Stock Effects示例

原文地址：http://create.msdn.com/en-US/education/catalog/sample/stock_effects。

effects提供了五个effect（BasicEffect，SkinnedEffect，EnvironmentMapEffect，DualTextureEffect和AlphaTestEffect）和SpriteBatch（SpriteEffect）使用的默认shader的源代码，它们都内置在XNA框架中。这个项目还包含一个命令行工具（CompileEffect），它使用Content Pipeline将一个.fx源文件编译为二进制文件，这样二进制文件就可以直接传递到XNA框架的Effect类的构造函数中。

概览

此代码用于教育目的，当你想创建一个更高级的shader时，它可以作为一个很好的出发点。

虽然XNA框架内置的effect类非常简单易于使用，但背后的shader代码是非常复杂的，这是因为在一个shader中需要支持很多绘制的情况。例如，BasicEffect可以让你切换是否选择纹理，顶点颜色、光照，选择逐像素光照还是逐顶点光照。要支持所有的情况，BasicEffect需要至少20个不同的vertex shader和10个pixel shader，它们都编译在一个effect文件中。

如果你想从头学习shader编程，可参见官方网站的Shader Series的示例，这些示例比较简单，因为它们不包含太多的调整选项。

使用Effects

要使用这些stock effect代替内置的effect，需要进行以下步骤：

1. 编译对应的解决方案—StockEffectsWindows.sln或StockEffectsXbox.sln（这基于你的开发平台）。

2. 右击你的项目，选择Add Reference并选择Browse面板。

3. 选择StockEffects\bin\<platform>\Debug\StockEffects.dll. 这个项目提供了六个类：

• BasicEffect
• SkinnedEffect
• EnvironmentMapEffect
• DualTextureEffect
• AlphaTestEffect
• SpriteEffect

但这些shader是在StockEffects命名空间而不是在Microsoft.Xna.Framework.Graphics命名空间中，所以要使用这些shader代替XNA框架内建的shader，只需将代码由：

effect = new BasicEffect(GraphicsDevice);

变为

effect = new StockEffects.BasicEffect(GraphicsDevice); 

修改Effecs

要修改shader代码，需要编辑.fx文件，然后重新编译StockEffects.dll。如果你想作出较大改变，或重用你的项目中的shader，你需要理解代码是如何进行编译的。

CompileEffect项目是一个命令行工具，它使用Content Pipeline将一个.fx文件编译到一个二进制文件中。这个操作直接调用EffectImporter和EffectProcessor类，然后保存编译后的effect代码， 这样就绕过了Content Pipeline的处理，因为Content Pipeline的处理会将这些数据嵌入到一个 .xnb格式的文件中，而这并不是我们想要的结果。

StockEffects项目有一个自定义的生成规则，它使用CompileEffect工具编译六个effect文件，要编辑这个规则，你可以进行如下的步骤：

1. 在解决方案浏览器中，右击StockEffects项目。

2. 选择属性，点击Build Events面板，然后点击Edit Pre-build按钮。

你可以看到这个生成规则调用了CompileEffect六次，将每个.fx文件编译到一个.bin文件中，这些文件存储在obj文件夹中。

如果编辑Resources.resx，你会看到它包含了六个来自于obj文件夹的.bin文件，这样编译过的shader代码就嵌入了resource中。这让诸如封装effect的BasicEffect.cs类可以通过Resources.BasicEffect访问effect代码。

如果你想添加或移除shader，你必须：

• 在自定义生成规则中添加或移除编译shader的命令行。
• 从Resources.resx 中添加或移除.bin文件。

Effect Include文件

译者注：下面的两段文字与标题Effect Include文件风马牛不相及，怀疑作者贴错了。此程序包含四个Effect Include文件：Macros.fxh，Structures.fxh，Common.fxh，Lighting.fxh。其中Macros.fxh主要定义了指定寄存器绑定的宏指令用于简化代码，Structures.fxh包含顶点着色器和像素着色器的输入、输出结构定义，Common.fxh包含5个effect所共用的设置代码，Lighting.fxh包含共用的计算光照的代码，使用include文件可以共享重用代码，使effect结构更加清晰。

XNA TouchPanel API provides only a polling interface. 你的游戏可以获取当前的触摸状态，但无法获取触摸的begin/end事件的消息。对这个示例来说会发生一些困难，这是因为玩家的屏幕的初始光标定义了手柄的中心位置，当掉帧时光标可能会丢失，这样中心位置就不是玩家所期望的正确位置，这样会导致控制不正确。

幸运的是，XNA TouchPanel API通过提供TryGetPreviousLocation方法可以部分解决这个问题，这个方法可以保存事件的历史，只要游戏的帧频正常，就能保证控制的正确。

许多内建的effect有着类似的行为。例如所有shader都使用了相同的雾化算法，BasicEffect，SkinnedEffect和EnvironmentMapEffect共享了相同的Blinn/Phong光照模型。为了减少重复代码，这些函数放在了头文件中（Common.fxh, Lighting.fxh, and Structures.fxh），它们包含在所有effect中。

Macros.fxh文件要实现几个功能。这个头文件定义了一些辅助宏，让shader代码可以编译为DirectX 9 Shader Model 2.0（用于XNA Framework Content Pipeline）或Shader Model 4.0（用于DirectX 10和DirectX 11，在语义定义上有所不同）。

Preshaders

在设计effect参数时，一个非常重要的事情就是需要提供一个清晰的API，最终的参数格式并不总是最有效率的。

D3D会通过一个叫做“preshaders”的功能修正某些不匹配错误，HLSL编译器会查找对于所有顶点和像素都相同的计算过程，然后将这些过程从主shader中取出放置在一个特殊的pass中，这个pass会在会在开始前运行在CPU上。这是个很好的功能，但也带来了一些负面影响：

• HLSL编译器并不总能找到优化的方法。
• 计算preshaders的虚拟机效率并不是最高。
• 在Xbox 360或Windows Phone上不支持Preshaders。

替代方法是，Game Studio通过重写Effect.OnApply方法在C#中实现了preshader 计算，Effect.OnApply方法在EffectPass.Apply方法前被调用，而EffectPass.Apply方法将参数设置到图形设备上。

这可以让我们的C# effect包装类将API所需的属性暴露，而无需将这些属性匹配HLSL的底层shader参数。当程序员改变了一个属性时，我们只需设置一个dirty标志，然后在OnApply过程中重新计算HLSL参数。使用这个方法我们预先计算了很多东西：

• 将World，View和Projection矩阵组合到一个WorldViewProj矩阵中。
• 当打开光照时，计算WorldInverseTranspose矩阵，在非比例缩放中，这个矩阵对于正确的对法线进行变换是必须的。
• 从视矩阵中提取EyePosition向量。
• 将FogStart，FogEnd，World和View组合成一个vector，这个vector可以在一次点乘操作中计算雾化程度。
• 将DiffuseColor，EmissiveColor，AmbientLightColor和Alpha属性组合成一个更有效率的组合参数。

发布时间：2010/12/23 下午4:50:04  阅读次数：7003