在先前的解决方案中新建一个新的Win32项目FirstD3D11Demo。在写代码之前,我们必须先添加dx11所需要的库。为了链接dx库,右键项目选择属性->vc++目录,在包含目录中添加你所安装的SDK根目录\Include,在库目录中添加 根目录\lib\x86(或x64),在链接器->输入的附加依赖项中添加d3d11.lib、d3dx11.lib、dxerr.lib。
第一次使用d3d,首先应该从初始化开始。
初始化d3d11的步骤主要有以下几个:
1、定义我们要检查的设备类型和特征级别
2、创建d3d设备,渲染环境和交换链
3、创建渲染对象
4、设置视口观察区(ViewPort)
下面将对一些概念和用到的d3d对象和函数作具体说明。
数据格式
D3D应用程序中,无论是纹理图片,还是创建的缓冲区,都有着特定的数据格式。D3D11支持有限的数据格式,以枚举变量形式存在,如下几种:
DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT: 3个32位单精度符点数组成,比如用于代表三维空间坐标,以及24位颜色;
DXGI_FORMAT_R16G16B16A16_UNORM: 4个16位数组成,每个成员位于【0,1.0f】之间,UNORM意指:unsigned normalized,即无符号,且归一化的;
DXGI_FORMAT_R32G32_UINT:2个32位数组成,每个成员为无符号整型(unsigned int);
DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM:4个8位数组成,每个成员为【0,1.f】之间;
DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SNORM:4个8位数组成,每个成员为【-1.0f, 1.0f】之间,SNORM意指:signed normalized;
DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SINT:4个8位数组成,每个成员为有符号整型;
特征级别(Feature Level)
特征级别定义了一系列支持不同d3d功能的相应等级,如果一个用户的硬件不支持某一特征等级,程序可以选择较低的等级来运行。
下面是d3d定义的几个不同级别代表不同的d3d版本
typedef enum D3D_FEATURE_LEVEL {
D3D_FEATURE_LEVEL_9_1 = 0x9100,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_2 = 0x9200,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_3 = 0x9300,
D3D_FEATURE_LEVEL_10_0 = 0xa000,
D3D_FEATURE_LEVEL_10_1 = 0xa100,
D3D_FEATURE_LEVEL_11_0 = 0xb000,
D3D_FEATURE_LEVEL_11_1 = 0xb100,
D3D_FEATURE_LEVEL_12_0 = 0xc000,
D3D_FEATURE_LEVEL_12_1 = 0xc100
} D3D_FEATURE_LEVEL;
在初始化过程中,我们可以提供一组不同的特征等级,程序会从第一个开始逐个检测,碰到第一个合适的来创建设备。因此我们在数组中从高到低放置特征等级提供给初始化程序。
交换链(SwapChain)
为了实现平滑的动画,至少需要两个缓冲区,一个前缓冲区用于显示,一个后缓冲区用于下一帧的绘制,每次绘制完一帧后通过交换前、后缓冲区对应的指针来显示新一帧,并在之前的前缓冲区(当前的后缓冲区)上开始继续绘制下一帧。交换链可以有3个或者更多缓冲区,但一般情况下两个够用了。通常在游戏中,我们有两种颜色缓存,一个主缓存,一个辅助缓存,这就是所谓的前向和后向缓存。主缓存是显示在屏幕上的,辅助缓存则是用于下一帧的绘制。在d3d11中交换链对应的接口为IDXGISwapChain。
深度/模板缓冲区:Depth/Stencil Buffer
深度缓冲区是与交换链缓冲区大小完全一样的一块显存区域,即每个像素在深度缓冲区中对应相应的位置。在渲染管线的最终的混合阶段(Output Merger Stage),每个片(Fragment)都有一个深度值z,与深度缓冲区对应位置上的深度相比较,如果该片段z更小,则绘制该片段,并覆盖当前的尝试值,否则抛弃该片段。该缓冲区主要用于实现投影在屏幕上同一位置、远近不同的物体之间相同的遮挡效果。此外,灵活配置尝试缓冲区,可以实现很多种高级特效。
多重采样抗锯齿:Multisampling Atialiasing
针对光栅化显示器抗锯齿的方法有多种,在d3d中采用的多重采样方法。即在每个像素点内部,设置多个采样点,绘制多边形边缘时,针对每个采样点判断是否被多边形覆盖,最终的颜色值从采样点中取均值,以对多边形的边缘进行“模糊化",从而减轻锯齿效果。如下图所示,这是一个4重采样的例子,该像素最终的颜色值是多边形本身颜色值的3/4:
支持d3d11的硬件全部支持4重采样,因此我们在后面的程序中将普遍使用4个采样点。在d3d11中通过结构DXGI_SAMPLE_DESC来设置多重采样,其定义如下:
typedef struct DXGI_SAMPLE_DESC {
UINT Count;
UINT Quality;
} DXGI_SAMPLE_DESC;
D3D11_CREATE_DEVICE_FLAG 枚举类型
typedef enum D3D11_CREATE_DEVICE_FLAG {
D3D11_CREATE_DEVICE_SINGLETHREADED = 0x1,
D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG = 0x2,
D3D11_CREATE_DEVICE_SWITCH_TO_REF = 0x4,
D3D11_CREATE_DEVICE_PREVENT_INTERNAL_THREADING_OPTIMIZATIONS = 0x8,
D3D11_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT = 0x20,
D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUGGABLE = 0x40,
D3D11_CREATE_DEVICE_PREVENT_ALTERING_LAYER_SETTINGS_FROM_REGISTRY = 0x80,
D3D11_CREATE_DEVICE_DISABLE_GPU_TIMEOUT = 0x100,
D3D11_CREATE_DEVICE_VIDEO_SUPPORT = 0x800
} D3D11_CREATE_DEVICE_FLAG;
D3D11_CREATE_DEVICE_SINGLETHREADED
如果使用该常量,你的应用程序将只可以在一个线程中的调用 Dierct3D 11接口。在默认情况下ID3D11Device
对象是一个安全线程。使用这个标志,你可以增强性能。然而,如果你使用这个标志并且你的应用程序使用
多线程调用Dierct3D 11接口,可能导致不可预期的结果。
D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG
创建一个设备支持调用层。
D3D11_CREATE_DEVICE_SWITCH_TO_REF
注意 这个标志不支持Direct3D 11.
D3D11_CREATE_DEVICE_PREVENT_INTERNAL_THREADING_OPTIMIZATIONS
阻止被多线程创建。当使用WARP标志时,WARP和所有光栅不能够被线程调用。这个标志不建议使用。
D3D11_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT
Dierct2D需要和Direct3D资源交互。
下面是每个步骤对应的代码:
一、指明驱动设备等级和特征等级
1 HRESULT hResult = S_OK;//返回结果
2
3 RECT rc;
4 GetClientRect(g_hWnd, &rc);//获取窗口客户区大小
5 UINT width = rc.right - rc.left;
6 UINT height = rc.bottom - rc.top;
7
8 UINT createDeviceFlags = 0;
9 #ifdef _DEBUG
10 createDeviceFlags //代码效果参考:http://hnjlyzjd.com/hw/wz_24179.html
|= D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG;11 #endif
12
13 //驱动类型数组
14 D3D_DRIVER_TYPE driverTypes【】 =
15 {
16 D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
17 D3D_DRIVER_TYPE_WARP,
18 D3D_DRIVER_TYPE_REFERENCE
19 };
20 UINT numDriverTypes = ARRAYSIZE(driverTypes);
21
22 //特征级别数组
23 D3D_FEATURE_LEVEL featureLevels【】 =
24 {
25 D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
26 D3D_FEATURE_LEVEL_10_1,
27 D3D_FEATURE_LEVEL_10_0
28 };
29 UINT numFeatureLevels = ARRAYSIZE(featureLevels);
二、创建设备和交换链
交换链具体定义
typedef struct DXGI_SWAP_CHAIN_DESC {
DXGI_MODE_DESC BufferDesc;
DXGI_SAMPLE_DESC SampleDesc;
DXGI_USAGE BufferUsage;
UINT BufferCount;
HWND OutputWindow;
BOOL Windowed;
//代码效果参考:http://hnjlyzjd.com/xl/wz_24177.html
DXGI_SWAP_EFFECT SwapEffect;UINT Flags;
} DXGI_SWAP_CHAIN_DESC;
BufferDesc指定后缓冲区有关特性;
SampleDesc指定多重采样,前面说过;
BufferUsage,对于交换链,为DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
BufferCount:我们只创建一个后缓冲区(双缓冲),因此为1;
OutputWindow:指定窗口句柄,Win32程序初始化完创建的主窗口;
Windowed:是否全屏;
DXGI_SWAP_EFFECT:通常为DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD;
Flags:可选
其中DXGI_MODE_DESC定义如下
typedef struct DXGI_MODE_DESC {
UINT Width;
UINT Height;
DXGI_RATIONAL RefreshRate;
DXGI_FORMAT Format;
DXGI_MODE_SCANLINE_ORDER ScanlineOrdering;
DXGI_MODE_SCALING Scaling;
} DXGI_MODE_DESC, LPDXGI_MODE_DESC;
Width、Height为缓冲区大小,一般设为主窗口大小;
Format为缓冲区类型,一般作为渲染对象缓冲区类型为DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
其他参数一般为固定的。
交换链的设置
1 //交换链
2 DXGI_SWAP_CHAIN_DESC sd;
3 ZeroMemory(&sd, sizeof(DXGI_SWAP_CHAIN_DESC));//填充
4 sd.BufferCount = 1; //我们只创建一个后缓冲(双缓冲)因此为1
5 sd.BufferDesc.Width = width;
6 sd.BufferDesc.Height = height;
7 sd.BufferDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
8 sd.BufferDesc.RefreshRate.Numerator = 60;
9 sd.BufferDesc.RefreshRate.Denominator = 1;
10 sd.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
11 sd.OutputWindow = g_hWnd;
12 sd.SampleDesc.Count = 1; //1重采样
13 sd.SampleDesc.Quality = 0; //采样等级
14 sd.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD; //常用参数
15 sd.Windowed = TRUE; //是否全屏
创建设备及交换链,d3d设备一般都是设备本身和硬件之间的通信,而d3d上下文是一种描述设备如何绘制的渲染设备上下文,这也包含了渲染状态和其他的绘图信息。
而交换链是设备和上下文将要绘制的渲染目标。
D3D11CreateDeviceAndSwapChain函数原型:
HRESULT D3D11CreateDeviceAndSwapChain(
_Inopt IDXGIAdapter pAdapter,
D3D_DRIVER_TYPE DriverType,
HMODULE Software,
UINT Flags,
_Inopt const D3D_FEATURE_LEVEL pFeatureLevels,
UINT FeatureLevels,
UINT SDKVersion,
_Inopt const DXGI_SWAP_CHAIN_DESC pSwapChainDesc,
_Outopt IDXGISwapChain ppSwapChain,
_Outopt ID3D11Device ppDevice,
_Outopt D3D_FEATURE_LEVEL pFeatureLevel,
_Outopt ID3D11DeviceContext **ppImmediateContext
);
pAdapter来选择相应的图形适配器,设为NULL以选择默认的适配器;
DriverType设置驱动类型,一般毫无疑问选择硬件加速,即D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,此时下一个参数就是NULL;
Flags为可选参数,一般为NULL,可以设为D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG、D3D11_CREATE_DEVICE_SINGLETHREADED,或两者一起,前者让要用于调试时收集信息,后者在确定程序只在单线程下运行时设置为它,可以提高性能;
pFeatureLevels为我们提供给程序的特征等级的一个数组,下一个参数为数组中元素个数;
SDKVersion恒定为D3D11_SDK_VERSION;
ppDevice为设备指针的地址,注意设备是指针类型,这里传递的是指针的地址(二维指针,d3d程序中所有的接口都声明为指针类型!);
pFeatureLevel为最后程序选中的特征等级,我们定义相应的变量,传递它的地址进来;
ppImmediateContext为设备上下文指针的地址,要求同设备指针。
创建设备和交换链的相关代码
1 for (UINT driverTypeIndex = 0; driverTypeIndex < numDriverTypes; ++driverTypeIndex)
2 {
3 g_driverType = driverTypes【driverTypeIndex】;
4 hResult = D3D11CreateDeviceAndSwapChain(
5 NULL, //默认图形适配器
6 g_driverType, //驱动类型
7 NULL, //实现软件渲染设备的动态库句柄,如果使用的驱动设备类型是软件设备则不能为NULL
8 createDeviceFlags, //创建标志,0用于游戏发布,一般D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG允许我们创建可供调试的设备,在开发中比较有用
9 featureLevels, //特征等级
10 numFeatureLevels, //特征等级数量
11 D3D11_SDK_VERSION, //sdk版本号
12 &sd,
13 &g_pSwapChain,
14 &g_pd3dDevice,
15 &g_featureLevel,
16 &g_pImmediateContext
17 );
18 if (SUCCEEDED(hResult))
19 break;
20 }
21 if (FAILED(hResult))
22 return hResult;
三、创建和绑定渲染目标视图
一个渲染目标视图是一个由Output MergerStage读取的D3D资源。交换链的主缓存和辅助缓存为彩色的图像,通过调用交换链中的函数GetBuffer来得到它的指针。得到指针后,然后再通过CreateRenderTargetView函数来创建一个渲染目标视图。创建完渲染目标后,就可以调用Release()释放指针到交换链的后台缓存了。当想渲染一个特定的渲染目标的时,要在绘制函数调用前对它进行设置,这个工作是由OMSetRenderTarget函数完成的。
CreateRenderTargetView函数原型
HRESULT CreateRenderTargetView(
【in】 ID3D11Resource pResource,
【in, optional】 const D3D11_RENDER_TARGET_VIEW_DESC pDesc,
【out, optional】 ID3D11RenderTargetView **ppRTView
);
pResource为视图对应资源
pDesc为视图描述
ppRTView要创建的视图,是一个指针的地址
这一部分的代码
1 //创建渲染目标视图
2 ID3D11Texture2D pBackBuffer = NULL;
3 //获取后缓冲区地址
4 hResult = g_pSwapChain->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Texture2D), (LPVOID)&pBackBuffer);
5 if (FAILED(hResult))
6 return hResult;
7
8 //创建目标视图
9 hResult = g_pd3dDevice->CreateRenderTargetView(pBackBuffer, NULL, &g_pRenderTargetView);
10 //释放后缓冲
11 pBackBuffer->Release();
12 if (FAILED(hResult))
13 return hResult;
14
15 //绑定到渲染管线
16 g_pImmediateContext->OMSetRenderTargets(1, &g_pRenderTargetView, NULL);
四、创建视口
视口定义了渲染到屏幕上的面积,对于单屏游戏来说一般为全屏的,这样我们设置视口的width和height为交换链对应的width、height就好了;对于分屏游戏,可以创建两个视口
放在屏幕不同位置,以不同玩家的角度来渲染。
D3D11_VIEWPORT定义
typedef struct D3D11_VIEWPORT {
FLOAT TopLeftX; //视口左上角x坐标,一般视口占满屏幕的,所以为0
FLOAT TopLeftY; //y坐标
FLOAT Width; //视口宽度,一般与后缓冲区一致,以保持图像不变形
FLOAT Height; //高度,同上
FLOAT MinDepth; //最小深度值:0.0f
FLOAT MaxDepth; //最大深度值:1.0f
} D3D11_VIEWPORT;
具体代码
1 //设置viewport
2 D3D11_VIEWPORT vp;
3 vp.Height = (FLOAT)height;
4 vp.Width = (FLOAT)width;
5 vp.MinDepth = 0.0f;
6 vp.MaxDepth = 1.0f;
7 vp.TopLeftX = 0;
8 vp.TopLeftY = 0;
9 g_pImmediateContext->RSSetViewports(1, &vp);
接下来的Render函数中实现了清除显示屏幕的功能
float ClearColor【4】 = { 0.5f, 0.1f, 0.2f, 1.0f }; //red,green,blue,alpha
g_pImmediateContext->ClearRenderTargetView(g_pRenderTargetView, ClearColor);
g_pSwapChain->Present(0, 0);
下面给出整个工程的代码:
#include
#include
#include
#include
HINSTANCE g_hInstance = NULL;
HWND g_hWnd = NULL;
LPCWSTR g_name = L"FirstD3D11Demo";
D3D_DRIVER_TYPE g_driverType = D3D_DRIVER_TYPE_NULL; //驱动类型
D3D_FEATURE_LEVEL g_featureLevel = D3D_FEATURE_LEVEL_11_0; //特征等级
ID3D11Device g_pd3dDevice = NULL; //设备
ID3D11DeviceContext g_pImmediateContext = NULL; //设备上下文
IDXGISwapChain g_pSwapChain = NULL; //交换链
ID3D11RenderTargetView *g_pRenderTargetView = NULL; //要创建的视图