引擎技术研究之Shader技术

Shader技术属于GPU的渲染技术，其相应语言是高级着色器语言（High Level Shader Language 简称HLSL）。HLSL主要作用为将一些复杂的图像处理快速而又有效率地在显卡上完成。

在DirectX中有两种Shader，顶点着色器Vertex Shader (vs)和像素着色器Pixel Shader (ps)。能够实现VS和PS的显卡的图形处理流水线被称作为是可编程的。VS实际代替了传统图形渲染流水线里的T&L部分，其以顶点为计算单位,负责处理世界坐标中的顶点信息，可以处理光照、阴影、坐标变换、法向量等等。PS代替了传统图形渲染流水线中的光栅化部分，比如纹理贴图等, 其以像素为计算单位，用来操纵物体表面的色彩和外观。

1．Shader基本框架

Shader文件的后缀名为.fx，可在文件里编写如下代码：

首先定义一颜色纹理变量：texture ColorMap，这是Shader与C++的接口.

定义一采样变量，例：

sampler ColorSampler = sampler_state

{

texture = (ColorMap);

MipFilter = Linear;

AddressU = Wrap;

AddressV = Wrap;

};

设计一顶点格式，例：

struct VSOutShadow

{

float4 vPosition : POSITION;

float2 vTexcoord : TEXCOORD0;

float diff : TEXCOORD1;

};

定义全局变量：

shared uniform float4x4 World: World //世界变换矩阵

shared uniform float4x4 View: View; //观察矩阵

shared uniform float4x4 Projection : PROJECTION; //投影矩阵

顶点着色函数，例：

VSOutShadow VS_Scene( float4 inPosition : POSITION, float2 texcoord:TEXCOORD0)

{

VSOutShadow OUT = (VSOutShadow)0;

//使用传入的参数计算顶点的相关信息

inPosition = mul( inPosition, World );//世界变换

OUT.vPosition = mul( inPosition, View );//摄像机变换

OUT.vPosition = mul( OUT.vPosition, Projection );//投影变换

。。。。。。。。。。

。。。。。。。。。。

return OUT;

}

像素着色函数，例：

float4 PS_Scene( VSOutShadow IN) : COLOR0

{

float4 color= tex2D(ColorSampler,IN.vTexcoord);

//使用传入的参数设置像素的着色

return color;

}

定义技术：

technique techScene

{

pass p0

{

VertexShader = compile vs_2_0 VS_Scene();//对应顶点着色函数

PixelShader = compile ps_2_0 PS_Scene();//对应像素着色函数

}

}

2.在C++应用shader

先设计一EffectManager类，并提供一接口，用于根据传入的.fx 文件的路径名创建一ID3DXEffect类型的指针m_pShader并使其指向该文件，函数返回m_pShader，可用m_pShader调用相应函数设置shader里的变量值，例如：

m_pShader->SetFloat("ambient",m_sight);

m_pShader->SetMatrix("World",&finalWorldMat);

其中ambient，World为shader里的变量，m_sight，finalWorldMat为c++程序里的变量，设置特定类型的变量需调用相应的函数。

设置技术：m_pShader->SetTechnique("techScene")

techScene为shader里已定义的技术。

着色，例：

UINT passnum=0;

m_pShader->Begin(&passnum,0);

for(UINT pass=0;pass<passnum;pass++)

{

m_pShader->BeginPass(pass);

_Render();//完成相关操作

m_pShader->EndPass();

}

m_pShader->End();

_Render()里需设置纹理，例：m_pShader->SetTexture("ColorMap",m_pMeshTextures[i]);

提交： m_pShader->CommitChanges();