C# 从零开始写 SharpDx 应用 画三角

原文: C# 从零开始写 SharpDx 应用 画三角

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在当前的画面都是使用三角形，在开始就告诉你们如何画三角，本文告诉你们如何用像素著色器画

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在 C# 从零开始写 SharpDx 应用 初始化dx修改颜色 建立了资源，在这个博客的代码继续写

顶点

为了建立三角形，须要使用顶点。顶点就是在 3D 空间的点。经过顶点能够添加数据，不少使用的顶点都使用三个值，就是 xyz 来表示点在三维空间。你们都知道三角形有三个顶点，因此下面来建立三个顶点。

这里的顶点的范围是 0-1，因此可使用下面代码建立出顶点

 private Vector3[] _vertices = new Vector3[] {new Vector3(-0.5f, 0.5f, 0.0f), new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f), new Vector3(0.0f, -0.5f, 0.0f)}; private Vector3[] _vertices = new Vector3[] {new Vector3(-0.5f, 0.5f, 0.0f), new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f), new Vector3(0.0f, -0.5f, 0.0f)};

这时会发现 Vector3 没有定义，由于没有安装SharpDX.Mathematics，若是使用的是 VisualStudio 2017 格式，那么复制下面代码放在项目

 <PackageReference Include="SharpDX.Mathematics" Version="3.1.1" /> <PackageReference Include="SharpDX.Mathematics" Version="3.1.1" />

若是不是就打开 Nuget 安装 SharpDX.Mathematics ，安装以后引用using SharpDX就可使用这个类

顶点缓存

如今的顶点信息放在了内存，由于使用了上面代码建立。可是渲染的对象是在显卡，须要把内存的顶点信息复制到显卡。为了作这个须要使用缓存。在 DX ，可使用缓存，dx 会自动复制信息到显卡。

下面使用缓存来存放顶点信息，这样就会在使用信息自动复制到显卡。先写一个私有变量，经过这个变量把信息放在缓存，请看下面

 private D3D11.Buffer _triangleVertexBuffer; private D3D11.Buffer _triangleVertexBuffer;

写一个函数用来把 _vertices 转换 _triangleVertexBuffer ，代码很简单

 private void InitializeTriangle() { _triangleVertexBuffer = D3D11.Buffer.Create<Vector3>(_d3DDevice, D3D11.BindFlags.VertexBuffer, _vertices); } private void InitializeTriangle() { _triangleVertexBuffer = D3D11.Buffer.Create<Vector3>(_d3DDevice, D3D11.BindFlags.VertexBuffer, _vertices); }

这个函数须要在构造使用

 // 其余被忽略的代码 public KikuSimairme() { _renderForm = new RenderForm(); _renderForm.ClientSize = new Size(Width, Height); InitializeDeviceResources(); InitializeTriangle(); } // 其余被忽略的代码 public KikuSimairme() { _renderForm = new RenderForm(); _renderForm.ClientSize = new Size(Width, Height); InitializeDeviceResources(); InitializeTriangle(); }

如今使用D3D.Buffer.Create建立新的缓存，这里的Vector3实际能够不须要传。第一个参数 Direct3D 设备就是建立资源的设备，表示缓存会在哪一个设备使用。第二个参数就是但愿建立的类型，这里写的是顶点缓存，这里用的是 VertexBuffer ，除了这个还有 Constant buffer 和 IndexBuffer 。constant代表了constant buffer中的数据，在一次draw call的执行过程当中都是不变的，用来从 CPU 传数据到 GPU。而IndexBuffer是保存索引编号的缓冲区。关于 Constant Buffer 请看Constant Buffer的高效使用，让你码出质量

注意缓存是须要去掉

 // 其余被忽略的代码 public void Dispose() { _renderTargetView.Dispose(); _swapChain.Dispose(); _d3DDevice.Dispose(); _d3DDeviceContext.Dispose(); _renderForm?.Dispose(); _triangleVertexBuffer.Dispose(); } // 其余被忽略的代码 public void Dispose() { _renderTargetView.Dispose(); _swapChain.Dispose(); _d3DDevice.Dispose(); _d3DDeviceContext.Dispose(); _renderForm?.Dispose(); _triangleVertexBuffer.Dispose(); }

像素着色器

为了画出三角形，须要使用顶点着色器和像素着色器。

使用这两个着色器由于顶点着色器负责加工顶点集合，能够用来作变换，如移动旋转顶点。而像素着色器负责每一个像素，如何画出每一个像素和纹理。

定义两个私有变量，表示两个着色器

 private D3D11.VertexShader _vertexShader; private D3D11.PixelShader _pixelShader; private D3D11.VertexShader _vertexShader; private D3D11.PixelShader _pixelShader;

建立的着色器须要使用 D3DCompiler 编译着色器文件，编译文件的速度很快

 using SharpDX.D3DCompiler; // 其余被忽略的代码 private void InitializeShaders() { using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _vertexShader = new D3D11.VertexShader(_d3DDevice, vertexShaderByteCode); } using (var pixelShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("PixelShader.hlsl", "main", "ps_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _pixelShader = new D3D11.PixelShader(_d3DDevice, pixelShaderByteCode); } } using SharpDX.D3DCompiler; // 其余被忽略的代码 private void InitializeShaders() { using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _vertexShader = new D3D11.VertexShader(_d3DDevice, vertexShaderByteCode); } using (var pixelShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("PixelShader.hlsl", "main", "ps_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _pixelShader = new D3D11.PixelShader(_d3DDevice, pixelShaderByteCode); } }

能够从代码发现使用了两个文件，因此接下来就须要建立两个文件，这两个文件使用的是 hlsl 来写，关于 hlsl 不属于本文的内容，因此没有详细告诉你们，建议复制一下代码。这里建立了着色器须要使用下面代码进行设置

 // 其余被忽略的代码 _d3DDeviceContext.VertexShader.Set(_vertexShader); _d3DDeviceContext.PixelShader.Set(_pixelShader); _d3DDeviceContext.InputAssembler.PrimitiveTopology = PrimitiveTopology.TriangleList; // 其余被忽略的代码 _d3DDeviceContext.VertexShader.Set(_vertexShader); _d3DDeviceContext.PixelShader.Set(_pixelShader); _d3DDeviceContext.InputAssembler.PrimitiveTopology = PrimitiveTopology.TriangleList;

如今的 InitializeShaders 方法看起来就是以下

 private void InitializeShaders() { using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _vertexShader = new D3D11.VertexShader(_d3DDevice, vertexShaderByteCode); } using (var pixelShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("PixelShader.hlsl", "main", "ps_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _pixelShader = new D3D11.PixelShader(_d3DDevice, pixelShaderByteCode); } _d3DDeviceContext.VertexShader.Set(_vertexShader); _d3DDeviceContext.PixelShader.Set(_pixelShader); _d3DDeviceContext.InputAssembler.PrimitiveTopology = PrimitiveTopology.TriangleList; } private void InitializeShaders() { using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _vertexShader = new D3D11.VertexShader(_d3DDevice, vertexShaderByteCode); } using (var pixelShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("PixelShader.hlsl", "main", "ps_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _pixelShader = new D3D11.PixelShader(_d3DDevice, pixelShaderByteCode); } _d3DDeviceContext.VertexShader.Set(_vertexShader); _d3DDeviceContext.PixelShader.Set(_pixelShader); _d3DDeviceContext.InputAssembler.PrimitiveTopology = PrimitiveTopology.TriangleList; }

这里还使用 PrimitiveTopology 设置如何画出来，更多请看Primitive Topologies

由于用到了两个特殊的文件，如今右击项目添加两个文本。

而后建立一个文本文件，注意文本的名字，一个是 PixelShader.hlsl 另外一个是 VertexShader.hlsl ，须要点击新建项才能够建立文本。为何须要使用文本，由于这样编译选项就不须要本身选

如今就建立了两个文件，请看本身的工程是否存在下面两个文件

如今须要右击两个文件 PixelShader.hlsl 和 VertexShader.hlsl 属性，选择输出

打开 VertexShader.hlsl 而且写入下面代码

 float4 main(float4 position : POSITION) : SV_POSITION { return position; } float4 main(float4 position : POSITION) : SV_POSITION { return position; }

上面代码就是建立一个 main 函数，写法和 C 差很少，具体的意思在这里不会告诉你们，由于关于这个的写法是很复杂，这里复制就好

打开 PixelShader.hlsl 输入下面代码

float4 main(float4 position : SV_POSITION) : SV_TARGET { return float4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); } float4 main(float4 position : SV_POSITION) : SV_TARGET { return float4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); }

这里也不解释代码的意思

打开 KikuSimairme 类，在构造函数添加 InitializeShaders 初始化

 // 其余被忽略的代码 public KikuSimairme() { _renderForm = new RenderForm(); _renderForm.ClientSize = new Size(Width, Height); InitializeDeviceResources(); InitializeTriangle(); InitializeShaders(); } // 其余被忽略的代码 public KikuSimairme() { _renderForm = new RenderForm(); _renderForm.ClientSize = new Size(Width, Height); InitializeDeviceResources(); InitializeTriangle(); InitializeShaders(); }

并且在清理的时候须要关闭 _vertexShader ，请看代码

 public void Dispose() { // 其余被忽略的代码 _vertexShader.Dispose(); _pixelShader.Dispose(); } public void Dispose() { // 其余被忽略的代码 _vertexShader.Dispose(); _pixelShader.Dispose(); }

若是在var pixelShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("PixelShader.hlsl", "main", "ps_4_0", ShaderFlags.Debug)出现 System.IO.FileNotFoundException ，那么就是 PixelShader.hlsl 右击属性没有输出到和 exe 相同的文件夹

输入层

如今已经有了顶点缓存和顶点数据。可是 DirectX 一样须要知道数据的结构和每一个顶点类型，因此须要使用输入层。建立输入层须要两步，首先须要描述每一个顶点，而后从顶点建立输入层。

由于这里就使用一个顶点集合，因此只须要建立一个输入元素集合

private D3D11.InputElement[] _inputElements = new D3D11.InputElement[] { new D3D11.InputElement("POSITION", 0, Format.R32G32B32_Float, 0) }; private D3D11.InputElement[] _inputElements = new D3D11.InputElement[] { new D3D11.InputElement("POSITION", 0, Format.R32G32B32_Float, 0) };

这里的 POSITION 能够在 shader 的代码被识别，这个字符串就是语义，用于匹配输入的材质的签名。第二个参数 0 就是语义槽的使用，表示使用哪一个，在有多个POSITION语义的例子才使用。第三个参数就是数据的类型，使用的元素是包括三个浮点数，因此使用 Float ，还记得为何是三个浮点数？缘由在三维的空间使用三个浮点数能够表示一个点。

在刚才的初始化函数获取签名，经过编译的代码

 // 其余被忽略的代码 private void InitializeShaders() { ShaderSignature inputSignature; using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { inputSignature = ShaderSignature.GetInputSignature(vertexShaderByteCode); // 其余被忽略的代码 } // 其余被忽略的代码 } // 其余被忽略的代码 private void InitializeShaders() { ShaderSignature inputSignature; using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { inputSignature = ShaderSignature.GetInputSignature(vertexShaderByteCode); // 其余被忽略的代码 } // 其余被忽略的代码 }

建立输入层的私有变量，建立输入层须要输入签名和输入元素

 private D3D11.InputLayout _inputLayout; private ShaderSignature _inputSignature; private void InitializeShaders() { using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _inputSignature = ShaderSignature.GetInputSignature(vertexShaderByteCode); _vertexShader = new D3D11.VertexShader(_d3DDevice, vertexShaderByteCode); } _inputLayout = new D3D11.InputLayout(_d3DDevice, _inputSignature, _inputElements); _d3DDeviceContext.InputAssembler.InputLayout = _inputLayout; // 其余被忽略的代码 } private D3D11.InputLayout _inputLayout; private ShaderSignature _inputSignature; private void InitializeShaders() { using (var vertexShaderByteCode = ShaderBytecode.CompileFromFile("VertexShader.hlsl", "main", "vs_4_0", ShaderFlags.Debug)) { _inputSignature = ShaderSignature.GetInputSignature(vertexShaderByteCode); _vertexShader = new D3D11.VertexShader(_d3DDevice, vertexShaderByteCode); } _inputLayout = new D3D11.InputLayout(_d3DDevice, _inputSignature, _inputElements); _d3DDeviceContext.InputAssembler.InputLayout = _inputLayout; // 其余被忽略的代码 }

建立的代码第一个参数就是刚才使用的 D3D 设备，第二个就是刚才的输入签名，最后一个就是输入元素。

这里建立了一个私有变量，最后仍是须要去掉他

 public void Dispose() { // 其余被忽略的代码 _inputLayout.Dispose(); _inputSignature.Dispose(); } public void Dispose() { // 其余被忽略的代码 _inputLayout.Dispose(); _inputSignature.Dispose(); }

设置 ViewPort

在开始画以前须要先设置 ViewPort ，在 DirectX 使用的坐标是 Normalized Device Coordinates 左上角是 $-1,-1$，右下角是 $1,1$ ，建立私有变量用来放 ViewPort 代码

 private Viewport _viewport; private void InitializeDeviceResources() { // 其余被忽略的代码 _viewport = new Viewport(0, 0, Width, Height); _d3DDeviceContext.Rasterizer.SetViewport(_viewport); } private Viewport _viewport; private void InitializeDeviceResources() { // 其余被忽略的代码 _viewport = new Viewport(0, 0, Width, Height); _d3DDeviceContext.Rasterizer.SetViewport(_viewport); }

画出顶点

在 Draw 画出顶点

 private void Draw() { _d3DDeviceContext.OutputMerger.SetRenderTargets(_renderTargetView); _d3DDeviceContext.ClearRenderTargetView(_renderTargetView, ColorToRaw4(Color.Coral)); _d3DDeviceContext.InputAssembler.SetVertexBuffers(0, new D3D11.VertexBufferBinding(_triangleVertexBuffer, Utilities.SizeOf<Vector3>(), 0)); _d3DDeviceContext.Draw(_vertices.Length, 0); _swapChain.Present(1, PresentFlags.None); RawColor4 ColorToRaw4(Color color) { const float n = 255f; return new RawColor4(color.R / n, color.G / n, color.B / n, color.A / n); } } private void Draw() { _d3DDeviceContext.OutputMerger.SetRenderTargets(_renderTargetView); _d3DDeviceContext.ClearRenderTargetView(_renderTargetView, ColorToRaw4(Color.Coral)); _d3DDeviceContext.InputAssembler.SetVertexBuffers(0, new D3D11.VertexBufferBinding(_triangleVertexBuffer, Utilities.SizeOf<Vector3>(), 0)); _d3DDeviceContext.Draw(_vertices.Length, 0); _swapChain.Present(1, PresentFlags.None); RawColor4 ColorToRaw4(Color color) { const float n = 255f; return new RawColor4(color.R / n, color.G / n, color.B / n, color.A / n); } }

上面代码 SetVertexBuffers 是告诉 _d3DDeviceContext 使用顶点缓存，第二个参数就是告诉每一个顶点的长度

使用 _d3DDeviceContext.Draw 能够从顶点缓存画出，第二个参数就是指定画出的偏移，从那个顶点开始画，第一个参数是画多少个。如输入 3,2 就是从第2个开始画三个

运行代码

参见：SharpDX Beginners Tutorial Part 4: Drawing a triangle - Johan Falk

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