DirectX11笔记(二)--Direct3D初始化1之基本概念

原文:DirectX11笔记(二)--Direct3D初始化1之基本概念

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• 纹理 Texture
• 交换链 Swap Chain
• 深度缓冲 Depth Buffer
• 纹理资源视图 Texture Resourse View
• 多重采样 Multisampling
• 特征等级 Feature Level

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纹理( Texture )

  2D纹理是一个数据元素的矩阵，2D纹理的一种使用场景是存储一张2D图片每一个像素的颜色，但是他一般都不只有这一种用途。在更高级的技术中，比如法线贴图（Normal Mapping），他还可以存储一个3D向量来表示法线信息，而不是存储颜色。纹理可以做很多事情，这些在以后会继续讨论, 但是需要注意，一个纹理只能按一种格式存储，这些格式由枚举值DXGI_FORMAT指定.

交换链( Swap Chain )

  为了避免渲染场景时的闪烁, 最好是将这一帧的所有内容先画到一张离屏的纹理上( back buffer ), 当一帧结束之后一次渲染到屏幕上, 这样观察者就只会看到完整的帧而不是一帧中各个成员的绘制过程. 为了实现这一过程, 硬件会维护两个buffer, 分别称为front buffer和back buffer. front buffer存储正在画的帧, back buffer存储下一帧, 当back buffer准备完毕之后, back buffer和front buffer发生交换, 这个交换操作我们把它叫做presenting. presenting本身其实是一个效率很高的操作, 因为实际上它只是改变指针的指向.

深度缓冲( Depth Buffer )

  深度缓冲便是纹理不存储图片数据的一种典型应用. 它存储了每一个像素的深度信息, 范围是0.0~1.0, 分别表示从最近到最远. 它的每一像素和back buffer是严格一一对应的.

  假设我们要按照圆柱体, 球体, 圆锥体的顺序进行渲染下图的场景. 深度缓冲的工作模式是: (back buffer一般会事先被清空, 深度缓冲全部是1.0表示最远)d3 < d = 1.0 深度测试通过, P = P3, d = d3; d1 < d 深度测试通过, P = P1, d = d1; d2 > d 深度测试失败不做处理. 最终我们得到像素P的颜色为P1.



  深度缓冲帮助我们找到距离视点最近的像素点. 深度缓冲也是一张贴图, 它的格式也被DXGI_FORMAT指定, 注意一个应用可以不使用模板缓冲( stencil buffer ), 但使用时一般会和深度缓冲结合使用, 称为深度模板缓冲. 在一张32bits的纹理中, 深度缓冲占24bits, 模板缓冲占8bits.

纹理资源视图( Texture Resourse View )

  纹理可以通过设置特定的标记绑定到渲染管线的不同阶段, 比如作为render target和shader resource. 资源本身不会直接绑定到不同的阶段, 绑定到对应阶段的是资源视图. Direct3D要求我们在初始化阶段创建纹理资源视图, 如果要把一张纹理用作render target和shader resource便需要创建ID3D11RenderTargetView和ID3D11ShaderResourceView. 为了给资源创建特定的视图, 我们需要在创建资源时为资源绑定特定的标记. 比如为没有指定D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL标记的资源创建ID3D11DepthStencilView视图将会报错.

  纹理资源视图一般被用于以下两点:

  告诉Direct3D如何使用这个资源

  当资源格式在创建时是无类型格式时, 在创建资源视图时就必须指定其类型. 因此对于无类型格式的纹理, 它的元素可能被视为浮点数或者整数.

多重采样( Multisampling )

  由于像素并不是绝对小的点, 所以在渲染斜线的时候必然出现阶梯状的锯齿, 这种缺陷会随着屏幕分辨率的提高减弱, 但通常不能无节制的提高分辨率, 所以我们会采取一些方法进行抗锯齿操作. 超级采样( Supersampling )便是其中的一种, 他使用两个四倍于原back buffer的纹理作为back buffer和depth buffer, 在提交back buffer之前, 用四个像素的平局值来计算一个像素. 实际上这是在软件层面提高分辨率.

  但是超级采样是极其昂贵的操作, 他相比原来使用了4倍的内存, pixel 处理也是4倍. 对此, Direct3D使用了一种相对妥协的方法: 多重采样抗锯齿. 假设我们使用4倍多重采样抗锯齿, 多重采样的还是需要4倍屏幕分辨率大小的纹理, 但是他不对每一个像素进行计算, 多重采样相较于超级采样节省在先进行位置判断, 这省去了对图形内部不会产生锯齿的像素的重复计算. 他只在边缘进行了类似于超级采样的处理, 减少了抗锯齿的消耗. 但需要注意的是多重采样并没有提升图形内部的画质, 超级采样依旧具有更好的效果, 只不过他也需要更强大的硬件支持.

特征等级( Feature Level )

  特征等级实际上就是Direct3D提供的一个枚举变量, 他严格的表示了当前的API等级, 我们在编程时应该注意设置特征等级, 一种好的做法是维护一个特征等级数组, API等级由高到低存储, 在用户的设备无法支持高版本API时能自动降低到低版本API.