【程式】Direct3D11小試(2)

接下來根據做Cyber Sprite的經驗，把會用到的功能一個一個加上去

(程式碼的框框裡黑字是C++，綠字是shader)

艾莉兒，檢查一下你身上的功能，看有哪些要做的。
艾莉兒：我看看哦……
艾莉兒：第一個是blend。

OpenGL裡是呼叫glBlendFunc設定，D3D11裡要建立ID3D11BlendState物件。
艾莉兒裝備了5種blend mode：normal、add、screen、multiply、copy，所以要建立5個物件，畫圖時套用其一個。

D3D11_BLEND_DESC blendDesc; D3D11_RENDER_TARGET_BLEND_DESC* blendDesc2=blendDesc.RenderTarget; ………… blendDesc2->SrcBlend=D3D11_BLEND_ONE; blendDesc2->SrcBlendAlpha=D3D11_BLEND_ONE; blendDesc2->DestBlend=D3D11_BLEND_ZERO; blendDesc2->DestBlendAlpha=D3D11_BLEND_ZERO; device->CreateBlendState(&blendDesc, & copyBlendState);

艾莉兒：還要改culling設定。

polygon正對鏡頭時才畫出來，背對時就不畫的功能。畫2D物體的時候要關閉culling，3D時再打開。
查查看怎麼做……，要用ID3D11RasterizerState物件

D3D11_RASTERIZER_DESC rsState; ZeroMemory(&rsState, sizeof(D3D11_RASTERIZER_DESC)); rsState.FillMode=D3D11_FILL_SOLID; rsState.CullMode=D3D11_CULL_NONE; device->CreateRasterizerState(&rsState, &_2dState);

艾莉兒：還有quad和fan，D3D11沒有直接支援quad和fan了。

想了一下解法，決定用index array模擬。
用兩個ID3D11Buffer，quad是012,023,456,467……，fan是012,023,034……，建好之後就不需要更動，不過好像buffer建好後就不能更改大小，想擴大buffer要把物件刪除重建。


第二階段測試，既然加上fan的功能，就畫一個矩形看看

const float rectVertex[]={0,-0.2, -0.4,-0.2, -0.4,0.4, 0,0.4}; const int16_t rectTexCoord[]={0,0,1,0,1,1,0,1};

格式和上篇的particle不同，particle把頂點和貼圖坐標放在同一個陣列，矩形則是兩者分開，也要寫個對應的vertex shader和layout。
同時測試blend功能，用加法模式，為了能看出加法的效果把shader裡的顏色改成float4(0,0.5,0.5,1);。

加法blend有變亮的效果，所以矩形蓋到的部分會比較亮。

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下一步是貼圖和載入矩陣做坐標轉換
測試用的貼圖不是讀取圖檔，而是用程式產生

for(int i=0;i<TEX_H;i++){ 　int gValue=i*255/TEX_H; 　for(int j=0;j<TEX_W;j++){ 　　int bValue=j*255/TEX_W; 　　*pixel=0xff000000|bValue|(gValue<<8); 　　pixel++; 　} }

艾莉兒：我解析看看……，這是藍色和綠色的漸層。


shader裡讀取貼圖的方法……，跟D3D9和OpenGL很不一樣，要先定義一個sampler

sampler defaultSampler{ 　Filter=MIN_MAG_MIP_LINEAR; 　AddressU=Wrap; 　AddressV=Wrap; };

然後用texture.Sample(defaultSampler, 坐標)讀取。

矩陣的話，找找看有沒有矩陣stack的功能，發現要建一個ID3DXMatrixStack物件。
然後建一個正投影矩陣，讓螢幕坐標以像素為單位，而不是0~1，因為2D遊戲比較常以像素為單位。

D3DXMatrixOrthoOffCenterLH((D3DXMATRIX*)mat, 0,screenW,screenH,0,0,1); matrixStack->LoadMatrix((D3DXMATRIX*)mat);

再來要把這些參數從C++傳給shader了。
D3D10以後就沒有D3D9的uniform變數了，要用constant buffer，配置一塊記憶體，裡面可以包含很多變數。

艾莉兒：globalColor和貼圖寬高也一起做吧。

shader裡這樣宣告

uniform float4x4 modelViewMatrix :register(b1); cbuffer shaderState:register(b0){ 　uniform float4 globalColor; 　uniform float2 texSizeRcp; } Texture2D <float4> texture1:register(t0);

艾莉兒有動態改變圖片顏色的功能，像Cyber Sprite打中敵人時會閃一下，globalColor是用在這裡。
texSizeRcp是貼圖寬高的倒數，C++裡的貼圖坐標單位是像素，vertex shader裡乘上這個值轉換成0~1。

C++端宣告一個對應的struct並建立ID3D11Buffer物件，用Map、Unmap填入資料

struct ShaderConstants{ 　float color[4]; 　float texSizeRcp[2]; }; D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE ms; context->Map(buffer, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &ms); memcpy(ms.pData, data, byteNum); context->Unmap(buffer, 0);

因為單位改用像素，測試的particle和矩形坐標也改一下

const ParticleVertex Vertices[]={ 　{{0,30},{0,0},0xffffffff}, 　{{30,0},{0,TEX_H},0xffffffff}, 　{{0,-30},{TEX_W,TEX_H},0xffffffff}, 　{{-30,0},{TEX_W,0},0xffffffff}, }; const float rectVertex[]={0,0, 50,0, 50,50, 0,50}; const int16_t rectTexCoord[]={0,0,TEX_W,0,TEX_W,TEX_H,0,TEX_H};

particle用坐標轉換把它放在(150,150)的位置

好，第三階段，compile and run！


艾莉兒：怪怪的，東西位置不對，而且每隔一秒左右會閃。
對吔，哪裡做錯了？

…………
…………

研究大概兩個小時才找到原因，modelViewMatrix也要包在一個cbuffer區塊

cbuffer register1:register(b1){ 　uniform float4x4 modelViewMatrix; } cbuffer shaderState:register(b0){ 　uniform float4 globalColor; 　uniform float2 texSizeRcp; } Texture2D <float4> texture1:register(t0);

找到的shader範例有些沒寫清楚是D3D10還是D3D9的，就寫成D3D9的寫法了。

再試一次，總算對了。

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大概知道Direct3D 11的用法了，艾莉兒，覺得怎麼樣？
艾莉兒：初始化的時候就要一堆device->Create什麼的，看起來好麻煩。

很多狀態設定都要建一個物件再呼叫函式套用，要建一堆global物件，這有點費工。
做到這裡已經建立這麼多了。

ID3D11Device IDXGISwapChain ID3D11DeviceContext ID3D11RenderTargetView ID3D11Buffer* shaderStateUniform;　　shader裡的constant buffer ID3D11Buffer* modelViewMatrixUniform; ID3D11Buffer* commonVertexBuffer; ID3D11Buffer* commonTexCoordBuffer; ID3D11Buffer* fanIndex;　　模擬fan和quad的index array ID3D11Buffer* quadIndex; ID3D11VertexShader* particleVS; ID3D11InputLayout* particleLayout; ID3D11VertexShader* normalVS; ID3D11InputLayout* normalLayout;　　基本上一個vertex shader固定配一個layout ID3D11PixelShader* flatPS;　　純色 ID3D11PixelShader* multiplyPS;　　套用貼圖 ID3D11RasterizerState　　2個，2D和3D ID3D11BlendState　　5個，上面說的5種blend mode ID3DXMatri xStack

這次剛好沒有鈷寶的工作，不過有一件事要由她做。
Direct3D有個fxc.exe可以事先將shader編譯成byte code，以後遊戲只要載入這個byte code。而OpenGL必須每次開遊戲時從原始碼編譯，Cyber Sprite其實有把shader程式碼放在程式裡某個地方。
以後準備shader會用這個東西，要研究一下用法。
鈷寶：好…，我研究看看。

另外關於shader的uniform變數，用過之後覺得constant buffer比單獨的uniform變數好用，查了一下發現OpenGL裡有個類似的東西uniform buffer object，之後試試看。

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題外話，& copy如果中間沒有空白會變成©，所以上面某個地方只好加一個空白。