DirectX11编程6 红龙书第六章练习

时间  2020-12-30

环境：VS2017  语言：C++

 

在经过红龙书第六章大量的Demo之后，我们来到了第六章的练习题，基本上没有什么难度，但我们还是来看一下，了解更多的知识。

 

先附上工程的链接：https://github.com/anguangzhihen/Dx11。

1.这边的程序都是以win64运行的；

2.如果没有找到Common脚本，请到工程/属性/VC++目录中添加包含目录“../Common”；

3.如果没有找到libs，请到工程/属性/链接器添加附加库目录“../Common/libs”

4.所有的练习都在工程中，全局搜索“练习6”关键字就能找到，想要运行打开注释即可。

 

有任何错误，请大佬们指正。

 

1.写出以下的数据结构对应的D3D10_INPUT_ELEMENT_DESC数组：

struct Vertex
{
	XMFLOAT3 Pos;
	XMFLOAT3 Tangent;
	XMFLOAT3 Normal;
	XMFLOAT2 Tex0;
	XMFLOAT2 Tex1;
	XMCOLOR Color;
};
答：
D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC vertexLayout[6] = {
	{ "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "TANGENT", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "NORMAL", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 24, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, 36, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "TEXCOORD", 1, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, 44, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "COLOR", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, 52, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }
};

 

2.重做Cube Demo，使用两个顶点缓存分别传递位置和颜色数据？

答：

首先是两个顶点缓存的创建：

std::vector<VertexPos> verticesPos =
{
	{ XMFLOAT3(-1.0f, 0.0f, -1.0f) },
	{ XMFLOAT3(-1.0f, 0.0f, +1.0f) },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, 0.0f, +1.0f) },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, 0.0f, -1.0f) },
	{ XMFLOAT3(0.0f, 1.41f, 0.0f) },
};

// 顶点缓存 Position
D3D11_BUFFER_DESC vbdPos;
ZeroMemory(&vbdPos, sizeof(vbdPos));
vbdPos.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
vbdPos.ByteWidth = sizeof(VertexPos) * verticesPos.size();
vbdPos.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
vbdPos.CPUAccessFlags = 0;

D3D11_SUBRESOURCE_DATA InitData;
ZeroMemory(&InitData, sizeof(InitData));
InitData.pSysMem = &verticesPos[0];
HR(md3dDevice->CreateBuffer(&vbdPos, &InitData, &mBoxVB));

UINT stride = sizeof(VertexPos);
UINT offset = 0;
md3dImmediateContext->IASetVertexBuffers(0, 2, &mBoxVB, &stride, &offset);

std::vector<VertexColor> verticesColor = 
{
	{ XMFLOAT4((const float*)&Colors::Red) },
	{ XMFLOAT4((const float*)&Colors::Green) },
	{ XMFLOAT4((const float*)&Colors::Blue) },
	{ XMFLOAT4((const float*)&Colors::Yellow) },
	{ XMFLOAT4((const float*)&Colors::Black) },
};

// 顶点缓存 Color
D3D11_BUFFER_DESC vbdColor;
ZeroMemory(&vbdColor, sizeof(vbdColor));
vbdColor.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
vbdColor.ByteWidth = sizeof(VertexColor) * verticesColor.size();
vbdColor.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
vbdColor.CPUAccessFlags = 0;

ZeroMemory(&InitData, sizeof(InitData));
InitData.pSysMem = &verticesColor[0];
HR(md3dDevice->CreateBuffer(&vbdColor, &InitData, &mBoxVB));

stride = sizeof(VertexColor);
offset = 0;
md3dImmediateContext->IASetVertexBuffers(1, 2, &mBoxVB, &stride, &offset);

 

然后在创建布局时使用以下描述：

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC vertexLayout[2] = {
	{ "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "COLOR", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, 1, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }
};

 

3.实现第五章的不同图元的效果？

答：

md3dImmediateContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_POINTLIST);
md3dImmediateContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_LINESTRIP);
md3dImmediateContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_LINELIST);
md3dImmediateContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP);

 

4.实现一个顶端为红色、低端为绿色的椎体？

答：

误打误撞就是我们坍缩的正方体！那么我们改一下颜色就可以了：

std::vector<Vertex> vertices =
{
	{ XMFLOAT3(-1.0f, 0.0f, -1.0f), XMFLOAT4((const float*)&Colors::Green) },
	{ XMFLOAT3(-1.0f, 0.0f, +1.0f), XMFLOAT4((const float*)&Colors::Green) },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, 0.0f, +1.0f), XMFLOAT4((const float*)&Colors::Green) },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, 0.0f, -1.0f), XMFLOAT4((const float*)&Colors::Green) },
	{ XMFLOAT3(0.0f, 1.41f, 0.0f), XMFLOAT4((const float*)&Colors::Red) },
};

 

5.运行Box Demo，解释方体上各个像素点为什么呈现出我们看到的颜色？

答：

我们只指定了顶点的颜色，而顶点之间的颜色值便是通过插值的方式来确定的。

 

6.以Cube Demo为基础，实现顶点动画？

答：

在常量缓存中添加float gTime，然后在Update函数中每帧使用mTimer.TotalTime()来赋值该值，传递到shader中。

 

shader在计算齐次坐标前，先计算顶点位置即可：

pIn.PosL.xy += 0.5f*sin(pIn.PosL.x)*sin(3.0f*gTime);
pIn.PosL.z *= 0.6f + 0.4f*sin(2.0f*gTime);

 

7.使用一个顶点缓存分别渲染椎体和方体？

这个和Shapes Demo的思路是一样的，改动比较大，所以新建工程了，请参见Chapter 6_6 Exercise7 BoxAndPryramid。

 

8.实现Cube Demo在线框模式下运行？

答：

线框模式没啥好说的，使用以下代码创建线框模式的描述：

D3D11_RASTERIZER_DESC wireframeDesc;
ZeroMemory(&wireframeDesc, sizeof(D3D11_RASTERIZER_DESC));
wireframeDesc.FillMode = D3D11_FILL_WIREFRAME;
wireframeDesc.CullMode = D3D11_CULL_BACK;
wireframeDesc.FrontCounterClockwise = false;
wireframeDesc.DepthClipEnable = true;

HR(md3dDevice->CreateRasterizerState(&wireframeDesc, &mWireframeRS));

 

再在DrawIndex之前设置线框模式即可：

md3dImmediateContext->RSSetState(mWireframeRS);

 

9.尝试在Cube Demo下设置不同的CullMode？

答：

三种CullMode可以尝试一下效果：

wireframeDesc.CullMode = D3D11_CULL_BACK;
wireframeDesc.CullMode = D3D11_CULL_NONE;
wireframeDesc.CullMode = D3D11_CULL_FRONT;

 

10.使用32bit的Color代替128bit的Color传递到Shader中？

答：

本题shader不用做任何更改，转换应该是在内部完成了。

 

首先是创建缓存：

// 创建32bitColor的顶点数据
std::vector<Vertex32bitColor> vertices =
{
	{ XMFLOAT3(-1.0f, 0.0f, -1.0f), XMCOLOR(Colors::Red) },
	{ XMFLOAT3(-1.0f, 0.0f, +1.0f), XMCOLOR(Colors::Green) },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, 0.0f, +1.0f), RgbaToArgb (0x0000ffff) },
	{ XMFLOAT3(+1.0f, 0.0f, -1.0f), XMCOLOR(Colors::Yellow) },
	{ XMFLOAT3(0.0f, 1.41f, 0.0f), XMCOLOR(Colors::Black) },
};


D3D11_BUFFER_DESC vbd;
ZeroMemory(&vbd, sizeof(vbd));
vbd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
vbd.ByteWidth = sizeof(Vertex32bitColor) * vertices.size();
vbd.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
vbd.CPUAccessFlags = 0;

D3D11_SUBRESOURCE_DATA InitData;
ZeroMemory(&InitData, sizeof(InitData));
InitData.pSysMem = &vertices[0];
HR(md3dDevice->CreateBuffer(&vbd, &InitData, &mBoxVB));

UINT stride = sizeof(Vertex32bitColor);
UINT offset = 0;
md3dImmediateContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &mBoxVB, &stride, &offset);

 

然后是布局设定：

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC vertexLayout[2] = {
	{ "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "COLOR", 0, DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }
};

 

RgbaToAbgr的函数如下：

static UINT RgbaToArgb(UINT rgba)
{
	BYTE R = (rgba >> 24) & 0xff;
	BYTE G = (rgba >> 16) & 0xff;
	BYTE B = (rgba >> 8) & 0xff;
	BYTE A = (rgba >> 0) & 0xff;

	return (A << 24) | (R << 16) | (G << 8) | (B << 0);
}

 

这边使用XMCOLOR进行创建是最好的，它内部会进行转换。但我们需要知道一般情况下传递给shader的是小端储存的，即ABGR，使用UINT作为数据类型时就这么传；而使用UINT创建XMCOLOR时，需要以ARGB的顺序创建。

 

11.在Skull Demo改变viewport，只渲染窗口内的一小块？

答：

参见练习4.6

 

12.以下数据结构、描述，如果Pos和Color互相调换，数据结构之间不一一对应，shader还能获取到正确的数据吗？

struct Vertex
{
	DirectX::XMFLOAT3 Pos;
	DirectX::XMFLOAT4 Color;
};
D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC vertexLayout[2] = {
	{ "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
	{ "COLOR", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
};
struct VertexIn
{
	float3 PosL : POSITION;
	float4 Color : COLOR;
};

 

答：

可以，C++中的数据结构对应的是DESC中数据offset的数值，而shader中的数据是和DESC中名称相互对应，POSITION对应POSITION、COLOR对应COLOR。

 

但是这让我想到常量，常量没有类似的指定，所以必须一一对应，而且不能有null。

 

13.使用scissor test的技术剪裁像素点，实现类似练习11的效果？

答：

在DrawIndex之前：

D3D11_RECT rects = { 100, 100, 400, 400 };
md3dImmediateContext->RSSetScissorRects(1, &rects);

 

在创建线框模式时启用该技术：

wireframeDesc.ScissorEnable = true;

 

14.使用CreateGeosphere替代CreateSphere，并观察效果？

答：

GeometryGenerator::CreateGeosphere(0.5f, 0, sphere);
GeometryGenerator::CreateGeosphere(0.5f, 1, sphere);
GeometryGenerator::CreateGeosphere(0.5f, 2, sphere);
GeometryGenerator::CreateGeosphere(0.5f, 3, sphere);

 

我们就看一下1阶的Geosphere（Geosphere是以20面体为基础，每增加一阶就细分一次三角形，细分的越细越接近球体）：

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