDI位圖上。這裡不是簡單的拷貝，需要對貼圖中每個像素進行特殊處理。

4. 更新視窗内容，就完成顯示了

需要注意的是，步驟1和2中的貼圖，大小、格式一緻，并且與所在視窗的客戶區大小一緻（客戶區大小不一定等同于視窗大小）。是以，這裡都是逐像素拷貝，不存在任何拉伸問題。

按照以上渲染步驟，是以，渲染前要做的準備工作如下：

1. 建立視窗

2. 建立與視窗關聯的GDI位圖

3. 建立System Memory Texture

4. 建立渲染用的Texture

//華麗的分隔線

【準備步驟1】

拿上圖中的例子來說，渲染該寵物的貼圖大小為256x256，那麼首先要建立一個同等大小的Windows視窗，不帶邊框：

m_hWnd = ::CreateWindowEx(WS_EX_TOPMOST | WS_EX_TOOLWINDOW | WS_EX_LAYERED, ClassName, Title, WS_POPUP,0,0,256,256,0,NULL,hInst, NULL);

注意到style參數為WS_POPUP，就是建立不帶邊框、标題欄等内容的視窗，這時，客戶區大小等同于視窗大小。

WS_EX_LAYERED也是至關重要的一個屬性，用于實作視窗透明化功能，後面會提到。

其它參數請查閱MSDN。

【準備步驟2】

然後是建立GDI位圖，代碼如下：

BITMAPV4HEADERbm4;

bm4.bV4Width = 256; //視窗寬度

bm4.bV4Height = -256; //視窗高度。為什麼是負數，請查閱BITMAP相關技術文檔

bm4.bV4BitCount = 32; //像素比特數，這裡必須為32，像素格式A8R8G8B8

bm4.bV4Size = sizeof(BITMAPV4HEADER);

bm4.bV4Planes = 1;

bm4.bV4V4Compression = BI_RGB;

m_hDC = ::CreateCompatibleDC( 0 );

m_hBp = ::CreateDIBSection(m_hDC, (BITMAPINFO *)&bm4, DIB_RGB_COLORS, &m_pBitmapBits, 0, 0 );

m_hOldObj = ::SelectObject(m_hDC, m_hBp);

退出時記得銷毀：

if ( m_hDC )

{

::SelectObject( m_hDC, m_hOldObj );

::DeleteDC(m_hDC);

m_hDC = NULL;

}

if ( m_hBp )

{

::DeleteObject( m_hBp );

m_hBp = NULL;

}

變量聲明如下：

HDC m_hDC;

HBITMAP m_hBp;

HGDIOBJ m_hOldObj;

void * m_pBitmapBits;

【準備步驟3】

建立System Memory Texture：

hr = dev9->CreateOffscreenPlainSurface( 256, 256, D3DFMT_A8R8G8B8, D3DPOOL_SYSTEMMEM, &m_pSysMemSurface, NULL ); //D3DFMT_X8R8G8B8也可以

銷毀代碼：

if ( m_pSysMemSurface )

{

m_pSysMemSurface->Release();

m_pSysMemSurface = NULL;

}

變量聲明如下：

LPDIRECT3DSURFACE9 m_pSysMemSurface;

【準備步驟4】

建立渲染貼圖的方法就不講了，各引擎不一樣。

//華麗的分隔線

準備工作完畢後，可以開始渲染。

【渲染步驟1】先将物體渲染到RenderTexture

【渲染步驟2】從RT拷貝到System Memory Texture

LPDIRECT3DSURFACE9 rt_surface= NULL;

HRESULT hr;

hr = rt_texture->GetSurfaceLevel(0, &rt_surface);

//【渲染步驟2核心語句】

hr = dev9->GetRenderTargetData( rt_surface, m_pSysMemSurface );

rt_surface->Release();

//【渲染步驟3】從System Memory Texture到GDI位圖

D3D9SurfaceBlt2DIBPerPixelAlpha( m_hWnd, m_pSysMemSurface, m_hDC, m_pBitmapBits, 0xff);

//華麗的分隔線

D3D9SurfaceBlt2DIBPerPixelAlpha實作如下：

bool	D3D9SurfaceBlt2DIBPerPixelAlpha( HWND window, LPDIRECT3DSURFACE9 pSurface, HDC srcDC, void *pSrcDCBmp, BYTE wndAlpha )	//隻支援32bit的surface
{
	RECT	wr = {0};
	D3DSURFACE_DESC		d3dsurface_desc;
	D3DLOCKED_RECT		d3drt = {0};
	if ( !::GetClientRect(window, &wr ) )
	{
		return false;
	}
	POINT	dstPT = {wr.left, wr.top};
	if (!::ClientToScreen(window, &dstPT))
	{
		return false;
	}

	HRESULT hr = pSurface->LockRect( &d3drt, NULL,  0);//D3DLOCK_NOSYSLOCK|D3DLOCK_NO_DIRTY_UPDATE|D3DLOCK_READONLY );
	assert( SUCCEEDED(hr) && d3drt.pBits );
	if ( NULL == d3drt.pBits )	return	false;

	pSurface->GetDesc(&d3dsurface_desc);

	//【渲染步驟3核心語句】
	BltSurface32ToDIB32_SelfMulAlpha(pSrcDCBmp, d3drt.pBits, d3dsurface_desc.Width, d3dsurface_desc.Height, d3drt.Pitch);

	pSurface->UnlockRect();


	SIZE	dstSZ = {wr.right - wr.left, wr.bottom - wr.top};
	BLENDFUNCTION	bfc = { AC_SRC_OVER, 0, wndAlpha, AC_SRC_ALPHA };
	POINT	srcPT = {0, 0};

	//【渲染步驟4】這句就是通知視窗更新顯示内容，視窗必須擁有屬性WS_EX_LAYERED
	::UpdateLayeredWindow(window, 0, &dstPT, &dstSZ, 
		srcDC, &srcPT, 0, &bfc, ULW_ALPHA );

	return	true;
}

//華麗的分隔線

BltSurface32ToDIB32_SelfMulAlpha函數是用彙編實作的，有三個版本：MMX、SSE、SSE2，可以固定選擇一個，也可以根據目前cpu支援的指令集動态選擇一個。

這裡就貼一個SSE版本，該函數的具體實作細節，因為年代久遠，我也記不太清了，有問題歡迎咨詢讨論 [email protected]。

【渲染步驟3】的關鍵問題是GDI位圖需要“自乘alpha”，懶得碼字了，請參閱MSDN，

BLENDFUNCTION和UpdateLayeredWindow。

void	BltSurface32ToDIB32_SelfMulAlphaSSE( void *pDst, void *pSrc, unsigned int width, unsigned int height, unsigned int src_pitch )
{
	int	src_pitch_sub_dst_pitch;//src pointer對齊到下一行scanline，需要跳過多少位元組

	__asm
	{
		//取參數，判斷width和height是否有任一為0
		mov		eax, height		//eax = heigh
		mov		ebx, width
		mul		ebx				//width * height
		test	eax, eax		//影響ZF
		jz		end_pixel

		//常量指派
		mov		esi, pSrc
		mov		edi, pDst

		pcmpeqd mm5, mm5	//mm5 = 0xffffffff_ffffffff
		pxor mm7, mm7		//mm7 = 0x0
		psrld mm5, 8		//mm5 = 0x00ffffff_00ffffff

		//判斷pitch
		mov		edx, src_pitch
		shl		ebx, 2		//每個像素4個位元組, dst_pitch = width * 4
		sub		edx, ebx	//src_pitch - dst_pitch
		jnz		diff_pitch

//same_pitch:
		mov		ecx, eax
		mov		edx, 1		//how many lines，eax和edx構成2層循環
		and		ecx, 1		//一行上剩下多少個不成對的象素，same_pitch時就是(width*height & 1)，diff_pitch時就是(width & 1)
		shr		eax, 1		//一行上主循環多少次，same_pitch時就是(width*height >> 1)diff_pitchh時就是(width >> 1)
		jmp		test_pair_pixel

diff_pitch:
		mov		src_pitch_sub_dst_pitch, edx	//src_pitch - dst_pitch
		mov		eax, width
		mov		edx, height	//how many lines，eax和edx構成2層循環
		mov		ecx, eax
		and		ecx, 1		//一行上剩下多少個不成對的象素，same_pitch時就是(width*height & 1)，diff_pitch時就是(width & 1)
		shr		eax, 1		//一行上主循環多少次，same_pitch時就是(width*height >> 1)diff_pitchh時就是(width >> 1)
		mov		ebx, eax	//main loop count on every scanline
		jmp		test_pair_pixel

loop_line:
		mov		eax, ebx

loop_pair_pixel:
		movq mm0, [esi]		//mm0 = 0xaarrggbb_AARRGGBB
		movq mm4, mm5		//mm4 = mm5 = 0x00ffffff_00ffffff
		movq mm1, mm0		//mm1 = mm0 = 0xaarrggbb_AARRGGBB
		pandn  mm4, mm0		//儲存alpha, mm4 = 0xaa000000_AA000000

		punpcklbw mm0, mm7	//mm0 = 0x00AA_00RR_00GG_00BB
		punpckhbw mm1, mm7	//mm1 = 0x00aa_00rr_00gg_00bb

		pshufw	mm2, mm0, 0xff	//mm2 = 0x00AA_00AA_00AA_00AA
		pshufw	mm3, mm1, 0xff	//mm3 = 0x00aa_00aa_00aa_00aa

		pmullw mm0, mm2		//自乘alpha，字組相乘，取低16位
		pmullw mm1, mm3

		psrlw mm0, 8		//除以256
		psrlw mm1, 8

		packuswb mm0, mm0	//合并單個象素
		packuswb mm1, mm1

		punpckldq mm0, mm1	//将2個象素合并

		pand mm0, mm5		//恢複原始alpha
		por mm0, mm4

//put_pixel:
		MOVNTQ [edi], mm0

		add esi, 8
		add edi, 8

		dec eax
test_pair_pixel:
		jnz	loop_pair_pixel

//rest_line_pixel:
		jecxz	next_line	//scanline_rest_pixel不是0就是1

		movq mm0, [esi]		//mm0 = 0xaarrggbb_AARRGGBB
		movq mm4, mm5		//mm4 = mm5 = 0x00ffffff_00ffffff
		movq mm1, mm0		//mm1 = mm0 = 0xaarrggbb_AARRGGBB
		pandn  mm4, mm0		//儲存alpha, mm4 = 0xaa000000_AA000000

		punpcklbw mm0, mm7	//mm0 = 0x00AA_00RR_00GG_00BB
		punpckhbw mm1, mm7	//mm1 = 0x00aa_00rr_00gg_00bb

		pshufw	mm2, mm0, 0xff	//mm2 = 0x00AA_00AA_00AA_00AA
		pshufw	mm3, mm1, 0xff	//mm3 = 0x00aa_00aa_00aa_00aa

		pmullw mm0, mm2		//自乘alpha，字組相乘，取低16位
		pmullw mm1, mm3

		psrlw mm0, 8		//除以256
		psrlw mm1, 8

		packuswb mm0, mm0	//合并單個象素
		packuswb mm1, mm1

		punpckldq mm0, mm1	//将2個象素合并

		pand mm0, mm5		//恢複原始alpha
		por mm0, mm4

		movd	[edi], mm0

		add esi, 4
		add edi, 4

next_line:
		add	esi, src_pitch_sub_dst_pitch	//設定指針到下一個src行
		dec	edx
		jnz	loop_line

		emms

end_pixel:
	}
}

桌面透明視窗程式渲染

桌面透明視窗程式渲染

繼續閱讀

JS 中 Math 對象的【三角函數】的用法與實戰例子【打靶遊戲】 | Math.tan(), Math.cos(), Math.sin()一、理論部分二、實戰部分

【詳細解析版】Protobuf3使用手冊第1章定義.proto 檔案第2章編譯 .proto 檔案第3章使用message

Unity2D小遊戲顔色設計簡單Demo和思路分享（初學者作品）前言一、素材制作二、場景搭建三、代碼功能實作

egret開發HTML5小遊戲-瘋狂大亂鬥簡介

html5遊戲開發設計技術解析Egret篇

HTML5遊戲開發的5條實用建議

遊戲開發：Html5 虛拟搖杆控制人物移動

HTML5遊戲開發中的抛物線原理

最常用的開源遊戲引擎最常用的開源遊戲引擎

GBA C/C++ Programming tutorial ---Lesson 1Gameboy Advance (GBA)

OpenGL程式設計指南2D部分【下】4. 顔色、像素和幀緩存5. 視圖變換，剪切和回報6. 紋理附1. 遇到的坑

bgfx移植安卓bgfx移植安卓想偷懶的小夥伴直接移步到Github克隆下來即可：https://github.com/nayaku/bgfx_android_activity起步Build和運作，搞定，OK！參考：

虛幻引擎(3)-第三人稱視角前言一、建立軸映射（綁定滑鼠的平移）二、角色藍圖三、控制角色

遊戲性能優化（基礎）

Unity遊戲開發背景知識