8.1 纹理和资源概述

我们的演示程序正在变得越来越有趣,但是顶点颜色无法体现真实世界物体所具有的细节。纹理贴图映射(texture mapping)是一种将图像数据映射到三角形表面的技术,它可以显著提高场景的细节和真实感。例如,我们可以创建一个立方体,然后将一个板条箱纹理映射到立方体的每个面上,使它看上去更像是一个板条箱(参见图8.1)。

图8.1
图8.1:板条箱演示程序创建了一个带有板条箱纹理的立方体。

学习目标

  1. 学习如何将纹理片段映射到一个三角形上。
  2. 了解如何创建和启用纹理。
  3. 学习如何通过纹理过滤来消除图像中的锯齿,使整个图像看上去更平滑。
  4. 了解如何使用寻址模式实现纹理平铺。
  5. 了解如何将多重纹理合并为一幅新的纹理,实现一些特殊效果。
  6. 学习如何通过纹理动画来创建一些简单的效果。

 

回顾我们自从第4章之后学习和使用过的一些纹理;尤其是深度缓冲区和后台缓冲区,它们都是通过ID3D11Texture2D接口描述的2D纹理对象。在本节中,我们将回顾第4章讲过的一些有关纹理和材质的知识。

2D纹理是一种数据元素矩阵。2D纹理的用途之一是存储2D图像数据,在纹理的每个元素中保存一个像素颜色。但这不是纹理的唯一用途;例如,在一种称为法线贴图映射(normal mapping)的高级技术中,纹理存储的不是颜色,而是3D向量。因此,从通常意义上讲,纹理用来存储图像数据,但是在实际应用中纹理可以有更广泛的用途。1D纹理(ID3D11Texture1D)类似于一个1D数据元素数组,3D纹理(ID3D11Texture3D)类似一个3D数据元素数组。1D、2D、3D纹理接口都继承自ID3D11Resource接口。

本章稍后会讨论纹理的更多特性。纹理比数据数组要复杂的多;纹理可以带有多级渐近纹理层(mipmap level),GPU可以在纹理上执行特殊运算,比如使用过滤器(filter)和多重采样(multisampling)。但是并非所有数据块都能存入纹理;纹理只支持特定格式的数据存储,这些格式由DXGI_FORMAT枚举类型描述。其中一些常用的格式如下:

1.DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT:每个元素包含3个32位浮点分量。

2.DXGI_FORMAT_R16G16B16A16_UNORM:每个元素包含4个16位分量,分量的取值范围在[0,1]区间内。

3.DXGI_FORMAT_R32G32_UINT:每个元素包含2个32位无符号整数分量。

4.DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM:每个元素包含4个8位无符号整数分量,分量的取值范围在[0,1]区间内。

5.DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SNORM:每个元素包含4个8 位有符号整数分量,分量的取值范围在[−1,1] 区间内。

6.DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SINT:每个元素包含4个8位有符号整数分量,分量的取值范围在[−128, 127]区间内。

7.DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UINT:每个元素包含4个8位无符号整数分量,分量的取值范围在[0, 255]区间内。

注意,字母R、G、B、A分别表示red(红)、green(绿)、blue(蓝)和alpha(透明度)。

不过,正如我们之前所述,纹理存储的不一定是颜色信息;例如,格式

DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT

包含3个浮点分量,可以存储一个使用浮点坐标的3D向量(而不一定是颜色向量)。另外,还有一种弱类型(typeless)格式,可以预先分配内存空间,然后在纹理绑定到管线时再指定如何重新解释数据内容(这一过程与数据类型转换颇为相似)。例如,下面的弱类型格式会为每个元素预留4个8位分量,且不指定数据类型(例如:整数、浮点数、无符号整数):

DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_TYPELESS

 纹理可以被绑定到渲染管线的不同阶段;例如,比较常见的情况是将纹理作为渲染目标(即,Direct3D渲染到纹理)和着色器资源(即,在着色器中对纹理进行采样)。当创建用于这两种目的的纹理资源时,应使用绑定标志值:

D3D11_BIND_RENDER_TARGET | D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE

指定纹理所要绑定的两个管线阶段。其实,资源不能被直接绑定到一个管线阶段;我们只能把与资源关联的资源视图绑定到不同的管线阶段。无论以哪种方式使用纹理,Direct3D始终要求我们在初始化时为纹理创建相关的资源视图。这样有助于提高运行效率,正如SDK文档指出的那样:“运行时环境与驱动程序可以在视图创建执行相应的验证和映射,减少绑定时的类型检查”。所以,当把纹理作为一个渲染目标和着色器资源时,我们要为它创建两种视图:渲染目标视图(ID3D11RenderTargetView)和着色器资源视图(ID3D11ShaderResourceView)。资源视图主要有两个功能:(1)告诉Direct3D如何使用资源(即,指定资源所要绑定的管线阶段);(2)如果在创建资源时指定的是弱类型(typeless)格式,那么在为它创建资源视图时就必须指定明确的资源类型。对于弱类型格式,纹理元素可能会在一个管线阶段中视为浮点数,而在另一个管线阶段中视为整数。

注意:2008年8月的SDK文档指出:“当创建资源时,为资源指定强类型(fully-typed)格式,把资源的用途限制在格式规定的范围内,有利于提高运行时环境对资源的访问速度……”。所以,你只应该在真正需要弱类型资源时,才创建弱类型资源;否则,应尽量创建强类型资源。

为了给一个资源创建特定的视图,该资源在创建时必须带有特定的绑定标志值。例如,在创建资源时如果没有使用D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE绑定标志值(该标志值表示纹理将作为一个着色器资源绑定到管线上),那么我们就无法为这个资源创建ID3D11ShaderResourceView视图。如果你尝试一下就会发现 Direct3D会报告如下调试错误:

D3D11: ERROR: ID3D11Device::CreateShaderResourceView:
A ShaderResourceView cannot be created of a Resource that 
did not specify the D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE BindFlag.

在本章中,我们主要讲解如何将纹理绑定为着色器资源,以使我们的像素着色器可以对纹理进行采样,并用纹理来实现几何体着色。

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发布时间:2014/8/8 上午9:01:50  阅读次数:5434

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