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HLSL初级教程(3)

3.像素着色器

       像素着色器是在对每个像素进行光栅化处理期间在图形卡的GPU上执行的程序。(不像顶点着色器,Direct3D不会以软件模拟像素着色器的功能。)它实际上替换了固定功能管线的多纹理化阶段(the multitexturing stage),并赋予我们直接操纵单独的像素和访问每个像素的纹理坐标的能力。这种对像素和纹理坐标的直接访问使我们可以达成各种特效,例如:多纹理化(multitexturing)、每像素光照(per pixel lighting)、景深(depth of field)、云状物模拟(cloud simulation)、焰火模拟(fire simulation)、混杂阴影化技巧(sophisticated shadowing technique)。

       像素着色器的编写、使用和顶点着色器大同小异,有了之前的基础,不用太过于详细的介绍相信读者也能理解,下面使用像素着色器实现多纹理化。


3.1多纹理化

       简单的说,多纹理化就是使用多个纹理贴图混合后进行渲染,如图3.1,渲染过程中,从纹理1和纹理2中分别采样,得到的颜色值依据一定规则进行组合得到纹理3,这就是多纹理化。

3.1



3.2多纹理效果的像素着色器

       下面是像素着色器的代码,该代码存储于ps.txt中,该像素着色器根据输入的两套纹理坐标对对应的纹理贴图进行采样,根据一定比例Scalar混合后输出像素颜色。

//全局变量

 

//存储颜色混合的比例值s,其中

//Scalar.x = s

//Scalar.y = 1-s

vector Scalar;

 

//纹理

texture Tex0;

texture Tex1;

 

//纹理采样器

sampler Samp0 =

sampler_state

{

    Texture = <Tex0>;

    MipFilter = LINEAR;

    MinFilter = LINEAR;

    MagFilter = LINEAR;

};

 

sampler Samp1 =

sampler_state

{

    Texture = <Tex1>;

    MipFilter = LINEAR;

    MinFilter = LINEAR;

    MagFilter = LINEAR;

};

 

//输入两套纹理坐标

struct PS_INPUT

{

       float2 uvCoords0 : TEXCOORD0;

       float2 uvCoords1 : TEXCOORD1;

};

 

//输出像素颜色

struct PS_OUTPUT

{

       float4 Color : COLOR0;

};

 

//入口函数

PS_OUTPUT PS_Main(PS_INPUT input)

{

       PS_OUTPUT output = (PS_OUTPUT)0;

       //分别对两个纹理进行采样按照比例混合后输出颜色值

       output.Color = tex2D(Samp0, input.uvCoords0)*Scalar.x + tex2D(Samp1, input.uvCoords1)*Scalar.y;

       return output;

}

       整个程序很容易理解,程序中涉及到着色器的纹理和采样,是我们第一次接触的内容,下面给于说明。

3.2.1HLSL采样器和纹理

       vectormatrix一样,采样器sample和纹理texture也是HLSL语言的一种类型,HLSL着色器使用采样器对指定纹理进行采样,得到采样后的颜色值以供处理。

       它们的用法如下:

       //声明一个纹理变量

       texture g_texture;

 

       //定义采样器

       sampler g_samp =

       sampler_state

       {

              //关联到纹理

       Texture = <g_texture>;

       //设置采样器状态

           MipFilter = LINEAR;

           MinFilter = LINEAR;

           MagFilter = LINEAR;

       };

 

       //调用HLSL内置函数tex2D取得颜色值,参数一为采样器,参数二为纹理坐标

       vector Color = tex2D(g_samp, uvCoords);

       更多HLSL采样器和纹理的内容请参见DirectX文档。

 

       以上是本例用到的像素着色器,在接下来的应用程序中,我们将给三个着色器全局变量赋值:

²        Scalar

              存储颜色混合的比例值s,其中Scalar.x = s, Scalar.y = 1-s;

²        Samp0

              第一层纹理采样器;

²        Samp1

              第二层纹理采样器;

       像素着色器的输入结构中我们设定了一个顶点对应两套纹理坐标,读者可以留意一下应用程序中对应的顶点格式的定义。


3.3应用程序

       程序中我们首先创建一个四边形,然后使用像素着色器进行纹理混合后对其进行渲染。下面是应用程序代码:

/*********************顶点格式定义*****************/

struct CUSTOMVERTEX

{

       //定点位置坐标

       float x,y,z;

       //两套纹理坐标;

       float tu0, tv0;

       float tu1, tv1;

};

#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_TEX2)

/*********************声明变量*****************/

//顶点着色器

LPDIRECT3DPIXELSHADER9 pixelShader   = 0;

//常量表

ID3DXConstantTable* pixelConstTable = 0;

 

//常量句柄

D3DXHANDLE ScalarHandle              = 0;

D3DXHANDLE Samp0Handle                = 0;

D3DXHANDLE Samp1Handle                = 0;

 

//常量描述结构

D3DXCONSTANT_DESC Samp0Desc;

D3DXCONSTANT_DESC Samp1Desc;

 

//四边形顶点缓存

LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 quadVB = NULL;

//两个纹理

LPDIRECT3DTEXTURE9 quadTexture0 = NULL;

LPDIRECT3DTEXTURE9 quadTexture1 = NULL;

 

/********************初始化应用程序*****************/

//创建四边形顶点模型

CUSTOMVERTEX quad[] =

// x      y      z    tu0   tv0   tu1   tv1

{{-3.0f, -3.0f, 10.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f},

{ -3.0f3.0f, 10.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f},

3.0f, -3.0f, 10.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f},

3.0f3.0f, 10.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f}};

 

//创建顶点缓存

void *ptr = NULL;

g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer(sizeof(quad),

                                                         D3DUSAGE_WRITEONLY,

                                                         0,

                                                         D3DPOOL_MANAGED,

                                                         &quadVB,

                                                         NULL);

quadVB->Lock(0, 0, (void**)&ptr, 0);

memcpy((void*)ptr, (void*)quad, sizeof(quad));

quadVB->Unlock();

 

//创建纹理

D3DXCreateTextureFromFile(g_pd3dDevice, "porpcart.jpg", &quadTexture0);

D3DXCreateTextureFromFile(g_pd3dDevice, "luoqi.jpg", &quadTexture1);

 

//检测系统是否支持像素着色器

D3DCAPS9 caps;

g_pd3dDevice->GetDeviceCaps(&caps);

if(caps.PixelShaderVersion < D3DPS_VERSION(1, 1))

{

       MessageBox(0, "NotSupport Pixel Shader - FAILED", 0, 0);

       exit(0);

}

 

//创建像素着色器

ID3DXBuffer* codeBuffer        = 0;

ID3DXBuffer* errorBuffer       = 0;

 

HRESULT hr = D3DXCompileShaderFromFile("ps.txt",

                                                                  0,

                                                                  0,

                                                                  "PS_Main", // entry point function name

                                                                  "ps_1_1",

                                                                  D3DXSHADER_DEBUG,

                                                                  &codeBuffer,

                                                                  &errorBuffer,

                                                                  &pixelConstTable);

 

// output any error messages

if(errorBuffer)

{

       MessageBox(0, (char*)errorBuffer->GetBufferPointer(), 0, 0);

       ReleaseCOM(errorBuffer);

}

 

if(FAILED(hr))

{

       MessageBox(0, "D3DXCompileShaderFromFile() - FAILED", 0, 0);

       return false;

}

 

 

hr = g_pd3dDevice->CreatePixelShader((DWORD*)codeBuffer->GetBufferPointer(), &pixelShader);

 

if(FAILED(hr))

{

       MessageBox(0, "CreatePixelShader - FAILED", 0, 0);

       return false;

}

 

ReleaseCOM(codeBuffer);

ReleaseCOM(errorBuffer);

 

//得到各常量句柄

ScalarHandle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, "Scalar");

Samp0Handle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, "Samp0");

Samp1Handle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, "Samp1");

 

//得到对着色器变量Samp0Samp0的描述

UINT count;

pixelConstTable->GetConstantDesc(Samp0Handle, & Samp0Desc, &count);

pixelConstTable->GetConstantDesc(Samp1Handle, & Samp1Desc, &count);

 

//设定各着色器变量为初始值

pixelConstTable->SetDefaults(g_pd3dDevice);

/********************渲染*****************/

g_pd3dDevice->Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(153,153,153), 1.0f, 0 );

g_pd3dDevice->BeginScene();

 

//为着色器全局变量Scalar赋值

D3DXVECTOR4 scalar(0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f);

pixelConstTable->SetVector(g_pd3dDevice, ScalarHandle, &scalar);

 

//设置像素着色器

g_pd3dDevice->SetPixelShader(pixelShader);

 

//设置定点格式、绑定数据流

g_pd3dDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);

g_pd3dDevice->SetStreamSource(0, quadVB, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX));

 

//设置第一、二层纹理

g_pd3dDevice->SetTexture(Samp0Desc.RegisterIndex, quadTexture0);

g_pd3dDevice->SetTexture(Samp1Desc.RegisterIndex, quadTexture1);

 

//绘制图形

g_pd3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP, 0, 2);

 

g_pd3dDevice->EndScene();

g_pd3dDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);

 

       程序中像素着色器的使用和之前顶点着色器的使用无二,只是设置着色器中纹理采样器变量Samp0Samp1和设定着色器其他变量稍有不同:

    1. 首先通过变量名称得到变量句柄:

              Tex0Handle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, " Samp0");

              Tex1Handle = pixelConstTable->GetConstantByName(0, " Samp1");

    2. 然后通过句柄得到对变量的描述:

              UINT count;

              pixelConstTable->GetConstantDesc(Samp0Handle, & Samp0Desc, &count);

              pixelConstTable->GetConstantDesc(Samp1Handle, & Samp1Desc, &count);

    3.最后通过SetTexture配合所得到的描述信息设置纹理:

              g_pd3dDevice->SetTexture(Samp0Desc.RegisterIndex, quadTexture0);

              g_pd3dDevice->SetTexture(Samp1Desc.RegisterIndex, quadTexture1);

 

       编译运行程序,运行效果如图3.2,这里我们将颜色混合比例设置为0.5,如果读者在渲染过程中不断变换对着色器变量Scalar的赋值,你将会得到一个混合度不断变换的多纹理效果。

       D3DXVECTOR4 scalar(0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f); //读者可以尝试改变混合采用的比例值

       pixelConstTable->SetVector(g_pd3dDevice, ScalarHandle, &scalar);

 

 

纹理一

纹理二

混合后纹理三

3.2


posted on 2008-08-04 15:56 狂烂球 阅读(2448) 评论(0)  编辑 收藏 引用


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