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前言

  Shader其实就是一种GPU来执行的程序, 他使用名为 HLSL ( High Level Shading Language ) 的语言编写, HLSL 是一种和 C++ 格式接近的语言, 很容易学习, 这里不会详细介绍 HLSL, 但在学习过程中会对例子中用到的特性进行说明. Shader 一般被保存在文本文件中, 我们的例子中把这个文件称为 effect file, 文件后缀为 fx, 其实这就是一个普通的文本文件, 存储着 shader 代码.

Vertex Shader示例

  下面的代码展示了一个顶点 shader 的例子

cbuffer cbPerObject

{

    float4x4 gWorldViewProj;

};

void VS(

    float3 iPosL : POSITION,

    float4 iColor : COLOR,

    out float4 oPosH : SV_POSITION,

    out float4 oColor : COLOR)

{

    // Transform to homogeneous clip space.

    oPosH = mul(float4(iPosL, 1.0f), gWorldViewProj);

    // Just pass vertex color into the pixel shader.

    oColor = iColor;

}

  这个顶点 shader 是一个名为 VS 的方法, 方法名可以是任何合法的标识符. VS 有四个参数, 两个入参, 两个用 out 关键字声明的出参. 由于 HLSL 没有引用和指针的概念, 当你想返回多个值得时候, 就必须使用出参或者结构体.

  我们注意到与 C++ 不同的是在参数列表中, 参数后面还有一个标记, 他与我们之前讨论过的 D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 中的 SemanticName 和 SemanticIndex 是对应的( Direct3D渲染1–VERTICES AND INPUT LAYOUTS ). SV_POSITION 是一个特别的标记, 其中的 SV 代表 System Value, SV_POSITION 用来表示顶点 shader 输出的结果保存的是顶点的位置信息. 这是一个固定的名字, 当出参的标记不是 System Value 的时候, 这个标记依旧可以是任意的合法标识符.

代码说明

oPosH = mul(float4(iPosL, 1.0f), gWorldViewProj);

  第一行代码将顶点的自身坐标进行 WVP 变换转化为我们在屏幕上实际看到的位置. float4 的构造函数利用顶点的位置构造一个 4D 的 vector, 然后用这个 vector 和 4 x 4 的 WVP 矩阵相乘完成变换( 内置的 mul 方法有多种重载, 几乎可以对各种规格的向量和矩阵进行乘法操作 ).

gWorldViewProj 矩阵是存储在 constant buffer 中变量, 这个特殊的 buffer 我们在 Direct3D渲染5–CONSTANT BUFFERS 中在进行讨论

oColor = iColor;

  第二行代码只是简单的把输入的颜色拷贝到输出的颜色中, 这相当于顶点 shader 不对颜色做任何处理, 直接传递到下一个渲染阶段中去.

重构

  为了避免出现过长的的参数列表, 我们可以对上面的代码做一个优化, 用结构体来表示输入和输出.

cbuffer cbPerObject

{

    float4x4 gWorldViewProj;

};

struct VertexIn

{

    float3 PosL : POSITION;

    float4 Color : COLOR;

};

struct VertexOut

{

    float4 PosH : SV_POSITION;

    float4 Color : COLOR;

};

VertexOut VS(VertexIn vin)

{

    VertexOut vout;

    // Transform to homogeneous clip space.

    vout.PosH = mul(float4(vin.PosL, 1.0f), gWorldViewProj);

    // Just pass vertex color into the pixel shader.

    vout.Color = vin.Color;

    return vout;

}