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En este módulo, aprenderemos cómo cargar modelos 3D en una aplicación DirectX. Los modelos 3D son esenciales para crear escenas complejas y realistas en aplicaciones gráficas y videojuegos. Este tema cubrirá los conceptos básicos de los formatos de modelos 3D, cómo cargar y procesar estos modelos, y cómo renderizarlos en DirectX.

Conceptos Clave

Formatos de Modelos 3D: Existen varios formatos de archivos para modelos 3D, como OBJ, FBX, y COLLADA. Cada formato tiene sus propias características y ventajas.
Bibliotecas de Carga de Modelos: Utilizaremos bibliotecas como Assimp (Open Asset Import Library) para facilitar la carga de modelos 3D en nuestra aplicación.
Procesamiento de Modelos: Una vez cargado el modelo, necesitamos procesar los datos para que sean utilizables por DirectX.
Renderizado de Modelos: Finalmente, renderizaremos el modelo en nuestra escena utilizando Direct3D.

Paso 1: Configuración del Entorno

Antes de comenzar, asegúrate de tener configurado tu entorno de desarrollo con DirectX y de haber instalado la biblioteca Assimp. Puedes descargar Assimp desde su sitio oficial.

Instalación de Assimp

Descarga Assimp: Descarga la versión precompilada de Assimp o compílala desde el código fuente.
Incluir Assimp en tu Proyecto: Añade las bibliotecas y los archivos de encabezado de Assimp a tu proyecto.

Paso 2: Cargando un Modelo 3D

Código de Ejemplo

A continuación, se muestra un ejemplo de cómo cargar un modelo 3D utilizando Assimp y DirectX.

#include <assimp/Importer.hpp>
#include <assimp/scene.h>
#include <assimp/postprocess.h>
#include <d3d11.h>
#include <DirectXMath.h>
#include <vector>
#include <iostream>

// Estructura para almacenar los datos del vértice
struct Vertex {
    DirectX::XMFLOAT3 position;
    DirectX::XMFLOAT3 normal;
    DirectX::XMFLOAT2 texCoord;
};

// Función para cargar un modelo 3D
bool LoadModel(const std::string& filePath, std::vector<Vertex>& vertices, std::vector<uint32_t>& indices) {
    Assimp::Importer importer;
    const aiScene* scene = importer.ReadFile(filePath, aiProcess_Triangulate | aiProcess_FlipUVs | aiProcess_CalcTangentSpace);

    if (!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE || !scene->mRootNode) {
        std::cerr << "Error al cargar el modelo: " << importer.GetErrorString() << std::endl;
        return false;
    }

    aiMesh* mesh = scene->mMeshes[0];
    for (unsigned int i = 0; i < mesh->mNumVertices; i++) {
        Vertex vertex;
        vertex.position = { mesh->mVertices[i].x, mesh->mVertices[i].y, mesh->mVertices[i].z };
        vertex.normal = { mesh->mNormals[i].x, mesh->mNormals[i].y, mesh->mNormals[i].z };
        vertex.texCoord = { mesh->mTextureCoords[0][i].x, mesh->mTextureCoords[0][i].y };
        vertices.push_back(vertex);
    }

    for (unsigned int i = 0; i < mesh->mNumFaces; i++) {
        aiFace face = mesh->mFaces[i];
        for (unsigned int j = 0; j < face.mNumIndices; j++) {
            indices.push_back(face.mIndices[j]);
        }
    }

    return true;
}

Explicación del Código

Estructura Vertex: Define la estructura del vértice que contiene la posición, la normal y las coordenadas de textura.
Función LoadModel: Esta función utiliza Assimp para cargar un modelo desde un archivo. Procesa los vértices y las caras del modelo y los almacena en vectores.
Assimp::Importer: Crea un importador de Assimp para leer el archivo del modelo.
aiScene: Representa la escena cargada, que contiene todos los datos del modelo.
aiMesh: Extrae el primer mesh (malla) de la escena y procesa sus vértices y caras.

Paso 3: Procesamiento de los Datos del Modelo

Una vez que hemos cargado los datos del modelo, necesitamos crear los buffers de vértices e índices en DirectX para renderizar el modelo.

Código de Ejemplo

ID3D11Buffer* vertexBuffer;
ID3D11Buffer* indexBuffer;

bool CreateBuffers(ID3D11Device* device, const std::vector<Vertex>& vertices, const std::vector<uint32_t>& indices) {
    D3D11_BUFFER_DESC vertexBufferDesc = {};
    vertexBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    vertexBufferDesc.ByteWidth = sizeof(Vertex) * vertices.size();
    vertexBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
    vertexBufferDesc.CPUAccessFlags = 0;

    D3D11_SUBRESOURCE_DATA vertexData = {};
    vertexData.pSysMem = vertices.data();

    HRESULT hr = device->CreateBuffer(&vertexBufferDesc, &vertexData, &vertexBuffer);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Error al crear el buffer de vértices" << std::endl;
        return false;
    }

    D3D11_BUFFER_DESC indexBufferDesc = {};
    indexBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    indexBufferDesc.ByteWidth = sizeof(uint32_t) * indices.size();
    indexBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_INDEX_BUFFER;
    indexBufferDesc.CPUAccessFlags = 0;

    D3D11_SUBRESOURCE_DATA indexData = {};
    indexData.pSysMem = indices.data();

    hr = device->CreateBuffer(&indexBufferDesc, &indexData, &indexBuffer);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Error al crear el buffer de índices" << std::endl;
        return false;
    }

    return true;
}

Explicación del Código

Buffers de Vértices e Índices: Creamos buffers de vértices e índices en la GPU utilizando DirectX.
D3D11_BUFFER_DESC: Describe las propiedades del buffer, como el uso, el tamaño y los flags de enlace.
D3D11_SUBRESOURCE_DATA: Proporciona los datos iniciales para el buffer.
CreateBuffer: Crea el buffer en la GPU utilizando el dispositivo de DirectX.

Paso 4: Renderizando el Modelo

Finalmente, renderizamos el modelo en nuestra escena.

Código de Ejemplo

void RenderModel(ID3D11DeviceContext* deviceContext) {
    UINT stride = sizeof(Vertex);
    UINT offset = 0;
    deviceContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &vertexBuffer, &stride, &offset);
    deviceContext->IASetIndexBuffer(indexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);
    deviceContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);

    deviceContext->DrawIndexed(indices.size(), 0, 0);
}

Explicación del Código

IASetVertexBuffers: Establece el buffer de vértices para la etapa de entrada de ensamblaje.
IASetIndexBuffer: Establece el buffer de índices.
IASetPrimitiveTopology: Define la topología de los primitivos (en este caso, una lista de triángulos).
DrawIndexed: Dibuja los vértices indexados.

Ejercicio Práctico

Ejercicio

Descarga un modelo 3D en formato OBJ.
Utiliza el código proporcionado para cargar y renderizar el modelo en una aplicación DirectX.
Modifica el código para cargar y renderizar un modelo con múltiples mallas.

Solución

Descargar el Modelo: Puedes encontrar modelos 3D gratuitos en sitios como TurboSquid o Free3D.
Cargar y Renderizar el Modelo: Sigue los pasos descritos en este módulo para cargar y renderizar el modelo.
Múltiples Mallas: Modifica la función LoadModel para iterar sobre todas las mallas en la escena y cargar cada una de ellas.

Conclusión

En este tema, hemos aprendido cómo cargar modelos 3D en una aplicación DirectX utilizando la biblioteca Assimp. Hemos cubierto los conceptos básicos de los formatos de modelos 3D, cómo cargar y procesar estos modelos, y cómo renderizarlos en DirectX. Con esta base, puedes comenzar a crear escenas más complejas y realistas en tus aplicaciones gráficas y videojuegos.

En el próximo tema, exploraremos cómo animar estos modelos 3D para darles vida en nuestras aplicaciones.

Cargando Modelos 3D

Conceptos Clave

Paso 1: Configuración del Entorno

Instalación de Assimp

Paso 2: Cargando un Modelo 3D

Código de Ejemplo

Explicación del Código

Paso 3: Procesamiento de los Datos del Modelo

Código de Ejemplo

Explicación del Código

Paso 4: Renderizando el Modelo

Código de Ejemplo

Explicación del Código

Ejercicio Práctico

Ejercicio

Solución

Conclusión

Curso de Programación DirectX

Módulo 1: Introducción a DirectX

Módulo 2: Conceptos Básicos de Direct3D

Módulo 3: Trabajando con Shaders

Módulo 4: Técnicas Avanzadas de Renderizado

Módulo 5: Modelos 3D y Animación

Módulo 6: Optimización del Rendimiento

Módulo 7: Temas Avanzados

Módulo 8: DirectX en la Práctica