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绘制

Note

写在前面：

对于后续提到的数据，尽管c++支持在类体中直接初始化，但直接在类体初始化会导致阅读和管理困难，且DX12项目中的初始化往往依赖D3D12提供的接口，在极端情况下可能存在相关接口还没完成初始化的时序问题。

因此，在通常实践中，应该将初始化语法写在具体的方法内，并统一调用。譬如，下文提到的顶点与输入布局描述就可以在BuildPSO方法中初始化。

Note

对于任何代码中创建的任何数据和对象，最初都只存在于CPU中，为了使GPU能够访问和处理这些数据，需要手动将数据送到GPU中，即在初始化渲染器时大段的代码都是在执行”创建数据-创建上传缓冲区和资源缓冲区-拷贝数据到上传缓冲区-从上传缓冲区拷贝到资源缓冲区“这一过程。

约定以下命名：

上传缓冲区/上传堆（upload Buffer）：CPU无法将资源直接送进GPU用于计算的区域，只能将它暂存在RAM或GPU划分出来用于和CPU通讯的区域内。称这些区域为上传缓冲区/上传堆，是CPU可读写、GPU可读但速度较慢的区域。

资源缓冲区/默认堆（Default Buffer)：GPU内部存储资源和计算的区域，按照对应的资源进行进一步的命名划分，如顶点缓冲区、视图缓冲区，其本质是连续内存的二进制数据，需要根据描述符来确定具体的读取方式。

其中，常量缓冲区是例外，由于每帧都有大量的变化，通常直接写在上传缓冲区内。

顶点与输入布局描述

1. 定义顶点结构体，声明顶点中存储的具体数据。譬如，一个包含位置和颜色信息的顶点以如下方式进行定义：

顶点结构体和顶点类型绑定，有多少顶点类型就需要创建多少顶点结构体。

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    struct Vertex
    {
        XMFLOAT3 Pos; 
        XMFLOAT4 Color; 
    };

2. 为每个顶点结构体创建D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC数组，用于描述顶点结构体中每个元素。

以\(1.\)中的Vertex为例，创建D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC的语句如下：

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D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC elementDescs[] = {
    {
        "POSITION",                     // 语义名：必须与 HLSL 中的冒号后名称一致
        0,                              // 语义索引：如果有两个坐标，这里写 0 和 1
        DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,    // 格式：对应 XMFLOAT3 (3个32位浮点数)
        0,                              // 输入槽：通常设为 0
        0,                              // 偏移量：Pos 是结构体第一个成员，偏移量为 0
        D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, // 类别：按顶点数据处理
        0                               // 实例步进：非实例化渲染设为 0
    },
    {
        "COLOR",                        // 语义名：对应 HLSL 中的 COLOR
        0,                              // 语义索引
        DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, // 格式：对应 XMFLOAT4 (4个32位浮点数)
        0,                              // 输入槽：同一个 Buffer，槽位相同
        12,                             // 偏移量：跳过前面的 Pos (3*4=12字节)
        D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA,
        0
    }
};

D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC包含\(7\)个元素，每个元素有固定含义，描述如下：

D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC结构体定义及含义 
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           typedef struct D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC {
               LPCSTR                     SemanticName;         // 1. 语义名
               UINT                       SemanticIndex;        // 2. 语义索引
               DXGI_FORMAT                Format;               // 3. 数据格式
               UINT                       InputSlot;            // 4. 输入槽
               UINT                       AlignedByteOffset;    // 5. 对齐字节偏移
               D3D12_INPUT_CLASSIFICATION InputSlotClass;       // 6. 输入分类
               UINT                       InstanceDataStepRate; // 7. 实例步进速率
           } D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC;

  • SemanticName：语义名，一个和元素相关联的特定字符串，表明该元素的用途。

    语义名需要和顶点着色器输入签名（参数列表）保持一致，因此通常会使用规范化命名，常用语义名包括"POSITION"、"COLOR"、"NORMAL"、"TEXCOORD"等。

  • SemanticIndex：语义索引，如果一个顶点结构体中存在多个相同语义的的元素，则需要通过语义索引区分它们。

    这样做能在区分相同语义的元素的同时不引进新的语义名，默认从0开始。

  • Format：数据格式，即顶点结构体中对应的元素的数据格式，但这里不写在顶点结构体中声明元素时的类型名，应该写DXGI_FORMAT枚举。
  • InputSlot：输入槽索引，指定传递元素所以所用的输入槽（顶点缓冲区），值范围为0-15，只有一个时默认设为0。

  • AlignedByteOffset：对齐字节偏移，值为顶点结构体中这个元素前所有元素占用的字节总和。

    如果是首个元素的话，值为0。

  • InputSlotClass：输入分类，表明数据按顶点还是实例读取，有以下两个选项：

    D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA：每个顶点读取一次数据。最常用的选项，画普通物体时使用。

    D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_INSTANCE_DATA：用于实例化渲染。

  • InstanceDataStepRate：实例步进速率，默认设为0，开启实例化渲染时设为1。

3. 声明D3D12_INPUT_LAYOUT_DESC对象，作为D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC的清单，并将D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC数组绑定到该对象上。

以\(1.\)和\(2.\)声明的顶点结构体为例，该步骤的语句如下：

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D3D12_INPUT_LAYOUT_DESC inputLayoutDesc;     //声明对象
inputLayoutDesc.pInputElementDescs = elementDescs.data();      // 指向描述顶点结构体的D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC数组
inputLayoutDesc.NumElements = _countof(elementDescs);   // 告诉 GPU 顶点结构体中有两个元素

其中，data()方法是标准STL容器提供的方法，返回指向容器首个元素的原始指针

Note

D3D12_INPUT_LAYOUT_DESC对象是一个过程对象，仅用于初始化渲染管线，因此不必将其声明为类的成员。

顶点缓冲区

1. 使用上文中的顶点类型创建顶点数组。

vertices 
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Vertex vertieces[]={
        {XMFLOAT3(-1.0f,-1.0f,-1.0f),XMFLOAT4(Colors::White)},
        {XMFLOAT3(-1.0f,+1.0f,-1.0f),XMFLOAT4(Colors::Black)},
        {XMFLOAT3(+1.0f,+1.0f,-1.0f),XMFLOAT4(Colors::Red)},
        {XMFLOAT3(+1.0f,-1.0f,-1.0f),XMFLOAT4(Colors::Green)},
        {XMFLOAT3(-1.0f,-1.0f,+1.0f),XMFLOAT4(Colors::Blue)},
        {XMFLOAT3(-1.0f,+1.0f,+1.0f),XMFLOAT4(Colors::Yellow)},
        {XMFLOAT3(+1.0f,+1.0f,+1.0f),XMFLOAT4(Colors::Cyan)},
        {XMFLOAT3(+1.0f,-1.0f,+1.0f),XMFLOAT4(Colors::Magenta)}
    };

2. 根据顶点数组的大小计算缓冲区大小，创建上传堆和默认堆