11.3 纹理数组

11.3.1 概述

纹理数组（texture array）对象用于存储一个纹理阵列。在C++代码中，纹理数组对象由ID3D11Texture2D接口表示（该接口也用于表示单个纹理对象）。其实，在创建ID3D11Texture2D对象时有一个称为ArraySize的属性可以设置所要存储的纹理对象的数量。不过，我们总是使用D3DX来创建纹理，所以不必直接设置这个数据成员。在effect文件中，纹理数组对象由Texture2DArray类型表示：

Texture2DArray gTreeMapArray; 

现在，你可能不明白我们为什么要使用纹理数组对象。为什么不这样用：

Texture2D TexArray[4]; 
... 
float4 PS(GeoOut pin) : SV_Target 
{
    float4 c = TexArray[pin.PrimID%4].Sample(samLinear, pin.Tex);

这会引发一个错误：“采样器数组索引必须是一个常量表达式”。换句话说，它不希望数组索引随着像素而变化。当我们指定一个常量数组索引时，该语句可以正常运行：

float4 c = TexArray[2].Sample(samLinear, pin.Tex);

但是与第一种方案相比，这条语句没多大用处。

11.3.2 对纹理数组进行采样

在树广告牌演示程序中，我们用如下代码对纹理数组进行采样：

float3 uvw = float3(pin.Tex, pin.PrimID%4); 
float4 diffuse = gTreeMapArray.Sample(samLinear,uvw);

当使用纹理数组时，我们需要3个纹理坐标。前两个纹理坐标是普通的2D纹理坐标；第3个纹理坐标是纹理数组的索引。例如，0.0是数组中的第1个纹理的索引，1.0是数组中的第2个纹理的索引，2.0是数组中的第3个纹理的索引，以此类推。

在树广告牌演示程序中，我们使用了一个包含4个元素的纹理数组，每个元素带有一种不同的树图像 （参见图11.7）。不过，我们绘制的图元数量不只4个，图元ID的值会大于 3。所以，我们让图元ID以4为模（pin.primID%4），把图元ID映射为0、1、2、3，得到一个有效的数组索引。

使用纹理数组的好处之一是，我们可以在一次绘图调用中使用不同的纹理来绘制一组图元。以前，我们必须这样做（伪代码）：

SetTextureA(); 
DrawPrimitivesWithTextureA(); 
SetTextureB(); 
DrawPrimitivesWithTextureB(); 
... 
SetTextureZ(); 
DrawPrimitivesWithTextureZ();

每个Set和Draw调用都会带来一些额外的系统开销。通过使用纹理数组，我们可以将其简化为一次Set调用和一次Draw调用：

SetTextureArray(); 
DrawPrimitivesWithTextureArray();

11.3.3 载入纹理数组

在撰写本书时，Direct3D并没有提供将一批图像文件同时载入纹理数组的D3DX函数。所以，我们必须自己完成一任务。实现过程归纳如下：

1. 分别创建每个纹理对象。
2. 创建纹理数组对象。
3. 将每个纹理对象依次复制到纹理数组元素中去。
4. 为纹理数组对象创建一个着色器资源视图。

我们在d3dUtil.h/cpp中实现了一个辅助函数用来从一个文件名列表创建纹理数组。这些纹理的大小要求是相同的。具体的实现代码如下。

ID3D11ShaderResourceView* d3dHelper::CreateTexture2DArraySRV(
		ID3D11Device* device, ID3D11DeviceContext* context,
		std::vector<std::wstring>& filenames,
		DXGI_FORMAT format,
		UINT filter, 
		UINT mipFilter)
{
	//
	// 从文件加载单独的纹理元素。这些纹理不能被GPU使用(0 bind flags)，
	// 只是用来从文件中加载图像数据。我们使用STAGING让CPU可以访问资源。
	//

	UINT size = filenames.size();

	std::vector<ID3D11Texture2D*> srcTex(size);
	for(UINT i = 0; i < size; ++i)
	{
		D3DX11_IMAGE_LOAD_INFO loadInfo;

        loadInfo.Width  = D3DX11_FROM_FILE;
        loadInfo.Height = D3DX11_FROM_FILE;
        loadInfo.Depth  = D3DX11_FROM_FILE;
        loadInfo.FirstMipLevel = 0;
        loadInfo.MipLevels = D3DX11_FROM_FILE;
        loadInfo.Usage = D3D11_USAGE_STAGING;
        loadInfo.BindFlags = 0;
        loadInfo.CpuAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE | D3D11_CPU_ACCESS_READ;
        loadInfo.MiscFlags = 0;
        loadInfo.Format = format;
        loadInfo.Filter = filter;
        loadInfo.MipFilter = mipFilter;
		loadInfo.pSrcInfo  = 0;

        HR(D3DX11CreateTextureFromFile(device, filenames[i].c_str(), 
			&loadInfo, 0, (ID3D11Resource**)&srcTex[i], 0));
	}

	//
	// 创建纹理数组。每个纹理元素都具有相同的格式/大小。
	//

	D3D11_TEXTURE2D_DESC texElementDesc;
	srcTex[0]->GetDesc(&texElementDesc);

	D3D11_TEXTURE2D_DESC texArrayDesc;
	texArrayDesc.Width              = texElementDesc.Width;
	texArrayDesc.Height             = texElementDesc.Height;
	texArrayDesc.MipLevels          = texElementDesc.MipLevels;
	texArrayDesc.ArraySize          = size;
	texArrayDesc.Format             = texElementDesc.Format;
	texArrayDesc.SampleDesc.Count   = 1;
	texArrayDesc.SampleDesc.Quality = 0;
	texArrayDesc.Usage              = D3D11_USAGE_DEFAULT;
	texArrayDesc.BindFlags          = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
	texArrayDesc.CPUAccessFlags     = 0;
	texArrayDesc.MiscFlags          = 0;

	ID3D11Texture2D* texArray = 0;
	HR(device->CreateTexture2D( &texArrayDesc, 0, &texArray));

	//
	// 将单独的纹理元素复制到纹理数组中。
	//

	// 处理每个纹理元素...
	for(UINT texElement = 0; texElement < size; ++texElement)
	{
		// 处理每个渐进纹理层...
		for(UINT mipLevel = 0; mipLevel < texElementDesc.MipLevels; ++mipLevel)
		{
			D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedTex2D;
			HR(context->Map(srcTex[texElement], mipLevel, D3D11_MAP_READ, 0, &mappedTex2D));

			context->UpdateSubresource(texArray, 
				D3D11CalcSubresource(mipLevel, texElement, texElementDesc.MipLevels),
				0, mappedTex2D.pData, mappedTex2D.RowPitch, mappedTex2D.DepthPitch);

			context->Unmap(srcTex[texElement], mipLevel);
		}
	}	

	//
	// 创建纹理数组的资源视图
	//
	
	D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC viewDesc;
	viewDesc.Format = texArrayDesc.Format;
	viewDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2DARRAY;
	viewDesc.Texture2DArray.MostDetailedMip = 0;
	viewDesc.Texture2DArray.MipLevels = texArrayDesc.MipLevels;
	viewDesc.Texture2DArray.FirstArraySlice = 0;
	viewDesc.Texture2DArray.ArraySize = size;

	ID3D11ShaderResourceView* texArraySRV = 0;
	HR(device->CreateShaderResourceView(texArray, &viewDesc, &texArraySRV));

	//
	// 清除--我们要的只是资源视图
	//

	ReleaseCOM(texArray);

	for(UINT i = 0; i < size; ++i)
		ReleaseCOM(srcTex[i]);

	return texArraySRV;
}

ID3D11DeviceContext::UpdateSubresource方法通过CPU将一个子资源复制给另一个子资源（该方法的参数描述请参见SDK文档）。

void ID3D11DeviceContext::UpdateSubresource(
    ID3D11Resource *pDstResource,
    UINT DstSubresource,
    const D3D11_BOX *pDstBox,
    const void *pSrcData,
    UINT SrcRowPitch,
    UINT SrcDepthPitch);

1．pDstResource：目标资源对象。

2．DstSubresource：我们要更新的目标资源中的子资源索引（见11.3.4节）。

3．pDstBox：指向一个D3D11_BOX实例的指针，指定要更新的目标子资源的大小，若设定为null则更新整个子资源。

4．pSrcData：指向源数据的指针。

5．SrcRowPitch：源数据一行的大小，以字节为单位。

6．SrcDepthPitch：源数据一个深度的大小，以字节为单位。

注意，对于2D纹理而言，SrcDepthPitch参数看起来是不必要的；但是这个方法还要用于更新3D纹理，这种情况下此参数可被视为一个2D纹理堆。

我们在初始化时调用前面的函数创建树图像的纹理数组：

ID3D11ShaderResourceView* mTreeTextureMapArraySRV;
mTreeTextureMapArraySRV = d3dHelper::CreateTexture2DArraySRV(md3dDevice,md3dImmediateContext,
                       treeFilenames ,DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM);

11.3.4 纹理子资源

现在我们已经讨论了纹理数组，下面我们来讨论子资源（subresources）的概念。图11.8展示了一个包含多个纹理的纹理数组。其中的每个纹理都有它自己的多级渐近纹理链。Direct3D API使用术语“数组切片（array slice）”表示一个完整的多级渐近纹理链中的一个元素，使用术语 “多级渐近切片（mip slice）”表示纹理数组中的所有多级渐近纹理链的特定层。“子资源”表示纹理数组元素中的单个多级渐近纹理层。

每个纹理带有3个多级渐近纹理层。只要给定一个数组切片索引和一个多级渐近切片索引，我们就可以访问纹理数组中的任何一个子资源。不过，子资源也可以通过线性索引来标识；Direct3D按照如图11.9所示的顺序标识线性索引。

下面的工具函数用于计算线性子资源索引，它的3个参数分别表示多级渐近切片的索引、数组切片的索引和多级渐近纹理层的数量：

inline UINT D3D11CalcSubresource(
           UINT MipSlice, UINT ArraySlice, UINT MipLevels);

使用的公式很简单：k = ArraySlice*MipLevels + MipSlice。

发布时间：2014/8/15 下午8:49:23  阅读次数：4613