6.2 顶点缓冲

为了让GPU访问顶点数组,我们必须把它放置在一个称为缓冲(buffer)的特殊资源容器中,该容器由ID3D11Buffer接口表示。

用于存储顶点的缓冲区称为顶点缓冲(vertex buffer)。Direct3D缓冲不仅可以存储数据,而且还说明了如何访问数据以及数据被绑定到图形管线的那个阶段。要创建一个顶点缓冲,我们必须执行以下步骤:

1.填写一个D3D11_BUFFER_DESC结构体,描述我们所要创建的缓冲区。

2.填写一个D3D11_SUBRESOURCE_DATA结构体,为缓冲区指定初始化数据。

3.调用ID3D11Device::CreateBuffer方法来创建缓冲区。

D3D11_BUFFER_DESC结构体的定义如下:

typedef struct D3D11_BUFFER_DESC{
    UINT ByteWidth; 
    D3D11_USAGE Usage; 
    UINT BindFlags; 
    UINT CPUAccessFlags; 
UINT MiscFlags; 
UINT StructureByteStride;
} D3D11_BUFFER_DESC; 

1.ByteWidth:我们将要创建的顶点缓冲区的大小,单位为字节。

2.Usage:一个用于指定缓冲区用途的D3D11_USAGE枚举类型成员。有4个可选值:

(a)D3D10_USAGE_DEFAULT:表示GPU会对资源执行读写操作。在使用映射API(例如ID3D11DeviceContext::Map)时,CPU在使用映射API时不能读写这种资源,但它能使用ID3D11DeviceContext::UpdateSubresourceID3D11DeviceContext::Map方法会在6.14节中介绍。

(b)D3D11_USAGE_IMMUTABLE:表示在创建资源后,资源中的内容不会改变。这样可以获得一些内部优化,因为GPU会以只读方式访问这种资源。除了在创建资源时CPU会写入初始化数据外,其他任何时候CPU都不会对这种资源执行任何读写操作,我们也无法映射或更新一个只读资源。

(c)D3D11_USAGE_DYNAMIC:表示应用程序(CPU)会频繁更新资源中的数据内容(例如,每帧更新一次)。GPU可以从这种资源中读取数据,使用映射API(ID3D11DeviceContext::Map)时,CPU可以向这种资源中写入数据。因为新的数据要从CPU内存(即系统RAM)传送到GPU内存(即显存),所以从CPU动态地更新GPU资源会有性能损失;若非必须,请勿使用D3D11_USAGE_DYNAMIC

(d)D3D11_USAGE_STAGING:表示应用程序(CPU)会读取该资源的一个副本(即,该资源支持从显存到系统内存的数据复制操作)。显存到系统内存的复制是一个缓慢的操作,应尽量避免。使用ID3D11DeviceContext::CopyResourceID3D11DeviceContext::CopySubresourceRegion方法可以复制资源,在12.3.5节会介绍一个复制资源的例子。

3.BindFlags:对于顶点缓冲区,该参数应设为D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER

4.CPUAccessFlags:指定CPU对资源的访问权限。设置为0则表示CPU无需读写缓冲。如果CPU需要向资源写入数据,则应指定D3D11_CPU_ACCESS_WRITE。具有写访问权限的资源的Usage参数应设为D3D11_USAGE_DYNAMICD3D11_USAGE_STAGING。如果CPU需要从资源读取数据,则应指定D3D11_CPU_ACCESS_READ。具有读访问权限的资源的Usage参数应设为D3D11_USAGE_STAGING。当指定这些标志值时,应按需而定。通常,CPU从Direct3D资源读取数据的速度较慢。CPU向资源写入数据的速度虽然较快,但是把内存副本传回显存的过程仍很耗时。所以,最好的做法是(如果可能的话)不指定任何标志值,让资源驻留在显存中,只用GPU来读写数据。

5.MiscFlags:我们不需要为顶点缓冲区指定任何杂项(miscellaneous)标志值,所以该参数设为0。有关D3D11_RESOURCE_MISC_FLAG枚举类型的详情请参阅SDK文档。

6.StructureByteStride:存储在结构化缓冲中的一个元素的大小,以字节为单位。这个属性只用于结构化缓冲,其他缓冲可以设置为0。所谓结构化缓冲,是指存储其中的元素大小都相等的缓冲。

D3D11_SUBRESOURCE_DATA结构体的定义如下:

typedef struct D3D11_SUBRESOURCE_DATA { 
    const void *pSysMem; 
    UINT SysMemPitch; 
    UINT SysMemSlicePitch; 
} D3D11_SUBRESOURCE_DATA; 

1.pSysMem:包含初始化数据的系统内存数组的指针。当缓冲区可以存储n个顶点时,对应的初始化数组也应至少包含n个顶点,从而使整个缓冲区得到初始化。

2.SysMemPitch:顶点缓冲区不使用该参数。

3.SysMemSlicePitch:顶点缓冲区不使用该参数。

下面的代码创建了一个只读的顶点缓冲区,并以中心在原点上的立方体的8顶点来初始化该缓冲区。之所以说该缓冲区是只读的,是因为当立方体创建后相关的几何数据从不改变——始终保持为一个立方体。另外,我们为每个顶点指定了不同的颜色;这些颜色将用于立方体着色,我们会在本章随后的小节中对此进行讲解。

//  定义在d3dUtil.h中的Colors命名空间
//
// #define XMGLOBALCONST extern CONST __declspec(selectany)
//   1. extern so there is only one copy of the variable, and not a separate
//      private copy in each .obj.
//   2. __declspec(selectany) so that the compiler does not complain about
//      multiple definitions in a .cpp file (it can pick anyone and discard 
//      the rest because they are constant--all the same).

namespace Colors
{
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 White     = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Black     = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Red       = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Green     = {0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Blue      = {0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Yellow    = {1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Cyan      = {0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Magenta   = {1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};

	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 Silver    = {0.75f, 0.75f, 0.75f, 1.0f};
	XMGLOBALCONST XMVECTORF32 LightSteelBlue = {0.69f, 0.77f, 0.87f, 1.0f};
}

// 创建顶点缓冲
Vertex vertices[] =
{
	{ XMFLOAT3(-1.0f, -1.0f, -1.0f), (const float*)&Colors::White   },
	{ XMFLOAT3(-1.0f, +1.0f, -1.0f), (const float*)&Colors::Black   },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, +1.0f, -1.0f), (const float*)&Colors::Red     },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, -1.0f, -1.0f), (const float*)&Colors::Green   },
	{ XMFLOAT3(-1.0f, -1.0f, +1.0f), (const float*)&Colors::Blue    },
	{ XMFLOAT3(-1.0f, +1.0f, +1.0f), (const float*)&Colors::Yellow  },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, +1.0f, +1.0f), (const float*)&Colors::Cyan    },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, -1.0f, +1.0f), (const float*)&Colors::Magenta }
};

D3D11_BUFFER_DESC vbd;
vbd.Usage = D3D11_USAGE_IMMUTABLE;
vbd.ByteWidth = sizeof(Vertex) * 8;
vbd.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
vbd.CPUAccessFlags = 0;
vbd.MiscFlags = 0;
vbd.StructureByteStride = 0;
D3D11_SUBRESOURCE_DATA vinitData;
vinitData.pSysMem = vertices;

ID3D11Buffer * mVB;
HR(md3dDevice->CreateBuffer(&vbd, &vinitData, &mVB));

Vertex类型和颜色由以下结构定义:

struct Vertex
{
	XMFLOAT3 Pos;
	XMFLOAT4 Color;
};

在创建顶点缓冲区后, 我们必须把它绑定到设备的输入槽上,只有这样才能将顶点送入管线。这一工作使用如下方法完成:

void ID3D11DeviceContext::IASetVertexBuffers( 
    UINT StartSlot, 
    UINT NumBuffers, 
    ID3D10Buffer *const *ppVertexBuffers, 
    const UINT *pStrides, 
    const UINT *pOffsets); 

1.StartSlot:顶点缓冲区所要绑定的起始输入槽。一共有16个输入槽,索引依次为0到15。

2.NumBuffers:顶点缓冲区所要绑定的输入槽的数量,如果起始输入槽为索引k,我们绑定了n个缓冲,那么缓冲将绑定在索引为IkIk+1……Ik+n-1的输入槽上。

3.ppVertexBuffers:指向顶点缓冲区数组的第一个元素的指针。

4.pStrides:指向步长数组的第一个元素的指针(该数组的每个元素对应一个顶点缓冲区,也就是,第i个步长对应于第i个顶点缓冲区)。这个步长是指顶点缓冲区中的元素的字节长度。

5.pOffsets:指向偏移数组的第一个元素的指针(该数组的每个元素对应一个顶点缓冲区,也就是,第i个偏移量对应于第i个顶点缓冲区)。这个偏移量是指从顶点缓冲区的起始位置开始,到输入装配阶段将要开始读取数据的位置之间的字节长度。当希望跳过顶点缓冲区前面的一部分数据时,可以使用该参数。

因为IASetVertexBuffers方法支持将一个顶点缓冲数组设置到不同的输入槽中,因此这个方法看起来有点复杂。但是,大多数情况下我们只使用一个输入槽。本章最后的练习部分你会遇到使用两个输入插槽的情况。

顶点缓冲区会一直绑定在输入槽上时。如果不改变输入槽的绑定对象,那么当前的顶点缓冲区会一直驻留在那里。所以,当使用多个顶点缓冲区时,你可以按照下面的形式组织代码:

ID3D11Buffer* mVB1; // stores vertices of type Vertex1 
ID3D11Buffer* mVB2; // stores vertices of type Vertex2 
/*...Create the vertex buffers...*/ 
UINT stride = sizeof(Vertex1); 
UINT offset = 0; 
md3dImmediateContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &mVB1, &stride, &offset); 
/* ...draw objects using vertex buffer 1... */ 
stride = sizeof(Vertex2); 
offset = 0; 
md3dImmediateContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &mVB2, &stride, &offset); 
/* ...draw objects using vertex buffer 2... */ 

把顶点缓冲区指定给输入槽并不能实现顶点的绘制;它只是绘制前的准备工作(准备把顶点传送到管线)。顶点的实际绘制工作由ID3D11DeviceContext::Draw方法完成:

 void ID3D11DeviceContext::Draw(UINT VertexCount, UINT StartVertexLocation); 

这两个参数定义了在顶点缓冲区中所要绘制的顶点的范围,如图6.2所示。

图6.2
图6.2 StartVertexLocation 指定了在顶点缓冲区中所要绘制的第一个顶点的索引(从0开始)。VertexCount指定了所要绘制的顶点的数量。
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发布时间:2014/7/31 下午6:05:49  阅读次数:6618

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