DirectX11 紋理和資源概述

紋理和資源概述

1. 為什麼需要紋理？

我們的示範程式正在變得越來越有趣，但是頂點顔色無法展現真實世界物體所具有的細節。紋理貼圖映射（texture mapping）是一種将圖像資料映射到三角形表面的技術，它可以顯著提高場景的細節和真實感。例如，我們可以建立一個立方體，然後将一

個闆條箱紋理映射到立方體的每個面上，使它看上去更像是一個闆條箱（參見下圖）。

2. 紋理如何表示？

回顧我們自從第4章之後學習和使用過的一些紋理；尤其是深度緩沖區和背景緩沖區，它們都是通過ID3D11Texture2D接口描述的2D紋理對象。在本節中，我們将回顧第4章講過的一些有關紋理和材質的知識。

2D紋理是一種資料元素矩陣。2D紋理的用途之一是存儲2D圖像資料，在紋理的每個元素中儲存一個像素顔色。但這不是紋理的唯一用途；例如，在一種稱為法線貼圖映射（normal mapping）的進階技術中，紋理存儲的不是顔色，而是3D向量。是以，從通常意義上講，紋理用來存儲圖像資料，但是在實際應用中紋理可以有更廣泛的用途。1D紋理（ID3D11Texture1D）類似于一個1D資料元素數組，3D紋理（ID3D11Texture3D）類似一個3D資料元素數組。1D、2D、3D紋理接口都繼承自ID3D11Resource接口。

本章稍後會讨論紋理的更多特性。紋理比資料數組要複雜的多；紋理可以帶有多級漸近紋理層（mipmap level），GPU可以在紋理上執行特殊運算，比如使用過濾器（filter）和多重采樣（multisampling）。

3. 紋理内部的資料可以是什麼？

并非所有資料塊都能存入紋理；紋理隻支援特定格式的資料存儲，這些格式由DXGI_FORMAT枚舉類型描述。其中一些常用的格式如下：

1．DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT：每個元素包含3個32位浮點分量。

2．DXGI_FORMAT_R16G16B16A16_UNORM：每個元素包含4個16位分量，分量的取值範圍在[0,1]區間内。

3．DXGI_FORMAT_R32G32_UINT：每個元素包含2個32位無符号整數分量。

4．DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM：每個元素包含4個8位無符号整數分量，分量的取值範圍在[0,1]區間内。

5．DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SNORM：每個元素包含4個8 位有符号整數分量，分量的取值範圍在[−1,1] 區間内。

6．DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SINT：每個元素包含4個8位有符号整數分量，分量的取值範圍在[−128, 127]區間内。

7．DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UINT：每個元素包含4個8位無符号整數分量，分量的取值範圍在[0, 255]區間内。

注意，字母R、G、B、A分别表示red（紅）、green（綠）、blue（藍）和alpha（透明度）。

不過，正如我們之前所述，紋理存儲的不一定是顔色資訊；例如，格式

DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT

包含3個浮點分量，可以存儲一個使用浮點坐标的3D向量（而不一定是顔色向量）。

另外，還有一種弱類型（typeless）格式，可以預先配置設定記憶體空間，然後在紋理綁定到管線時再指定如何重新解釋資料内容（這一過程與資料類型轉換頗為相似）。例如，下面的弱類型格式會為每個元素預留4個8位分量，且不指定資料類型（例如：整數、浮點數、無符号整數）：

DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_TYPELESS

紋理可以被綁定到渲染管線的不同階段。例如，比較常見的情況是将紋理作為渲染目标（即，Direct3D渲染到紋理）和着色器資源（即，在着色器中對紋理進行采樣）。當建立用于這兩種目的的紋理資源時，應使用綁定标志值：

D3D11_BIND_RENDER_TARGET | D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE

指定紋理所要綁定的兩個管線階段。其實，資源不能被直接綁定到一個管線階段；我們隻能把與資源關聯的資源視圖綁定到不同的管線階段。無論以哪種方式使用紋理，Direct3D始終要求我們在初始化時為紋理建立相關的資源視圖。這樣有助于提高運作效率，正如SDK文檔指出的那樣：“運作時環境與驅動程式可以在視圖建立執行相應的驗證和映射，減少綁定時的類型檢查”。是以，當把紋理作為一個渲染目标和着色器資源時，我們要為它建立兩種視圖：渲染目标視圖（ID3D11RenderTargetView）和着色器資源視圖（ID3D11ShaderResourceView）。資源視圖主要有兩個功能：（1）告訴Direct3D如何使用資源（即，指定資源所要綁定的管線階段）；（2）如果在建立資源時指定的是弱類型（typeless）格式，那麼在為它建立資源視圖時就必須指定明确的資源類型。對于弱類型格式，紋理元素可能會在一個管線階段中視為浮點數，而在另一個管線階段中視為整數。

注意：2008年8月的SDK文檔指出：“當建立資源時，為資源指定強類型（fully-typed）格式，把資源的用途限制在格式規定的範圍内，有利于提高運作時環境對資源的通路速度……”。是以，你隻應該在真正需要弱類型資源時，才建立弱類型資源；否則，應盡量建立強類型資源。

為了給一個資源建立特定的視圖，該資源在建立時必須帶有特定的綁定标志值。例如，在建立資源時如果沒有使用D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE綁定标志值（該标志值表示紋理将作為一個着色器資源綁定到管線上），那麼我們就無法為這個資源建立ID3D11ShaderResourceView視圖。如果你嘗試一下就會發現 Direct3D會報告如下調試錯誤：

D3D11: ERROR: ID3D11Device::CreateShaderResourceView:A ShaderResourceView cannot be created of a Resource that did not specify the D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE BindFlag.