Effect框架简述

之前我们已经提到过HLSL文件。并且我还编写程序编译它，加载它，使用它。但是那样使用未免有点复杂。需要绘制复杂图形的时候，我们可以直接使用Effect框架来加载.fx文件.这里提到的.fx文件和我们之前提到的.HLSL文件差不多，语法上基本相同。我们把它编译之后是与一个ID3DX11Effect接口关联在一起，被关联的接口就成为了它的经纪人，把外界的数据传递给它，比如设置各种常量矩阵。我们通过ID3DX11EffectTechnique来调用其中的着色器。着色器的设置在.fx文件中完成

定义与外部交互的变量

在Effect文件与外部交互的变量通常定义在cbuffer中，或者也可以像HLSL文件那样直接定义在全局。如下所示:

cbuffer MatrixBuffer
{
    matrix World;   //世界坐标变换矩阵
    matrix View;    //观察坐标变换矩阵
    matrix Projection; //投影坐标变换矩阵
    float4 EyePosition;//视点距离
};

Texture2D Texture;  //纹理变量

外部程序通过设置这些变量，供着色器在渲染的时候使用.

Technique

每个Effect文件至少包含一个Technique,每个Technique至少包含一个通道.定义方式如下:

//
//定义Techinique
/
technique11 TexTech
{
    pass P0
    {
        SetVertexShader(CompileShader(vs_5_0,VSMain()));
        SetGeometryShader(NULL);
        SetPixelShader(CompileShader(ps_5_0,PSMain()));
    }
}

顶点着色器和像素着色器就很好编写了.编写好直接使用即可.

Effect框架的使用

在Direct3D11中，Effect框架由两个接口管理着，一个就是经纪人，一个就是执行者.它们分别是

ID3DX11Effect *g_pEffect = NULL;
ID3DX11EffectTechnique *g_pEffectTechnique = NULL;

ID3DX11Effect就是充当着经纪人的角色，沟通着Effect程序内部与外部程序.而ID3DX11EffectTechnique则管理着通道.负责对顶点进行渲染.

编译Effect文件

编译Effect文件与之前编译.HLSL文件相同，都是通过D3DX11CompileFromFile来完成.不过这里要注意的是,之前使用的着色器模型要改成fx_5_0.

之前提到有一个flag2，在MSDN上说明了，建议设为0比较好。那就用0吧。

下面给出一个调用实例:

hr = D3DX11CompileFromFile(L"SimpleShader.fx", NULL, NULL, NULL,
"fx_5_0", D3DCOMPILE_ENABLE_STRICTNESS, ,
NULL, &pTechBlob, NULL, NULL);
    if (FAILED(hr)) {
        ::MessageBox(NULL, L"fx 载入失败", L"Error", MB_OK);
        return hr;
    }

创建Effect

Effect文件编译成功之后，它的字节码就保存在内存当中。我们要从内存创建Effect接口对象，也就是聘用一个经纪人来管理它.

通过调用D3DX11CreateEffectFromMemory来完成.该函数的原型如下

HRESULT D3DX11CreateEffectFromMemory(
   void          *pData,
   SIZE_T        DataLength,
   UINT          FXFlags,
   ID3D11Device  *pDevice,
   ID3DX11Effect **ppEffect
);

void *pData:一个指针，指向Effect数据所在内存段的首地址
SIZE_T DataLength:数据段长度
UINT FXFlags:目前暂时没有flags，设置为0即可
ID3D11Device *pDevice:很明显，Direct3D设备接口
ID3DX11Effect **ppEffect:Effect接口，就是我们之前说的经纪人.

获取ID3DX11EffectTechnique接口

ID3DX11EffectTechnique接口是通过ID3DX11Effect的GetTechniqueByName或者GetTechniqueByIndex方法得到的，这两个方法的使用都很简单，只需要传入相应的参数就行.

GetTechniqueByName指的就是根据名字寻找Technique

GetTechniqueByIndex就是根据索引号来寻找Technique

创建输入布局

创建Effect的输入布局，必须提前获取通道的描述信息,以便在创建输入布局的时候要用到.

前面说过，ID3DX11EffectTechnique就是负责管理通道的接口，可以通过调用它的GetPassByIndex或者GetPassByName来获取类型为ID3DX11EffectPass的通道接口对象.通过该接口的GetDesc就可以获取到通道的相关参数信息.

GetDesc只有一个D3DX11_PASS_DESC指针的参数，它的原型如下:

HRESULT GetDesc(
    _Out D3DX11_PASS_DESC *pDesc
    );

而提到D3DX11_PASS_DESC就顺便把该结构体的内部信息展示出来:

struct D3DX11_PASS_DESC
{
    LPCSTR Name;                    // Name of this pass (nullptr if not anonymous)    
    uint32_t Annotations;           // Number of annotations on this pass

    uint8_t *pIAInputSignature;     // Signature from VS or GS (if there is no VS)
                                    // or nullptr if neither exists
    size_t IAInputSignatureSize;    // Singature size in bytes                                

    uint32_t StencilRef;            // Specified in SetDepthStencilState()
    uint32_t SampleMask;            // Specified in SetBlendState()
    FLOAT BlendFactor[];           // Specified in SetBlendState()
};

其中的注释已经相当清楚，就不再做过多的解释了.

下面是一个调用示例:

g_technique = g_effect->GetTechniqueByName("TexTech");
    D3DX11_PASS_DESC PassDesc;
    g_technique->GetPassByIndex()->GetDesc(&PassDesc);

当调用了GetDesc得到通道的参数信息之后,可以通过D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC结构体数组来描述输入的元素特征。接着通过设备接口调用CreateInputLayout即可获得输入布局.

下面创建的示例代码:

hr = g_pd3dDevice->CreateInputLayout(
        layout,         //上面定义的D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC数组
        numElements,    //D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC数组的元素个数
        PassDesc.pIAInputSignature,//Effect Pass描述的输入标识
        PassDesc.IAInputSignatureSize,//Effect Pass描述的输入标识的大小
        &g_vertexLayout);//返回生成的输入布局对象

输入布局创建成功基本上就完成了初始化的工作。在后续的渲染操作中需要使用到输入布局的时候，只需要通过设备上下文接口来设置一下.

Effect的使用

游戏中每个顶点都不会是一成不变的。我们在Effect文件中通常会定义一些变量，用于和外部程序沟通。我们可以从外部程序设置这些变量的值.

明星都不会直接与你打交道的，都是经纪人在打点这一切。所以Effect程序也是相当地高贵，我们只能通过ID3DX11Effect接口对象来设置变量的值.

我们可以通过ID3DX11Effect接口对象的GetVariableByName或者GetVariableByIndex或者GetVariableBySemantic方法来获取变量接口:ID3DX11EffectVariable.

通过ID3DX11EffectVariable接口可以将得到的变量解读为某一种类型的接口.如若要解释为矩阵，则调用它的AsMatrix方法即可.然后通过SetMatrix方法来将值设置到变量中.

设置完成之后，就需要对顶点进行着色。这是ID3DX11EffectPass接口对设备上下文接口的一次调用，很明显，在设备上下文接口中应该已经设置好了顶点缓存，或者顶点缓存+索引缓存.接着通过ID3DX11EffectPass接口的Apply方法即可把顶点作为着色器的输入参数,输出结果顶点.

这一过程的示例代码如下:

//设置世界坐标系
        g_effect->GetVariableByName("World")->AsMatrix()->SetMatrix((float*)&world);
        //设置观察坐标系
        g_effect->GetVariableByName("View")->AsMatrix()->SetMatrix((float*)&view);
        //设置投影坐标系
        g_effect->GetVariableByName("Projection")->AsMatrix()->SetMatrix((float*)&projection);

        //定义一个D3DX11_TECHNIQUE_DESC对象来描述technique
        //D3DX11_TECHNIQUE_DESC techDesc;
        //g_technique->GetDesc(&techDesc);//获取techinique的描述
        //获取通道Pass，把它设置到执行上下文中
        g_technique->GetPassByIndex()->Apply(, g_pImmediateContext);


        //绘制立方体，注意，这里调用的是DrawIndexed
        g_pImmediateContext->DrawIndexed(, , );
        g_pSwapChain->Present(, );

旋转立方体代码

Cube.fx

cbuffer ConstantBuffer
{
    matrix WORLD;
    matrix VIEW;
    matrix PROJECTION;
};

struct VS_INPUT
{
    float4 Pos:SV_POSITION;
    float4 Color:COLOR;
};

VS_INPUT VS(float4 Pos:POSITION, float4 Color : COLOR)
{
    VS_INPUT input = (VS_INPUT);
    input.Pos = mul(Pos, WORLD);
    input.Pos = mul(input.Pos, VIEW);
    input.Pos = mul(input.Pos, PROJECTION);

    input.Color = Color;
    return input;
}


float4 PS(VS_INPUT input):SV_TARGET
{
    return input.Color;
}

technique11 CubeTex
{
    pass P0 {
        SetVertexShader(CompileShader(vs_5_0, VS()));
        SetGeometryShader(NULL);
        SetPixelShader(CompileShader(ps_5_0, PS()));
    }
};

Cube.h

#pragma once
#include"dxUtil.h"
struct Vertex
{
    XMFLOAT3 Position;
    XMFLOAT4 Color;
};
class Cube
{
private:
    ID3DX11Effect     *m_pEffect;
    ID3DX11EffectTechnique *m_pTechnique;

    ID3D11InputLayout *m_pInputLayout;  //输入布局
    ID3D11Buffer      *m_pVertexBuffer;//顶点缓存
    UINT               m_uStrid;
    UINT               m_uOffset;
    ID3D11Buffer      *m_pIndexBuffer;//索引缓存
    XMFLOAT4X4 m_world; //物体的位置
public:
    Cube()
        :m_pEffect(NULL),m_pTechnique(NULL),m_pInputLayout(NULL),m_pVertexBuffer(NULL),m_pIndexBuffer(NULL)
    {
        XMStoreFloat4x4(&m_world, XMMatrixIdentity());
    }

    HRESULT Init(DirectSystem* d3dSys) {
        HRESULT hr;
        /*创建Effect*/
        ID3DBlob *effectFileBlob = NULL;
        hr=D3DX11CompileFromFile(L"Cube.fx", NULL, NULL, NULL, "fx_5_0", NULL, , NULL, &effectFileBlob, NULL, NULL);

        if (FAILED(hr))
        {
            return hr;
        }

        hr = D3DX11CreateEffectFromMemory(
            effectFileBlob->GetBufferPointer(),
            effectFileBlob->GetBufferSize(),
            , d3dSys->D3DDevice(),
            &m_pEffect,
            NULL
            );

        m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName("CubeTex");

        /*创建输入布局*/
        D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] = {
            {
                "POSITION",,DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,,,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,
            },
            {
                "COLOR",,DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT,,,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,
            }
        };

        UINT numLayoutSize = ARRAYSIZE(layout);
        D3DX11_PASS_DESC passDesc;
        m_pTechnique->GetPassByIndex()->GetDesc(&passDesc);

        d3dSys->D3DDevice()->CreateInputLayout(layout, numLayoutSize, passDesc.pIAInputSignature, passDesc.IAInputSignatureSize, &m_pInputLayout);



        /*创建顶点缓存*/
        Vertex vertices[]=
        {
            { XMFLOAT3(-,,-),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(,,-),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(,,),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(-,,),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(-,-,-),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(,-,-),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(,-,),XMFLOAT4(,,,) },
            { XMFLOAT3(-,-,),XMFLOAT4(,,,) }
        };//顶点集合

        D3D11_BUFFER_DESC vertexDesc;
        ::ZeroMemory(&vertexDesc, sizeof(D3D11_BUFFER_DESC));
        vertexDesc.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
        vertexDesc.ByteWidth = sizeof(Vertex) * ;
        vertexDesc.CPUAccessFlags = ;
        vertexDesc.MiscFlags = ;
        vertexDesc.StructureByteStride = sizeof(Vertex);
        vertexDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;

        D3D11_SUBRESOURCE_DATA vertexData;
        ::ZeroMemory(&vertexData,sizeof(D3D11_SUBRESOURCE_DATA));
        vertexData.pSysMem = vertices;
        d3dSys->D3DDevice()->CreateBuffer(&vertexDesc, &vertexData, &m_pVertexBuffer);
        m_uStrid = sizeof(Vertex);
        m_uOffset = ;


        /*创建索引缓存*/
        WORD indexs[] = {
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,,
            ,,
        };
        UINT numElements = ARRAYSIZE(indexs);
        D3D11_BUFFER_DESC indexDesc;
        indexDesc.BindFlags = D3D11_BIND_INDEX_BUFFER;
        indexDesc.ByteWidth = sizeof(WORD)*numElements;
        indexDesc.CPUAccessFlags = ;
        indexDesc.MiscFlags = ;
        indexDesc.StructureByteStride = sizeof(WORD);
        indexDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
        D3D11_SUBRESOURCE_DATA indexData;
        indexData.pSysMem = indexs;
        d3dSys->D3DDevice()->CreateBuffer(&indexDesc, &indexData, &m_pIndexBuffer);

    }

    VOID Update(float deltaTime)
    {
        static float angle = ;
        angle += deltaTime;
        if (angle >= )
            angle = ;

        //XMMATRIX world = XMLoadFloat4x4(&m_world);
        XMMATRIX mov = XMMatrixTranslation(, , );
        XMVECTOR axis = XMVectorSet(, , , );
        XMMATRIX rotAxis = XMMatrixRotationAxis(axis, angle);
        XMMATRIX rot = XMMatrixRotationY(angle);
        XMMATRIX world = rotAxis*mov*rot;
        XMStoreFloat4x4(&m_world, world);
    }


    HRESULT Draw(DirectSystem* d3dSys)
    {
        d3dSys->D3DDeviceContext()->IASetVertexBuffers(, , &m_pVertexBuffer,&m_uStrid,&m_uOffset);
        d3dSys->D3DDeviceContext()->IASetIndexBuffer(m_pIndexBuffer, DXGI_FORMAT_R16_UINT, );
        d3dSys->D3DDeviceContext()->IASetInputLayout(m_pInputLayout);
        d3dSys->D3DDeviceContext()->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);
        XMMATRIX world;
        world=XMLoadFloat4x4(&m_world);

        XMMATRIX view;
        XMMATRIX projection;
        view = d3dSys->GetViewMatrix();
        projection = d3dSys->GetProjectionMatrix();
        m_pEffect->GetVariableByName("WORLD")->AsMatrix()->SetMatrix((float*)&world);
        m_pEffect->GetVariableByName("VIEW")->AsMatrix()->SetMatrix((float*)&view);
        m_pEffect->GetVariableByName("PROJECTION")->AsMatrix()->SetMatrix((float*)&projection);
        m_pTechnique->GetPassByIndex()->Apply(, d3dSys->D3DDeviceContext());
        d3dSys->D3DDeviceContext()->DrawIndexed(, , );

        return S_OK;
    }
    ~Cube() {
        SAFE_RELEASE(m_pTechnique);
        SAFE_RELEASE(m_pEffect);
        SAFE_RELEASE(m_pVertexBuffer);
        SAFE_RELEASE(m_pIndexBuffer);
    }
};

Main.cpp核心部分

MSG msg = {  };
    while (msg.message != WM_QUIT)
    {

        if (PeekMessage(&msg,NULL, , , PM_REMOVE))
        {
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
        }
        else {
            static float lastTime = f;
            float currentTime = (float)timeGetTime();
            float deltaTime = (currentTime - lastTime)*0;
            g_pCube->Update(deltaTime);
            g_pDirect->Direct3D_Clear();
            g_pCube->Draw(g_pDirect);

            g_pDirect->Direct3D_Present();
            lastTime = currentTime;
        }
    }

Date:2016.12.30

【寒江雪】Effect框架Effect框架简述Effect框架的使用创建输入布局Effect的使用旋转立方体代码

Effect框架简述

定义与外部交互的变量

Technique

Effect框架的使用

编译Effect文件

创建Effect

获取ID3DX11EffectTechnique接口

创建输入布局

Effect的使用

旋转立方体代码

Cube.fx

Cube.h

Main.cpp核心部分

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