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  • (转)D3d9c的固定渲染管道(fixed function pipeline)与可编程管道(programmable function pipeline)的异同点

      转自:http://blog.csdn.net/tspatial_thunder/article/details/5937701

    现在的游戏图形部分越来多依靠GPU来渲染绘制。说起GPU先说着色器,着色器是可编程的(programmable),分为顶点着色器和像素着色器。着色器是一段运行在GPU上的程序,可以取代渲染的固定功能流水线中部分功能。

     在D3d9c可以用固定管道渲染(fixed function pipeline),也可以用可编程的管道(programmable function pipeline)渲染。下面大概总结下各自对vertex的绘制流程。看看传统的渲染流程和利用可编程管道渲染的异同。

     

     

      固定管道。

      先来看看初始化部分,前5步基本是在构造函数中调用实现。

    1: 定义其结构Struct{}

    struct Vertex

    {

        D3DXVECTOR3 pos;

        D3DXVECTOR3 normal0;

        D3DXVECTOR3 normal1;

        D3DXVECTOR3 normal2;

    };

     

    2:创建一组D3DVERTEXELEMENT9[]结构的元素描述上面定义的Struct{},以在后面告诉Directx我们定义什么样的顶点结构。

    · 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()

    · };

     

     

     

    3:创建了D3DVERTEXELEMENT9[]后,我们便可以获取指向类IDirect3DVertexDeclaration9的指针,其是用表示D3DVERTEXELEMENT9[]结构的。我们通过下面的函数来依据D3DVERTEXELEMENT9[]获取指向IDirect3DVertexDeclaration9的指针。

    HRESULT IDirect3DDevice9::CreateVertexDeclaration(

    CONST D3DVERTEXELEMENT9* pVertexElements,

    IDirect3DVertexDeclaration9** ppDecl)

     

    例如:

      IDirect3DVertexDeclaration9* d3dVertexDecl = 0;

    HR(gd3dDevice->CreateVertexDeclaration(decl, &d3dVertexDecl));

     

     

     

    4:  接下来我们为我们的顶点和顶点序号申请一片内存的存储空间

    HRESULT IDirect3DDevice9::CreateVertexBuffer(

        UINT Length,

        DWORD Usage,

        DWORD FVF,

        D3DPOOL Pool

        IDirectSDVertexBuffer9** ppVertexBuffer,

        HANDLE* pSharedHandle);

     

    HRESULT IDirect3DDevice9::CreateIndexBuffer(

        UINT Length,

        DWORD Usage,

        D3DFORMAT Format,

        D3DPOOL Pool,

        IDirectSDIndexBuffer9** ppIndexBuffer,

     HANDLE* pSharedHandle);

     

     

    例如

    IDirect3DVertexBuffer9* vb;

    gd3dDevice->CreateVertexBuffer( 8 * sizeof( Vertex ), 0, 0,D3DPOOL_MANAGED, &vb, 0);

     

    IDirect3DIndexBuffer9* ib;

    gd3dDevice->CreateIndexBuffer(36 * sizeof( WORD ),D3DUSASE_DYNAMIC | D3DUSASE_WRITEONLY, D3DFMTJNDEX16,D3DPOOL_DEFAULT, &ib, 0);

     

     

    5  再接着获取指向上面申请到的内存(空白)的指针,以对这片区域进行写操作。

    HRESULT IDirect3DVertexBuffer9::Lock(

       UINT OffsetToLock,

       UINT SizeToLock,

       BYTE** ppbData,

       DWORD Flags);

     

    HRESULT IDirect3DIndexBuffer9::Lock(

       UINT OffsetToLock,

       UINT SizeToLock,

       BYTE** ppbData,

       DWORD Flags);

     

    例如

    Vertex* vertices;

    vb->Lock(0, 0, (void**)&vertices, 0);    // lock the entire buffer

    Vertices[0] = Vertex(-1.0f, 0.0f, 2.0f); // write vertices to 

    vertices[1] = Vertex( 0.0f, 1.0f, 2.0f); // the buffer

    vertices[2] = Vertex( 1.0f, 0.0f, 2.0f);

     

    vb->Unlock(); // unlock when you're done accessing the buffer

     

     

         下面几步则是每次系统更新的时候在DrawScene()中调用。

    6:想调用Direct3Ddraw** 函数了?快了。在之前,我们必须告诉Direct3D去哪里找到顶点和顶点序号的数据。Direct3Ddraw**系列函数是从顶点流(vertex stream:a vertex stream is essentially an array of vertex component data)中获得顶点数据的。记得我们将我们的顶点放在vertex buffer中,所以为了能够画vertex buffer中的顶点,我们必须将vertex buffer与某个vertex stream联系上。这可以通过下面的函数实现

    HRESULT IDirect3DDevice9::SetStreamSource(

      UINT StreamNumber,

      IDirect3DVertexBuffer9* pStreamData,

      UINT OffsetInBytes,

    UINT Stride);

    例如,假定vb是指向一个已经用顶点类型为Vertex填好了的vertex buffer。那么我们可以通过下面的句子来将这段buffer与vertex stream联系起来。

    HR(gd3dDevice->SetStreamSource(0, vb, 0, sizeof(Vertex)));

     

     

    7:记得上面我们已经创建了顶点的Declaration来描述我们定义的顶点结构。那么最后我们要做的就是在Direct3D中给这个顶点类型注册,正式告之Direct3D如何处理我们定义的顶点。例如

    // d3dVertexDecl is a pointer to an IDirect3DVertexDeclaration9 type

    gd3dDevice->SetVertexDeclaration(d3dVertexDecl);

     

     

    8:最后我们就可以调用Draw**()来绘制各种图案了。当遇到不同物体需要不同的顶点时,我们就需要重新调用SetStreamSource(),SetVertexDelaration()等来告之Direct3D。例如下面:

    // Object 1 uses its own vertex buffer, index buffer, and

    // vertex declaration

    gd3dDevice->SetStreamSource( 0, vbl, 0, sizeof( Vertexl ) );

    gd3dDevice->SetIndices(indexBufferl);

    gdSdDevice->SetVertexDeclaration(decl1);

    // DRAW OBJECT 1 HERE

    gd3dDevice->DrawPrimitive(...);

    // Object 2 uses its own vertex buffer, index buffer, and

    // vertex declaration

    gd3dDevice->SetStreamSource( 0, vb2, 0, sizeof( Vertex2 ) );

    gd3dDevice->SetIndices(indexBuffer2);

    gdSdDevice->SetVertexDeclaration(decl2);

    // DRAW OBJECT 2 HERE

    gd3dDevice->DrawPrimitive(...);

    // Object 3 uses its own vertex buffer, index buffer, and

    // vertex declaration

    gd3dDevice->SetStreamSource( 0, vb3, 0, sizeof( Vertex3 ) );

    gd3dDevice->SetIndices(indexBuffer3);

    gdSdDevice->SetVertexDeclaration(decl3);

    // DRAW OBJECT 3 HERE

    gd3dDevice->DrawPrimitive(...);

     

     

     

     

     

    可编程管道

      可编程管道绘制顶点和固定管道大体上差不多。只是有三个主要的不同点。1:编写HLSL程序,自己制定渲染形式 。2:初始化时创建个与GPU交互的C++接口ID3DXEffect *,并利用ID3DXEffect来对GPU做一些初始化工作,比如建立HLSL中变量与C++中相关变量的联系。3:在最后一步drawScene()中通过ID3DXEffect *来调用HLSL的mhTech来进行绘制。

     

    1:HLSL语言?好大的题目,具体自己找本教科书了。

    下面直接贴代码举个简单例子。

    uniform extern float4x4 gWVP;

     

    struct OutputVS

    {

        float4 posH : POSITION0;

    };

     

    OutputVS TransformVS(float3 posL : POSITION0)

    {

        // Zero out our output.

    OutputVS outVS = (OutputVS)0;

     

    // Transform to homogeneous clip space.

    outVS.posH = mul(float4(posL, 1.0f), gWVP);

     

    // Done--return the output.

        return outVS;

    }

     

    float4 TransformPS() : COLOR

    {

        return float4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

    }

     

    technique TransformTech

    {

        pass P0

        {

            // Specify the vertex and pixel shader associated with this pass.

            vertexShader = compile vs_3_0 TransformVS();

            pixelShader  = compile ps_3_0 TransformPS();

     

    // Specify the render/device states associated with this pass.

    FillMode = Wireframe;

        }

    }

     

    2:在d3d9的实例的构造函数或者初始化的时候,我们可以通过调用D3DXCreateEffectFromFile()函数来创建与GPU联系的C++指针D3DXEffect *。

    HRESULT  D3DXCreateEffectFromFile(

        LPDIRECT3DDEVICE9 pDevice,

        LPCSTR pSrcFile,

        CONST D3DXMACRO* pDefines,

        LPD3DXINCLUDE pInclude,

        DWORD Flags,

        LPD3DXEFFECTPOOL pPool,

        LPD3DXEFFECT* ppEffect,

        LPD3DXBUFFER *ppCompilationErrors

    );

        我们可以通过ID3DXEffect *来建立C++程序与HLSL程序的沟通桥梁。而这个桥梁就是变量D3DXHANDLE。

       然后我们可以通过以下函数为HLSL每个变量在C++层面创建一个对应变量,即对一个HLSL变量X'建立一个在C++中的对应变量D3DXHANDLE mX

    D3DXHANDLE  ID3DXEffect::GetParameterByName(     D3DXHANDLE hParent, // scope of variable - parent structure     LPCSTR pName        // name of variable );

       然后通过下面这个系列的函数来设置HLSL中对应hParameter的变量的值。

        HRESULT ID3DXEffect::SetValue(     D3DXHANDLE hParameter,     LPCVOID pData,     UINT Bytes);

        ……

        ……

     

      HLSLC++沟通的实例:

    // 1 C++中的变量

    D3DXMATRIX M;

    D3DXMatrixRotationY(&M, D3DX_PI);

    D3DXVECTOR4 V(x, y, z, 1.0f);

    // 2为HLSL中的变量创建对应的在C++中的D3DXHANDLE系列的变量。 (assume "mtx" and "vec" are parameters // declared in .fx file).

    D3DXHANDLE hMatrix = mFX->GetParameterByName(0, "mtx");

    D3DXHANDLE hVec = mFX->GetParameterByName(0, "vec");

    // 3通过D3DXHANDLE把C++中的值赋给HLSL

    mFX->SetMatrix(hMatrix, &M);

    mFX->SetVector(hVec, &V);

     

        全部流程调用实例

    void MeshDemo::buildFX()

    {

    // Create the FX from a .fx file.

    ID3DXBuffer* errors = 0;

    HR(D3DXCreateEffectFromFile(gd3dDevice, "transform.fx", 

    0, 0, D3DXSHADER_DEBUG, 0, &mFX, &errors));

    if( errors )

    MessageBox(0, (char*)errors->GetBufferPointer(), 0, 0);

     

    // Obtain handles.

    mhTech = mFX->GetTechniqueByName("TransformTech");

    mhWVP  = mFX->GetParameterByName(0, "gWVP");

    }

     

     

        最后来比较下在固定管道下与在GPU可编程下的drawScene()函数(自己定义的在周期内调用所有绘图渲染相关函数)的不一样之处。注意黑色加粗的代码。

        首先是固定的渲染管道:

    void CubeDemo::drawScene()

    {

    // Clear the backbuffer and depth buffer.

    HR(gd3dDevice->Clear(0, 0, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, 0xffffffff, 1.0f, 0));

     

    HR(gd3dDevice->BeginScene());

     

    // Let Direct3D know the vertex buffer, index buffer and vertex 

    // declaration we are using.

    HR(gd3dDevice->SetStreamSource(0, mVB, 0, sizeof(VertexPos)));

    HR(gd3dDevice->SetIndices(mIB));

    HR(gd3dDevice->SetVertexDeclaration(VertexPos::Decl));

     

    // World matrix is identity.

    D3DXMATRIX W;

    D3DXMatrixIdentity(&W);

    HR(gd3dDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &W));

    HR(gd3dDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &mView));

    HR(gd3dDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &mProj));

     

    HR(gd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_FILLMODE, D3DFILL_SOLID));

    HR(gd3dDevice->DrawIndexedPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 0, 8, 0, 12));

     

    mGfxStats->display();

     

    HR(gd3dDevice->EndScene());

     

    // Present the backbuffer.

    HR(gd3dDevice->Present(0, 0, 0, 0));

    }

     

    再来是可编程管道

    void MeshDemo::drawScene()

    {

    // Clear the backbuffer and depth buffer.

    HR(gd3dDevice->Clear(0, 0, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, 0xffffffff, 1.0f, 0));

     

    HR(gd3dDevice->BeginScene());

     

    // Let Direct3D know the vertex buffer, index buffer and vertex 

    // declaration we are using.

    HR(gd3dDevice->SetStreamSource(0, mVB, 0, sizeof(VertexPos)));

    HR(gd3dDevice->SetIndices(mIB));

    HR(gd3dDevice->SetVertexDeclaration(VertexPos::Decl));

     

    // Setup the rendering FX

    HR(mFX->SetTechnique(mhTech));

     

    // Begin passes.

    UINT numPasses = 0;

    HR(mFX->Begin(&numPasses, 0));

    for(UINT i = 0; i < numPasses; ++i)

    {

    HR(mFX->BeginPass(i));

     

    HR(mFX->SetMatrix(mhWVP, &(mView*mProj)));

    HR(mFX->CommitChanges());

    HR(gd3dDevice->DrawIndexedPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 0, mNumGridVertices, 0, mNumGridTriangles));

     

    HR(mFX->EndPass());

    }

    HR(mFX->End());

     

     

    mGfxStats->display();

     

    HR(gd3dDevice->EndScene());

     

    // Present the backbuffer.

    HR(gd3dDevice->Present(0, 0, 0, 0));

    }

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