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��点着色器入门

Let me see see — Thu, 05 Jan 2012 02:45:00 GMT

��点着色器(vertex shader)是一个在囑�Ş卡的GPU上执行的�E�序�Q�它替换了固定功能管�U?fixed function pipeline)中的变换(transformation)和光�?lighting)阶段�?�q�不是百分之癄��正确�Q�因为顶点着色器可以被Direct3D�q�行�?Direct3D runtime)以��Y件模拟，如果��g不支持顶点着色器的话)。图17.1说明了管�U�中��点着色器替换的部件�?/p>

　　从图17.1�Q�我们知道，��点以局部坐标输入到��点着色器�Q��ƈ且必��输出齐�ơ剪裁空间的有颜色的��点�?�l�投��q��阵变换顶点后的空间称作齐�ơ剪裁空�?homogeneous clip space)。因此，要把一个顶点从局部空间变换到齐次坐标�I�间�Q�我们必��d��用下列变换序列：(x��)世界变换(world transformation)�Q�视囑֏��?view transformation)和投影变�?projection transformation)�Q�它们分别由世界矩阵�Q�视囄��阵和投媄(ji��ng)矩阵来完成�?对于点元(point primitive)�Q�顶点着色器也被用于操作每个��点的顶点大��?/p>

　　�׃��点着色器是我�?在HLSL�?写的一个自定义�E�序�Q�因此我们在囑�Ş效果斚w��获得了极大的自由性。我们不再受限于Direct3D的固定光照算法。此外，应用�E�序操纵��点位置的能力也有了多样性，例如�Q�cloth simulation�Q�粒子系�l�的点大��操�U�，�q�有��点混合/morphing。此外，我们的顶�Ҏ(gu��)��据结构更自由了，�q�且可以在可�~�程��线中包含比在固定功能管�U�中多得多的数据�?/p>

　　��点着色器仍然是相�Ҏ(gu��)��的特性，�q�且许多囑�Ş卡不支持它们�Q�特别是�?a style="font-family: Arial; color: rgb(31,58,135); text-decoration: underline" target="_blank">DirectX 9发布的较新版本的��点着色器。通过��(g��)查D3DCAPS9�l�构的VertexShaderVersion成员�Q�可以测试顶点着色器的版本。下列代码段展示了这一点：(x��)

以下是引用片�D�：(x��)
　// If the device's supported version is less than version 2.0
　　if( caps.VertexShaderVersion < D3DVS VERSION(2, 0) )
　　// Then vertex shader version 2.0 is not supported on this device.

　　我们看到D3D_VERSION的两个参数分别接收主和次版本受��现在，D3DXCompileShaderFromFile函数支持��点着色器版本1.1�?.0�?

　　17.1��点声明

　　我们已经使用自由��点格式(flexible vertex format�Q�FVF)来描�q�顶点结构中的各分量。但是，在可�~�程��线中，��点数据包含的数据比用FVF所能表辄��多很多。因此，我们通常使用更具表达性�ƈ且更强大的顶点声�?vertex declaration)。注意：(x��)如果FVF能够描述我们的顶�Ҏ(gu��)��式我们仍然可以在可编�E�管�U�中使用它�?span style="color: red">不管用何�U�方法，只是��Z��方便�Q�同样FVF�?x��)在内部被�{换�ؓ(f��)一个顶点声明�?/span>

　　17.1.1 描述��点声明

　　我们��一个顶点声明描�q�Cؓ(f��)一个D3DVERTEXELEMENT9�l�构的数�l�。D3DVERTEXELEMENT9数组中的每个成员描述了一个顶点的分量。所以，如果你的��点�l�构有三个分�?例如�Q�位�|�、法�Uѝ��颜�?�Q�那么其相应的顶点声明将描述3个D3DVERTEXELEMENT9�l�构的数�l�。这个D3DVERTEXELEMENT9�l�构定义如下�Q?/p>

以下是引用片�D�：(x��)
typedef struct _D3DVERTEXELEMENT9 {
　　BYTE Stream;
　　BYTE Offset;
　　BYTE Type;
　　BYTE Method;
　　BYTE Usage;
　　BYTE UsageIndex;
　　} D3DVERTEXELEMENT9;

　　Stream——指定与顶点分量相兌��的流

　　ffset——偏移�Q�按字节�Q�相对于��点�l�构成员的顶点分量的开始。例如，如果��点�l�构是：(x��)

以下是引用片�D�：(x��)
struct Vertex
　　{
　　D3DXVECTOR3 pos;
　　D3DXVECTOR3 normal;
　　};

　　……pos分量的偏�U�L��0�Q�因为它是第一个分�?normal分量的偏�U�L��12�Q�因为sizeof(pos) = 12。换句话��_(d��)��normal分量以Vertex的第12个字节�ؓ(f��)开始�?

　　Type——指定数据�c�d��。它可以是D3DDECLTYPE枚�D�c�d��的�Q意成�?完整列表请参见文档。常用类型如下：(x��)

　　D3DDECLTYPE_FLOAT1——��点数�?/p>

　　D3DDECLTYPE_FLOAT2——2D��点向量

　　D3DDECLTYPE_FLOAT3——3D��点向量

　　D3DDECLTYPE_FLOAT4——4D��点向量

　　D3DDECLTYPE_D3DCOLOR—D3DCOLOR�c�d��Q�它扩展为RGBA��点颜色向量(r g b a)�Q�其每一分量都是归一化到区间[0, 1]了的�?/p>

　　Method——指定�|�格化方法。我们认��个参数是高��的，因此我们使用默认��|��标识为D3DDECLMETHOD_DEFAULT.�?/p>

　　Usage——指定已计划的寚w��点分量的使用。例如，它是否准备用于一个位�|�向量、法�U�向量、纹理坐标等?有效的用途标识符(usage identifier)是D3DDECLUSAGE枚�D�c�d��的：(x��)

以下是引用片�D�：(x��)
typedef enum _D3DDECLUSAGE {
　　D3DDECLUSAGE_POSITION = 0, // Position.
　　D3DDECLUSAGE_BLENDWEIGHTS = 1, // Blending weights.
　　D3DDECLUSAGE_BLENDINDICES = 2, // Blending indices.
　　D3DDECLUSAGE_NORMAL = 3, // Normal vector.
　　D3DDECLUSAGE_PSIZE = 4, // Vertex point size.
　　D3DDECLUSAGE_TEXCOORD = 5, // Texture coordinates.
　　D3DDECLUSAGE_TANGENT = 6, // Tangent vector.
　　D3DDECLUSAGE_BINORMAL = 7, // Binormal vector.
　　D3DDECLUSAGE_TESSFACTOR = 8, // Tessellation factor.
　　D3DDECLUSAGE_POSITIONT = 9, // Transformed position.
　　D3DDECLUSAGE_COLOR = 10, // Color.
　　D3DDECLUSAGE_FOG = 11, // Fog blend value.
　　D3DDECLUSAGE_DEPTH = 12, // Depth value.
　　D3DDECLUSAGE_SAMPLE = 13 // Sampler data.
　　} D3DDECLUSAGE;

　　D3DDECLUSAGE_PSIZE�c�d��用于指定一个顶点的大小。它用于点精灵，因此我们可以��Z��每个��点控制其大��。一个D3DDECLUSAGE_POSITION成员的顶点声明意味着�q�个��点已经被变换，它通知囑�Ş卡不要把�q�个��点送到��点处理阶段(变�Ş和光�?�?

　　UsageIndex——用于标识多个相同用途的��点分量。这个用途烦引是位于区间[0, 15]间的一个整数。例如，假设我们有三个用途�ؓ(f��)D3DDECLUSAGE_NORMAL的顶点分量。我们可以�ؓ(f��)�W�一个指定用途烦引�ؓ(f��)0�Q��ؓ(f��)�W�二个指定用途烦引�ؓ(f��)1�Q��ƈ且�ؓ(f��)�W�三个指定用途烦引�ؓ(f��)2。按�q�种方式�Q�我们可以通过其用途烦引标识每个特定的法线�?/p>

　　��点描述声明的例子：(x��)假设我们惌��描述的顶�Ҏ(gu��)��式由位置向量和三个法�U�向量组成。顶点声明可以指定如下：(x��)

以下是引用片�D�：(x��)
　D3DVERTEXELEMENT9 decl[] =
　　{
　　{0, 0, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_POSITION, 0},
　　{0, 12, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_NORMAL, 0},
　　{0, 24, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_NORMAL, 1},
　　{0, 36, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_NORMAL, 2},
　　D3DDECL_END()
　　};

　　D3DDECL_END宏用于初始化D3DVERTEXELEMENT9数组的最后一个顶点元素。同��L(f��ng)��Q�注意法向量的用途烦引标�{��?

　　17.1.2 创徏��点声明

　　一旦你描述了一个顶点声明�ؓ(f��)D3DVERTEXELEMENT9数组�Q�我们就可以使用下面的方法获得一个IDirect3DVertexDeclaration9接口指针�Q?/p>

以下是引用片�D�：(x��)
HRESULT IDirect3DDevice9::CreateVertexDeclaration(
　　CONST D3DVERTEXELEMENT9* pVertexElements,
　　IDirect3DVertexDeclaration9** ppDecl
　　);

　　pVertexElements——D3DVERTEXELEMENT9�l�构数组�Q�它描述我们惌��创徏的顶点声明�?

　　ppDecl——用于�q�回创徏的IDirect3DVertexDeclaration9接口指针

　　例子调用�Q�其中decl是一个D3DVERTEXELEMENT9数组�Q?/p>

　　IDirect3DVertexDeclaration9* _decl = 0;

　　hr = _device->CreateVertexDeclaration(decl, &_decl);

　　17.1.3 使用一个顶点声�?/p>

　　回忆一下：(x��)自由��点格式是一个方便的�Ҏ(gu��)��ƈ且在内部转换成了��点声明。因此，当直接��用顶点声明，我们不再需要调用：(x��)Device->SetFVF( fvf );

　　相反�Q�我们调用：(x��)Device->SetVertexDeclaration( _decl );

　　其中�Q�_decl是一个IDirect3DVertexDeclaration9接口指针�?/p>

　　17.2��点数据用�?/p>

　　考虑�q�个��点声明�Q?/p>

以下是引用片�D�：(x��)
D3DVERTEXELEMENT9 decl[] =
　　{
　　{0, 0, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_POSITION, 0},
　　{0, 12, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_NORMAL, 0},
　　{0, 24, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_NORMAL, 1},
　　{0, 36, D3DDECLTYPE_FLOAT3, D3DDECLMETHOD_DEFAULT, D3DDECLUSAGE_NORMAL, 2},
　　D3DDECL_END()
　　};

我们需要一�U�方式，来定义一个顶点声明的元素到顶点着色器的Input�l�构的数据成员的映射。我们在Input�l�构中通过指定每个数据成员的语�?: usage-type [usage-index])定义�q�个映射。语义通过元素的用途类型和用途烦引标识顶点声明中的一个元素。由数据成员的语义标识的��点元素是得以映��到数据成员的元素。例如，对应于前面的��点声明的输入结构是�Q?br />

以下是引用片�D�：(x��)
　struct VS_INPUT
　　{
　　vector position : POSITION;
　　vector normal : NORMAL0;
　　vector faceNormal1 : NORMAL1;
　　vector faceNormal2 : NORMAL2;
　　};

　　注意�Q�如果我们遗漏了用途烦引，��意味着用途烦引�ؓ(f��)零。例如，POSITION和POSITION0是同一样东�ѝ�?

　　�q�里decl中的元素0�Q�由用途POSITION和用途烦�?标识�Q�它映射到position。decl中的元素1�Q�由用途NORMAL和用途烦�?标识�Q�它映射到normal。decl中的元素2�Q�由NORMAL和用途烦�?标识�Q�它映射到faceNormal1。decl中的元素3�Q�由用途NORMAL和用途烦�?标识�Q�它映射到faceNormal2�?/span>

　　受支持的��点着色器输入用�?input usage)是：(x��)

　　POSITION [n]——位置

　　BLENDWEIGHTS [n]——混合权重

　　BLENDINDICES [n]——混合索引

　　NORMAL [n]——法线向量

　　PSIZE[n]——��点大小

　　DIFFUSE [n]——散射颜色

　　SPECULAR [n]——镜面颜色

　　TEXCOORD [n]——�U�理坐标

　　其中�Q�n是一个位于区间[0, 15]的可选整数�?/p>

　　此外�Q�对于输出结构，我们必须指定每个成员是用来做什么的。例如，数据成员应该被作��Z��|�向量、颜艌Ӏ�纹理坐标等对待�?囑�Ş卡没��L��Q�除非你强制的告诉它。这也需要通过语法的语义来完成�Q?/p>

以下是引用片�D�：(x��)
　struct VS_OUTPUT
　　{
　　vector position : POSITION;
　　vector diffuse : COLOR0;
　　vector specular : COLOR1;
　　};

　　受支持的��点着色器输出用途是�Q?

　　POSITION—位置

　　PSIZE—��点大小

　　FOG—雾�؜合�?/p>

　　COLOR [n]—��点颜色。注意：(x��)可以有多个顶炚w��色被输出�Q��ƈ且这些颜色可以被混合在一起以产生最�l�的颜色�?/p>

　　TEXCOORD [n]—��点�U�理坐标。注意：(x��)多个��点�U�理坐标可以被输出�?/p>

　　其中�Q�n是一个位于区间[0, 15]的可选整数�?/p>

原文�q�接�Q?a href="http://www.shnenglu.com/lovedday/category/6620.html">http://www.shnenglu.com/lovedday/category/6620.html

Let me see see 2012-01-05 10:45 发表评论

高��着色语�a�HLSL入门(�?

Let me see see — Sat, 21 May 2011 00:08:00 GMT

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: 大多数函数已�l�重载以使其可以�Ҏ(gu��)��有内建类型有意义。例如，abs�Ҏ(gu��)��有数值类型有意义�Q�所以它为所有这些数值类型进行了重蝲。又例如�Q�叉�U�的叉乘仅对 3D向量有意义，所以它�Ҏ(gu��)��有类型的3D向量�Q�比如：(x��)int�Q�float�Q�double�?D向量�Q�进行了重蝲。另一斚w��Q�线性插�?#8212;—lerp�Q�对于数倹{�?D�?D�?D向量有意义，因此重蝲了这些类型�?nbsp;

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: HLSL有一个丰富的内徏函数的集合，它们�?D囑�Ş来说非常有用。下表是一个删减了的列表，注意�Q�要得到更多的参考，可以参看DirectX文档中内建HLSL函数的完整列表�?nbsp;

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: ��Z��于参考，�q�里�l�出一个HLSL定义的关键字列表�Q?/div>

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: HLSL支持下列数值类型（scalar type�Q�：(x��)

bool—True or false value. Note that HLSL provides the true and false keywords.

int—32bit signed integer

half—16bit floating-point number

float—32bit floating-point number

double—64bit floating-point number

注意�Q�一些��^��C��支持int, half, and double�c�d��Q�这时我们��?float�c�d��模拟�?nbsp;

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: 下一个方法就是设�|�常量的默认��|��q�些默认值在声明时初始化。这个方法应该在应用�E�序建立�Q�setup�Q�期间被调用一��?�Q�called once�Q��?nbsp;

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: 每个着色器有一个常量表�Q�用来保存它的变量。D3DX库通过ID3DXConstantTable接口�Q�提供给应用�E�序讉K��着色器的常量表。通过�q�个接口我们能够在应用程序中讄��着色器源代码中的变量�?

我们现在描述ID3DXConstantTable接口的方法列表的实现�Q�全部的列表��h��阅Direct3D文档�?nbsp;

高��着色语�a�HLSL入门�Q?�Q?/strong>      摘要: 在我们写的程序里��点和像素是很小的对象，它们由GPU来执行，是固定功能管�U�的一部分。用我们自己写的着色器�E�序替换一部分固定功能��线�Q�在�l�制效果上我们获得很大的灉|��性。我们不再局限于预定义的"固定"操作�?

��Z��~�写着色器�E�序�Q�我们需要一�U�高�U�着色器语言�Q�High-Level Shading Language �Q�简�U�HLSL�Q?。在DirectX 8中，着色器是用低��着色器汇编语言�~�写的。幸�q�的是，我们不必再用汇编语言来写着色器了，DirectX 9支持一�U�高�U�着色器语言来写�?/div>

Let me see see 2011-05-21 08:08 发表评论

Direct3D9 Fx/HLSL的若�q�条有用的笔讎ͼ�转）

Let me see see — Sat, 21 May 2011 00:02:00 GMT

Direct3D中的Shader是这��L(f��ng)��Q?/p>
1. ASM Shader是最元老的也是DX8主要使用Shader

2. fxc�~�译器可以同时编译ASM,HLSL和fx脚本,其中HLSL和fx可以查看�~�译后的GPU汇编代码

3. D3D9中，fx�?strong style="color: black; background-color: #99ff99">HLSL的一�U�渲染脚本，��化了HLSL讄��?qi��ng)常量绑定，�q�且附带RenderStateBlock�?qi��ng)设�|?/p>
但只能用于制作简单的Shader

4. DirectXSDK中有一个概忉|؜淆：(x��)C++例子中的BasicHLSL使用的其实还是fx�Q�HLSLwithoutEffects例子才是真正的纯HLSL

5.fx�?strong style="color: black; background-color: #99ff99">HLSL�E�序鉴别�Q?/p>
使用fx�E�序必定含有�Q�D3DXCreateEffectXXX �p�d��函数�Q?ID3DXEffect对象�Q�渲染中能看到SetTechnique�Q�BeginPass�Q�EndPass之类的字�?/p>

使用�U?strong style="color: black; background-color: #99ff99">HLSL�E�序含有�Q�D3DXCompileShader�Q�ID3DXConstantTable对象�Q�GetConstantByName�Q�GetConstantDesc之类的字�?/p>

6. 在fx中包含有 VertexShader�Q�PixelShader代码�?qi��ng)profile�Q�entry�Q�RenderState讄��?qi��ng)简单的�l�制�q�程(pass)。一�ơ编译后�Q�VS,PS,Texture,Sampler�?qi��ng)常量都是在ID3DXEffect对象中自动完成，无需手动讄��?/p>

7. HLSL可以��VS�?qi��ng)PS代码写入1�?hlsl文�g。注意，以下�q�种代码可以�?strong style="color: black; background-color: #99ff99">HLSL中编译过�Q�但实际没有��M��效果

   1:  sampler_state

   2:  {

   3:      Texture = ;

   4:      MipFilter = LINEAR;

   5:      MinFilter = LINEAR;

   6:      MagFilter = LINEAR;

   7:  };

.csharpcode, .csharpcode pre { font-size: small; color: black; font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace; background-color: #ffffff; /*white-space: pre;*/ } .csharpcode pre { margin: 0em; } .csharpcode .rem { color: #008000; } .csharpcode .kwrd { color: #0000ff; } .csharpcode .str { color: #006080; } .csharpcode .op { color: #0000c0; } .csharpcode .preproc { color: #cc6633; } .csharpcode .asp { background-color: #ffff00; } .csharpcode .html { color: #800000; } .csharpcode .attr { color: #ff0000; } .csharpcode .alt { background-color: #f4f4f4; width: 100%; margin: 0em; } .csharpcode .lnum { color: #606060; }

�q�点可以参考AMD RenderMonkey中只在shader中��用sampler而忽略texture�?/p>

8. fx中往shader讄��U�理使用的是ID3DXBaseEffect::SetTexture下的�q�个函数

   1:  HRESULT SetTexture(

   2:    D3DXHANDLE hParameter,

   3:    LPDIRECT3DBASETEXTURE9 pTexture

   4:  );

但是�?strong style="color: black; background-color: #99ff99">HLSL中，�q�点��变得很�ȝ��Q�需要手动设�|�，可以参考这��?a href="http://www.shnenglu.com/liangairan/articles/57971.html">文章

Shader代码片段�Q?/p>

   1:  sampler Samp0 = sampler_state

   2:  {

   3:      Texture = ;

   4:      MipFilter = LINEAR;

   5:      MinFilter = LINEAR;

   6:      MagFilter = LINEAR;

   7:  };

�~�译HLSL代码后得到ConstantTable�Q�然后取出句柄：(x��)

   1:  ScalarHandle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, "Scalar");

2:

   3:  Samp0Handle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, "Samp0");

4:

   5:  Samp1Handle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, "Samp1");

再从句柄取出symbol的描�q�ͼ�(x��)

   1:  UINT count;

2:

   3:  pixelConstTable->GetConstantDesc(Samp0Handle, & Samp0Desc, &count);

4:

   5:  pixelConstTable->GetConstantDesc(Samp1Handle, & Samp1Desc, &count);

通过上面的描�q�ͼ��纹理变量的寄存器偏�U�M��为纹理的stage

8. 优化帔R��讄��速度的方法一般就是根据字�W�串取出句柄�Q�以后每�ơ渲染时�Q�只通过句柄讄��。但ID3DXConstantTable最后还是通过

IDirect3DDevice9::SetPixelShaderConstantX �p�d��函数来实现的

   1:  HRESULT SetPixelShaderConstantF(

   2:    UINT StartRegister,

   3:    CONST float * pConstantData,

   4:    UINT Vector4fCount

   5:  );

9. HLSL��一�D�包含VS和PS代码�~�译完成后，��得到VS和PS两个单独的ID3DXConstantTable

Let me see see 2011-05-21 08:02 发表评论