DirectX12 3D 游戏开发与实战第七章内容（下）

利用Direct3D绘制几何体（续）

学习目标

1. 学会一种无须每帧都要刷新命令队列的渲染流程，由此来优化程序的性能

2. 了解另外两种跟签名参数类型：根描述符和根常量

3. 探索如何在程序中生成和绘制常见的几何体，如栅格、圆台和球体

4. 研究如何通过动态顶点缓冲区来更新CPU中的顶点数据，并且向GPU中上传顶点新的位置信息

7.6、 细探根签名

在前面我们已经介绍过跟签名，它定义了在绘制调用之前，需要绑定到渲染流水线上的资源，以及这些资源如何映射到着色器的输入寄存器中。

7.6.1 、根参数

根签名是由一系列根参数组成的，到目前为止，我们只创建过只含有一个描述符表的根参数。实际上，根参数有三个类型可以选择：

1. 描述符表：描述符表引用的是描述符堆中的一块连续范围，用于确定要绑定的资源
2. 根描述符：通过直接设置根描述符就可以指示要绑定的资源，无需将它存在描述符堆中。但是，只有常量缓冲区的CBV，缓冲区的SRV/UAV才能使用根描述符进行绑定
3. 根常量：借助根常量即可直接绑定一系列32位的常量值

考虑到性能的原因，一个根签名最好不要放置超过64DWORD的根参数，下面是三种根参数的空间占用情况：

1. 描述符表：1DWORD
2. 根描述符：2DWORD
3. 根常量：每个常量32位，占1DWORD

在代码中，我们需要通过填写CD3DX12_ROOT_PARAMETER结构体来描述根参数，CD3DX12_ROOT_PARAMETER是对结构体D3D12_ROOT_PARAMETER进行的扩展，并增加一些辅助初始化函数而得到的

typedef struct D3D12_ROOT_PARAMETER
{
    //用于指示根参数的类型（描述符表，根常量或者根描述符）
    D3D12_ROOT_PARAMETER_TYPE ParameterType;
    //描述根参数的结构体
    union
        {
        D3D12_ROOT_DESCRIPTOR_TABLE DescriptorTable;
        D3D12_ROOT_CONSTANTS Constants;
        D3D12_ROOT_DESCRIPTOR Descriptor;
        };
    //指定此根参数在着色器程序中的可见性
    D3D12_SHADER_VISIBILITY ShaderVisibility;
}D3D12_ROOT_PARAMETER;

7.6.2、描述符表

通过填写D3D12_ROOT_PARAMERTER结构体中的成员DescriptorTable，即可将根参数的类型定义为描述符表（Descriptor Tabel）

typedef struct D3D12_ROOT_DESCRIPTOR_TABLE
{
    //D3D12_DESCRIPTOR_RANGE类型数组的元素个数
    UINT NumDescriptorRanges;
    //指向D3D12_DESCRIPTOR_RANGE类型数组的指针
    const D3D12_DESCRIPTOR_RANGE *pDescriptorRanges;
}D3D12_ROOT_DESCRIPTOR_TABLE;

通过上述的结构体，我们可以指定一个D3D12_DESCRIPTOR_RANGE类型的数组：

typedef struct D3D12_DESCRIPTOR_RANGE
{
    //此范围中的描述符类型
    D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE RangeType;
    //此范围内描述符的数量
    UINT NumDescriptors;
    //此描述符范围要绑定的基准着色器寄存器
    UINT BaseShaderRegister;
    //此描述符范围要绑定的寄存器空间
    UINT RegisterSpace;
    //此描述符范围距离描述符表起始地址的偏移量
    UINT OffsetInDescriptorsFromTableStart;
}D3D12_DESCRIPTOR_RANGE;

接下来我们举个例子：用3个CBV、2个SRV和1个UAV创建一个描述符表

//用3个CBV、2个SRV和1个UAV来创建一个描述符表
CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE descRange[3];
descRange[0].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_CBV, 3, 0, 0, 0);
descRange[1].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 2, 0, 0, 3);
descRange[2].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_UAV, 1, 0, 0, 5);
CD3DX12_ROOT_PARAMETER slotRootParameter[1];
slotRootParameter[0].InitAsDescriptorTable(3, descRange, D3D12_SHADER_VISIBILITY_ALL);

7.6.3、根描述符

通过填写结构体D3D12_ROOT_PARAMETER中的成员Descriptor，即可将根参数类型定义为根描述符（Root Descriptor）

typedef struct D3D12_ROOT_DESCRIPTOR
{
    //指定要绑定的着色器寄存器
    UINT ShaderRegister;
    //指定要绑定的着色器寄存器空间
    UINT RegisterSpace;
}D3D12_ROOT_DESCRIPTOR;

和描述符表需要在描述符中设置对应的描述符句柄不同，要配置描述符，我们只需要绑定资源的虚拟地址即可

//计算常量缓冲区的大小
UINT objCBByteSize = d3dUtil::CalcConstantBufferByteSize(sizeof(ObjectConstants));
//资源的虚拟地址
D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS cbAddress = objectCB->GetGPUVirtualAddress();
//偏移到缓冲区中此物体常量的地址
cbAddress += i*objCBByteSize;
cmdList->setGraphicsRootVConstnatBufferView(0, objCBAddress);

7.6.4、根常量

通过填写结构体D3D12_ROOT_PARAMETER的成员Constants，即可进一步将根参数类型定义为根常量（Root Constant）

typedef struct D3D12_ROOT_CONSTANTS
{
	//指定绑定的寄存器
    UINT ShaderRegister;
    //指定绑定的寄存器空间
    UINT RegisterSpace;
    //根参数所需要的32位常量个数
    UINT Num32BitValues;
}D3D12_ROOT_CONSTANTS;

根参数的使用示例就不展示了。

7.6.5、 更复杂的根签名示例

考虑一下着色器所需要的下列资源的情景：

Texture2D gDiffuseMap : register(t0);

cbuffer cbPerObject : register(b0)
{
    float4x4 gWorld;
    float4x4 gTexTransform;
}

cbuffer cbPass : register(b1)
{
    float4x4 gView;
    float4x4 gInvView;
    float4x4 gProj;
    float4x4 gInvProj;
    float4x4 gViewProj;
    float4x4 gInvViewProj;
    float3 gEvePosW;
    float cbPerObjectPad1;
    float2 gRenderTargetSize;
    float2 gInvRenderTargetSize;
    float gNearZ;
    float gFarZ;
    float gTotalTime;
    float gDeltaTime;
    float4 gAmbientLight;
}

cbuffer cbMaterial : register(b2)
{
    float4 gDiffuseAlbedo;
    float3 gFresne1R0;
    float gRoughness;
    float4x4 gMatTransform;
}

此着色器对应的根签名描述：

//描述符范围,给描述符表使用
CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE texTable;
texTable.Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 1, 0);

CD3DX12_ROOT_PARAMETER slotRootParameter[4];
//性能提示：按变更频率由高到低进行排列
slotRootParameter[0].InitAsDescriptorTable(1, &texTable, D3D12_SHADER_VISIBILITY_PIXEL);
slotRootParameter[1].InitAsConstantBufferView(0);
slotRootParameter[2].InitAsConstantBufferView(1);
slotRootParameter[3].InitAsConstantBufferView(2);
CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC rootSigDesc(4, slotRootParameter, 0, nullptr,
        D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT);

7.6.6、根参数的版本控制

略