6.4 顶点着色器示例

下面是一个顶点着色器的示例,它的代码非常简单:

cbuffer cbPerObject 
{
    float4x4 gWVP; 
}; 

void VS(float3 iPosL : POSITION, 
    float4 iColor : COLOR, 
    out float4 oPosH : SV_POSITION, 
    out float4 oColor : COLOR) 
{ 
    // 转换到齐次裁剪空间
    oPosH = mul(float4(iPosL, 1.0f), gWVP); 
    // 把顶点颜色直接传到像素着色器
    oColor = iColor; 
}

着色器使用一种称为高级着色语言(High-Level Shading Language,简称HLSL)的脚本语言来编写,它的语法与C++相似,很容易就能学会。附录B提供了一些有关HLSL的简要概述。在本书中,我们将采用一种基于示例的方式讲解HLSL及着色器编程。也就是,根据贯穿本书的每个演示程序所涉及的技术讲解相关的HLSL概念。着色器通常保存在一种称为effect文件(.fx)的纯文本文件中。我们会在本章随后的小节中讨论effect文件,而现在我们主要讨论顶点着色器。

这里,顶点着色器是一个称为VS的函数。注意,你可以为顶点着色器指定任何有效的函数名。该顶点着色器包含4个参数;前两个是输入参数,后两个是输出参数(由out关键字表示)。HLSL没有类似于C++的引用和指针,所以当一个函数要返回多个值时,我们必须使用结构体或输出参数。

前两个输入参数对应于我们在顶点结构体中定义的数据成员。参数语义“:POSITION”和“:COLOR”用于将顶点结构体的数据成员映射为顶点着色器的输入参数,如图6.4所示。

图6.4
图6.4 D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC数组为每个顶点元素指定了一个相关的语义,而顶点着色器的每个参数也都带有一个附加语义。语义用于建立顶点元素和顶点着色器参数之间的对应关系。

输出参数也带有附加语义(“:SV_POSITION”和“:COLOR”)。这些语义用于将顶点着色器的输出数据映射为下一阶段(几何着色器或像素着色器)的输入数据。注意,SV_POSITION是一个特殊的语义(SV表示系统值,即system value的缩写)。它用于告诉顶点着色器该元素存储的是顶点位置。顶点位置的处理方式与其他顶点属性不同,因为它涉及到一些其他属性所没有的特殊运算,比如裁剪。若不是系统值,那么输出参数的语义名称可以是任何有效的语义名称。

该顶点着色器的代码非常简单。第一行通过与一个4×4矩阵gWorldViewProj相乘,将顶点位置从局部空间变换到齐次裁剪空间,矩阵gWorldViewProj是世界矩阵、观察矩阵和投影矩阵的组合矩阵:

// 转换到齐次裁剪空间
oPosH = mul(float4(iPosL, 1.0f), gWorldViewProj);

构造函数语法“float4(iPosL, 1.0f)”用于创建4D向量,它相当于“float4(iPosL.x, iPosL.y, iPosL.z, 1.0f)”;我们知道,顶点位置是一个点而不是一个向量,所以第4个分量应设为1(即w=1)。float2float3分别表示2D和3D向量。矩阵变量gWorldViewProj定义在一个常量缓冲区中,我们会在下一节讨论对它进行讨论。内置函数mul用于实现向量-矩阵乘法,它为不同维数的矩阵乘法定义了多个重载版本;例如,该函数可以实现4×4矩阵乘法、3×3矩阵乘法、或者1×3向量与3×3矩阵的向量-矩阵乘法。最后一行是将输入的颜色赋值给输出参数,把颜色传递给管线的下一阶段:

oColor = iColor; 

我们可以使用结构体来重写上面的顶点着色器,实现相同的功能:

cbuffer cbPerObject 
{ 
    float4x4 gWVP; 
}; 
struct VS_IN 
{ 
    float3 posL    : POSITION; 
    float4 color : COLOR; 
}; 
struct VS_OUT 
{ 
    float4 posH : SV_POSITION; 
    float4 color : COLOR; 
}; 
VS_OUT VS(VS_IN input) 
{ 
    VS_OUT output; 
    output.posH = mul(float4(input.posL, 1.0f), gWVP); 
    output.color = input.color; 
    return output; 
}

注意:当没有几何着色器时,顶点着色器至少要实现投影变换,因为当顶点离开顶点着色器时(在没有几何着色器的情况下),硬件假定顶点位于投影空间。当包含一个几何着色器时,投影工作可以转嫁到几何着色器中完成。

注意:顶点着色器(或几何着色器)不执行透视除法;它只完成投影矩阵部分。透视除法会随后由硬件完成。

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发布时间:2014/7/31 下午7:00:58  阅读次数:4481

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