着色器和效果——2.0 介绍顶点着色器

第二章 介绍顶点着色器

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[译者序]经过上一章对HLSL的知识梳理，现在的你应该只有两种状态，第一种是已经焦头烂额没有兴趣再读下去了；另一种是觉得前面说的太容易了，读起来索然无味。如果你是第一种情况，那么建议你先补习一下计算机图形学和C++的知识，然后再来学习；如果你是第二种情况，那就对了！我们将从现在开始学习这最激动人心的三章。这三张可以说是涵盖了实用的Direct3D最新图形技术的基础，准备好了吗？LET’S GO！

概览

顶点着色器（vertex shader）是一个在图形卡的GPU上执行的程序，它替换了固定功能管线（fixed function pipeline）中的变换（transformation）和光照（lighting）阶段。（这不是百分之百的正确，因为顶点着色器可以被Direct3D运行时（Direct3D runtime）以软件模拟，如果硬件不支持顶点着色器的话）。图2.1说明了管线中顶点着色器替换的部件。

图2.1：顶点着色器替换固定功能管线的光照和变形阶段

从图2.1，我们知道，顶点以局部坐标输入到顶点着色器，并且顶点着色器必须输出点亮的（着色的）顶点进齐次剪裁空间。（为了保持简单的原因，本书中我们没有深入研究投影变换的细节。但是投影矩阵变换顶点到的空间称作齐次剪裁空间（homogeneous clip space）。因此，要把一个顶点从局部空间变换到齐次坐标空间，我们必须应用下列变换序列：世界变换（world transformation），视图变换（view transformation）和投影变换（projection transformation），它们分别由世界矩阵，视图矩阵和投影矩阵来完成。）对于点元（point primitive），顶点着色器也被用于操作每个顶点的顶点大小。

由于顶点着色器是我们（在HLSL中）写的一个自定义程序，因此我们在图形效果方面获得了我们能够达到的极大的自由性。我们不再受限于Direct3D的固定光照算法。此外，应用程序操纵顶点位置的能力也有了多样性，例如：cloth simulation，粒子系统的点大小操纵，还有顶点混合/morphing。此外，我们的顶点数据结构更自由了，并且可以在可编程管线中包含比在固定功能管线中多的多的数据。

顶点着色器仍然是相对新的特性，并且许多图形卡不支持它们，特别是随DirectX 9发布的较新版本的顶点着色器。通过检查D3DCAPS9结构的VertexShaderVersion成员，可以测试顶点着色器的版本。下列代码段展示了这一点：

// If the device's supported version is less than version 2.0

if( caps.VertexShaderVersion < D3DVS VERSION(2, 0) )

     // Then vertex shader version 2.0 is not supported on this

     // device.

我们看到D3D_VERSION的两个参数分别接收主和次版本号。现在，D3DXCompileShaderFromFile函数支持顶点着色器版本1.1和2.0。

目标

n          学习如何在可编程管线中定义顶点结构的分量

n          了解顶点分量的不同用法

n          学习如何创建、设置和销毁一个顶点着色器

n          学习如何使用顶点着色器实现卡通动画渲染效果

 

 [声明]：本文译自Frank Luna的《Introduction to 3D Game Programming with DirectX 9.0》，限于译者水平，文中难免错漏之处，欢迎各位网友批评指正；本文仅用于学习交流与参考用途，不得用于任何形式的商业用途；如需转载需事先征得作者本人和译者的同意，保持文章的完整性，并注明作者、译者和出处，对于违反以上条款造成的后果，译者对此不负任何责任。我的邮箱地址是[email protected]，欢迎热爱3D图形和游戏，并有一定图形编程经验的朋友来信交流。