DirectX 11 顶点和像素着色器如何工作

Question

我正在阅读“使用 Direct3D 11 进行实用渲染和计算”一书并查看 DirectX 11 示例：

CPP： https://github.com/walbourn/directx-sdk-samples/blob/master/Direct3D11Tutorials/Tutorial02/Tutorial02.cpp

HLSL： https://github.com/walbourn/directx-sdk-samples/blob/master/Direct3D11Tutorials/Tutorial02/Tutorial02.fx

这是什么？

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] =
 {
  { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
 };

更重要的是着色器——它在程序中的什么位置设置了这个“位置”？

float4 VS( float4 Pos : POSITION ) : SV_POSITION
{
    return Pos;
}

我只能看到您正在通过以下方式绑定顶点数据：

// Create vertex buffer
SimpleVertex vertices[] =
{
    XMFLOAT3( 0.0f, 0.5f, 0.5f ),
    XMFLOAT3( 0.5f, -0.5f, 0.5f ),
    XMFLOAT3( -0.5f, -0.5f, 0.5f ),
};
D3D11_BUFFER_DESC bd;
ZeroMemory( &bd, sizeof(bd) );
bd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
bd.ByteWidth = sizeof( SimpleVertex ) * 3;
bd.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
bd.CPUAccessFlags = 0;
D3D11_SUBRESOURCE_DATA InitData;
ZeroMemory( &InitData, sizeof(InitData) );
InitData.pSysMem = vertices;
hr = g_pd3dDevice->CreateBuffer( &bd, &InitData, &g_pVertexBuffer );
if( FAILED( hr ) )
    return hr;

// Set vertex buffer
UINT stride = sizeof( SimpleVertex );
UINT offset = 0;
g_pImmediateContext->IASetVertexBuffers( 0, 1, &g_pVertexBuffer, &stride, &offset );

// Set primitive topology
g_pImmediateContext->IASetPrimitiveTopology( D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST );

然后您设置着色器，然后绘制 3 个顶点：

// Render a triangle
g_pImmediateContext->VSSetShader( g_pVertexShader, nullptr, 0 );
g_pImmediateContext->PSSetShader( g_pPixelShader, nullptr, 0 );
g_pImmediateContext->Draw( 3, 0 );

这一切都说得通。但我对这个 Pos 输入是什么、它是如何生成的以及为什么使用它感到困惑？此外，还有其他示例可以做同样的事情......（示例 7）他们使用了位置和纹理，但我看不出这些信息来自哪里。比如……

struct VS_INPUT
{
  float4 Pos : POSITION;
  float2 Tex : TEXCOORD0;
};

感谢您的宝贵时间！

Answer 1

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 的数组决定了将从顶点缓冲区读取的数据的布局。这个数组被传递给ID3D11Device::CreateInputLayout 调用，以便可以使用它。然后通过调用ID3D11DeviceContext::IASetInputLayout（未显示，但在您链接的代码中）在渲染上下文中设置它。

如果您查看D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 的成员，第一个成员是SemanticName（设置为"POSITION"），这是顶点缓冲区的元素与着色器中的输入匹配的方式。它还包含有关数据的偏移量和格式的数据（在这种情况下，偏移量为零，格式DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT 对应于3x 32bit 浮点数）。您会注意到，在着色器中，Pos 之后有一个冒号，然后是"POSITION" - 这是语义，与输入布局相匹配。然后着色器知道它应该从偏移量 0 读取位置数据，以及该数据的格式。

数据本身是从顶点缓冲区读取的，通过ID3D11DeviceContext::IASetVertexBuffers 调用设置。 stride 参数告诉输入汇编器在顶点缓冲区中从一个顶点到下一个顶点的距离，因此它知道从哪里开始读取下一个顶点。传入的g_pVertexBuffer 是从vertices 数据初始化的，如您所见，这是一组3x 32 位浮点数。

对于具有额外输入的着色器（例如TEXCOORD0），D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 数组中将有更多条目，对应于着色器中使用的语义。