【CDX随笔总结】P1_Vertex 的整理和分析
效果图
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关键点
- 渲染管线基础。
- Shader
- C 与 C++ 交叉编译和全局变量。
- 位表（键盘事件，摄像机视角与观察点）。
渲染几何体基础
画一个正方体
【猜测】demo 里(gif图）在旋转的时候看不到底部&顶部三角形，但是在静止时可以看到，应该是 Z 轴没设置好导致摄像机范围内看不到两个面。
demo 里是用索引数据绘制正方体，三角形序列用 D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST。
demo 里用三角形列表而不是三角形带，因为三角形带导致几何体必须按照带状方式组织，实现难度较大。三角形列表具有更好的灵活性（三角形不必彼此相连），三角形连接顺序都是顺时针。
主要渲染过程
- 创建顶点数据。
- 创建顶点索引数据。
- 创建 shader 编译对象，读取 shader 对象里的 Technique 和常量齐次矩阵（世界矩阵 * 观察矩阵 * 投影矩阵）对象。
- 创建渲染视图（IA 阶段装配信息）。
- 创建渲染模式，并默认选择线框模式渲染。
- IA 阶段绑定各项数据。
- 获取 Technique 数据对象。
- 根据 Technique pass 数量获取 pass 并绑定的上下文（Context）。
- 绘制索引顶点。
编译 Shader
编译 Shader
编译 Shader 对象并存入指针 pCompiledShader。
C++ code.
// build shader.
hrResult = D3DX11CompileFromFile(
L".\\FX\\P1.fx", NULL, NULL, NULL, "fx_5_0", dwShaderFlags, 0, NULL, &pCompiledShader, &pCompiledErrMsgs, NULL
);
shader code.
technique11 ColorTech
{
pass P0
{
SetVertexShader(CompileShader(vs_5_0, VS()));
SetPixelShader(CompileShader(ps_5_0, PS()));
//SetRasterizerState(RS);
}
}
Effect 和 technique
effect
effect 是个框架。它包含以下。
一个 shader 通常保存在 effect 文件中（fx），这是一个纯文本（类似 C 语言代码保存在 .c 文件中）。
在一个 effect 文件中，必须包含一个 technique，一个 technique 必须包含一个 pass。
technique
一个 technique 由一个或多个 pass 组成，用于创建一个渲染技术。每个 pass 实现一种不同的几何体渲染方式。可以按照某种方式将多个 pass 的渲染结果混合在一起就可以得到想要的渲染结果。
比如在地形渲染中使用多通道纹理映射技术（multi-pass texturing technique），多通道技术通常会占用大量的系统资源，因为每个 pass 要对几何体进行一次渲染。
在 shader 里声明定义个 technique 关键字是 technique11。
pass
一个 pass 由一个顶点着色器，一个可选的集合着色器，一个像素着色器和一些渲染状态组成，这部分定义了 pass 的几何体渲染方式。
像素着色器也是可选的，比如指向绘制深度缓冲，不想绘制后台缓冲，在这种情况下就不需要像素着色器计算像素颜色。
Demo
在 demo 里用了 1 个 technqiue，包含 1 个 pass。在这个 pass 里指定了顶点着色器和像素着色器，注释了渲染状态（渲染状态初始化时指定了，并由键盘控制）。
创建 Effect 并存入指针 pFX。
hrResult = D3DX11CreateEffectFromMemory(
pCompiledShader->GetBufferPointer(),
pCompiledShader->GetBufferSize(),
0,
ptCdx->pD3d,
&(ptP1Demo->pFX)
);
TH_CHECKERR_FAILED(hrResult);
获取指定的 technique 和齐次坐标矩阵。
ptP1Demo->pTech = ptP1Demo->pFX->GetTechniqueByName("ColorTech");
ptP1Demo->pMfxWorldViewProj = ptP1Demo->pFX->GetVariableByName("gWorldViewProj")->AsMatrix();
渲染视图
创建输入布局对象描述数组
D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC arrtVertexDesc[csMaxVertexDesc] =
{
{"POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0},
{"COLOR", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, 0, sizeof(XMFLOAT3), D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0}
};
创建 pass 描述
D3DX11_PASS_DESC tPassDesc = { 0 };
hrRet = ptP1Demo->pTech->GetPassByIndex(0)->GetDesc(&tPassDesc);
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
创建布局对象
hrRet = ptCdx->pD3d->CreateInputLayout(
arrtVertexDesc, csMaxVertexDesc, tPassDesc.pIAInputSignature, tPassDesc.IAInputSignatureSize, &(ptP1Demo->pInputLayout)
);
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
渲染模式（渲染状态）
分别创建线框模式和填充模式渲染状态，默认使用线框模式。
int P1_CreateRasterizer(CDXDISPATCH_PTR ptCdx, P1DEMO_PTR ptP1Demo)
{
int nResult = C_FALSE;
HRESULT hrRet = E_FAIL;
D3D11_RASTERIZER_DESC tWrDesc;
D3D11_RASTERIZER_DESC tSoDesc;
ZeroMemory(&tWrDesc, sizeof(D3D11_RASTERIZER_DESC));
tWrDesc.FillMode = D3D11_FILL_WIREFRAME;
tWrDesc.CullMode = D3D11_CULL_BACK;
tWrDesc.FrontCounterClockwise = false;
tWrDesc.DepthClipEnable = true;
ZeroMemory(&tSoDesc, sizeof(D3D11_RASTERIZER_DESC));
tSoDesc.FillMode = D3D11_FILL_SOLID;
tSoDesc.CullMode = D3D11_CULL_BACK;
tSoDesc.FrontCounterClockwise = false;
tSoDesc.DepthClipEnable = true;
hrRet = ptCdx->pD3d->CreateRasterizerState(&tWrDesc, &(ptP1Demo->pWirerameRS));
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
hrRet = ptCdx->pD3d->CreateRasterizerState(&tSoDesc, &(ptP1Demo->pSoildRS));
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
ptCdx->pD3dContext->RSSetState(ptP1Demo->pWirerameRS);
nResult = C_OK;
Exit0:
return nResult;
}
渲染阶段
清理深度缓存&模板缓存
const float carrfClearColor[4] = COLOR_LIGHTSTEELBLUE;
const unsigned int cunStride = sizeof(P1VERTEXT);
const unsigned int cunOffset = 0;
D3DX11_TECHNIQUE_DESC tTechDesc = { 0 };
ptCdx->pD3dContext->ClearRenderTargetView(
ptCdx->pRenderTargetView,
carrfClearColor
);
// clean z-buffer(depth buffer) and stencil buffer.
ptCdx->pD3dContext->ClearDepthStencilView(
ptCdx->pDepthStencilView,
D3D11_CLEAR_DEPTH | D3D11_CLEAR_STENCIL,
1.0f,
0
);
绑定 IA 资源
ptCdx->pD3dContext->IASetInputLayout(g_p1DemoPtr->pInputLayout);
ptCdx->pD3dContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &(g_p1DemoPtr->pVertexBuffer), &cunStride, &cunOffset);
ptCdx->pD3dContext->IASetIndexBuffer(g_p1DemoPtr->pIndexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);
ptCdx->pD3dContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);
获取 pass 并渲染
hrRet = g_p1DemoPtr->pTech->GetDesc(&tTechDesc);
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
for (UINT i = 0; i < tTechDesc.Passes; ++i)
{
hrRet = g_p1DemoPtr->pTech->GetPassByIndex(i)->Apply(0, ptCdx->pD3dContext);
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
ptCdx->pD3dContext->DrawIndexed(MAX_INDEXCOUNT, 0, 0);
}
提交管线，交换前后台缓存
hrRet = ptCdx->pDxgiSwapChain->Present(0, 0);
TH_CHECKERR_FAILED(hrRet);
Shader
demo 里只是基础的 Shader 在 Effect 文件中
- 有 1 个常量缓存（cbuffer），用于存放 MVP 矩阵。
cbuffer cbPerObject
{
float4x4 gWorldViewProj;
};
- 有 1 个顶点输入结构体，结构体内是一个局部坐标，一个顶点颜色信息。
struct VertexIn
{
float3 PosL: POSITION;
float4 Color: COLOR;
};
- 有 1 个顶点输出结构体，结构体内是一个齐次裁剪坐标（用于顶点的位置确定），一个顶点的颜色信息。
struct VertexOut
{
float4 PosH : SV_POSITION;
float4 Color: COLOR;
};
- 有 1 个顶点着色器（函数），将顶点的局部坐标 * MVP 矩阵，得到顶点的在屏幕上的最终坐标，颜色不做处理。
VertexOut VS(VertexIn vin)
{
VertexOut vout;
vout.PosH = mul(float4(vin.PosL, 1.0f), gWorldViewProj);
//vout.PosH = vin.PosL;
vout.Color = vin.Color;
return vout;
}
- 有 1 个像素着色器（函数），内部对颜色暂不做处理。
float4 PS(VertexOut pin) : SV_Target
{
return pin.Color;
}
- 有 1 个渲染状态（RasterizerState），设置渲染状态为填充颜色，启用背部消隐，顺时针环绕三角形是朝前的，但是在 shader 里未启用这个渲染状态，因为在 cpp 文件中用了。
RasterizerState RS
{
FillMode = Solid;
CullMode = Back;
FrontCounterClockwise = false;
};
- 有 1 个 technique(technique11)，内部有 1 个 pass。
technique11 ColorTech
{
pass P0
{
SetVertexShader(CompileShader(vs_5_0, VS()));
SetPixelShader(CompileShader(ps_5_0, PS()));
//SetRasterizerState(RS);
}
}
C 与 C++ 交叉编译
主项目是 C 语言，P1 Demo 是 C++ 文件。
extern "C"
extern "C" 目的是为了 C++ 能够调用 C 语言代码，加上这句后，表示这部分代码按照 C 语言的方式进行编译。
C++ 编译的时候会修改函数的名称（C++ 函数支持重载），但这样 C 语言就读不到了。
在 P1 Demo 里会使用到 D3D Math 这个数学库，这个库只能在 C++ 上用，所以这里就用到了交叉编译。
A.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
// 这里导入所需要的代码。
inlcude <DirectXMath.h>
// 只在头文件中声明。
int a;
#ifdef __cplusplus
}
#endif
A.cpp
// 在 main 函数外定义 a 变量。
int a = 1;
void main() {...}
extern "C" 是包含双重含义。首先是 extern，然后是 "C"。
extern 告诉编译器此变量会暴露，申明此变量或函数可以在本模块或其他模块中使用。
"C" 以 C 语言模式编译和链接，函数名编译后不会被修改。
全局变量
extern int a
这仅仅是个声明，而非定义，并没有为 a 分配内存空间。a 在所有模块中作为全局变量只能被定义一次（在 main 函数外），否则会报错。
B 模块想调用 A 模块中定义的变量/函数时，只需要导入头文件，虽然在编译阶段找不到此变量/函数，但是并不会报错，会在 A 模块编译生成中的目标代码找到。
与 extern 对应的是 static，static 表示变量或者函数只能在本模块使用，所以不可能被 extern "C" 修饰。
在 demo 里，C++ 调用 C 与 C 调用 C++ 都是用 extern "C"，因为已经 extern 了，而且都已经导入了D3DMain.h头文件，可以链接到。
位图
Bitmap
位图用一串二进制表示布尔信息，可以节省大量的内存资源，不过位图只能简单表示 false 或 true。
用一个 byte 变量（unsigned char）就可以表示一个 8 位的信息图（表示 8 个 bool 变量）。
当需要存放大量的位图时，就创建一个 byte 类型的数组。
逻辑与&
两位同时为1，结果才为1，否则为0
逻辑非
参与运算的两个对象只要有一个为1，其值为1。
设置位图的内容
有了位图数组之后，首先需要确认需要修改的位图在数组下标是在哪一位，得到下标位置后就需要求得需求修改的位图的哪一位。
当键盘按下后，对应的位表将会被修改成1；当键盘松开后，对应的位表会被修改成0。
键盘按下
进行或运算，如果原来是1（即已经按下）则继续为1，如果为0则变更为1。
键盘松开
进行与运算，并且要取反，因为2个都为1的情况下不能恢复成0，所以取反。
void SetKeyActiveMap(unsigned long ulActiveStauts, unsigned int unNegation)
{
const int cnStatusBits = GetNumBinaryBits(ulActiveStauts);
const int cnArrPos = cnStatusBits / 8;
const int cnBitPos = (cnStatusBits % 8) - 1;
if (KEYACTIVE == unNegation)
{
g_bKeyActiveMap[cnArrPos] |= (1 << cnBitPos);
THLOG("key active. now map: %d\n", g_bKeyActiveMap[cnArrPos]);
}
else if (KEYSHUT == unNegation)
{
g_bKeyActiveMap[cnArrPos] &= (~(1 << cnBitPos));
THLOG("key shut. now map: %d\n", g_bKeyActiveMap[cnArrPos]);
}
}
查询位图
void GetKeyActiveMapEx(const int nFlags, int* pnRes)
{
const int cnTargetBit = GetNumBinaryBits(nFlags);
const int cnArrPos = cnTargetBit / 8;
if (nFlags >> (8 * cnArrPos) == g_bKeyActiveMap[cnArrPos])
{
*pnRes = C_TRUE;
}
}
