Dynamisk indexering med HLSL 5.1
Exemplet D3D12DynamicIndexing visar några av de nya HLSL-funktionerna i Shader Model 5.1 – särskilt dynamisk indexering och obundna matriser – för att återge samma nät flera gånger, varje gång det återges med ett dynamiskt valt material. Med dynamisk indexering kan skuggningar nu indexera till en matris utan att känna till indexets värde vid kompileringstiden. I kombination med obegränsade matriser lägger detta till ytterligare en nivå av indirektion och flexibilitet för skuggprogrammerare och grafikprocesser.
- Konfigurera pixelskuggningen
- Konfigurera rotsignaturen
- Skapa texturerna
- Ladda upp texturdata
- Läs in den diffusa texturen
- Skapa ett exempel
- ändra rotparameterindexet dynamiskt
- Kör exempel
- Relaterade ämnen
Konfigurera pixelskuggningen
Låt oss först titta på själva skuggningen, som för det här exemplet är en pixelskuggare.
Texture2D g_txDiffuse : register(t0);
Texture2D g_txMats[] : register(t1);
SamplerState g_sampler : register(s0);
struct PSSceneIn
{
float4 pos : SV_Position;
float2 tex : TEXCOORD0;
};
struct MaterialConstants
{
uint matIndex; // Dynamically set index for looking up from g_txMats[].
};
ConstantBuffer<MaterialConstants> materialConstants : register(b0, space0);
float4 PSSceneMain(PSSceneIn input) : SV_Target
{
float3 diffuse = g_txDiffuse.Sample(g_sampler, input.tex).rgb;
float3 mat = g_txMats[materialConstants.matIndex].Sample(g_sampler, input.tex).rgb;
return float4(diffuse * mat, 1.0f);
}
Den obundna matrisfunktionen illustreras av den g_txMats[] matrisen eftersom den inte anger en matrisstorlek. Dynamisk indexering används för att indexera till g_txMats[] med matIndex, som definieras som en rotkonstant. Shadern har ingen kunskap om storleken, matrisen eller indexets värde vid kompileringstidpunkt. Båda attributen definieras i rotsignaturen för pipelinetillståndsobjektet som används med shadern.
För att kunna dra nytta av de dynamiska indexeringsfunktionerna i HLSL måste skuggningen kompileras med SM 5.1. För att kunna använda obundna matriser måste dessutom flaggan /enable_unbounded_descriptor_tables också användas. Följande kommandoradsalternativ används för att kompilera den här skuggningen med Effect-Compiler Tool (FXC):
fxc /Zi /E"PSSceneMain" /Od /Fo"dynamic_indexing_pixel.cso" /ps"_5_1" /nologo /enable_unbounded_descriptor_tables
Ställ in rotsignaturen
Nu ska vi titta på rotsignaturdefinitionen, särskilt hur vi definierar storleken på den obundna matrisen och länkar en rotkonstant till matIndex. För pixelskuggaren definierar vi tre saker: en deskriptortabell för SRV:er (våra Texture2Ds), en deskriptortabell för Samplers och en enda rotkonstant. Beskrivningstabellen för våra SRV:er innehåller CityMaterialCount + 1 poster.
CityMaterialCount är en konstant som definierar längden på g_txMats[] och + 1 är för g_txDiffuse. Beskrivningstabellen för våra samplers innehåller bara en post och vi definierar bara ett 32-bitars rotkonstantvärde via InitAsConstants(...)., i metoden LoadAssets.
// Create the root signature.
{
CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE ranges[3];
ranges[0].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 1 + CityMaterialCount, 0); // Diffuse texture + array of materials.
ranges[1].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SAMPLER, 1, 0);
ranges[2].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_CBV, 1, 0);
CD3DX12_ROOT_PARAMETER rootParameters[4];
rootParameters[0].InitAsDescriptorTable(1, &ranges[0], D3D12_SHADER_VISIBILITY_PIXEL);
rootParameters[1].InitAsDescriptorTable(1, &ranges[1], D3D12_SHADER_VISIBILITY_PIXEL);
rootParameters[2].InitAsDescriptorTable(1, &ranges[2], D3D12_SHADER_VISIBILITY_VERTEX);
rootParameters[3].InitAsConstants(1, 0, 0, D3D12_SHADER_VISIBILITY_PIXEL);
CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC rootSignatureDesc;
rootSignatureDesc.Init(_countof(rootParameters), rootParameters, 0, nullptr, D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT);
ComPtr<ID3DBlob> signature;
ComPtr<ID3DBlob> error;
ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&rootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_rootSignature)));
}
Skapa texturerna
Innehållet i g_txMats[] är procedurmässigt genererade texturer skapade i LoadAssets. Varje stad som återges i scenen delar samma diffusa struktur men var och en har också sin egen procedurgenererade struktur. Matrisen med texturer sträcker sig över regnbågsspektrumet för att enkelt visualisera indexeringstekniken.
// Create the textures and sampler.
{
// Procedurally generate an array of textures to use as city materials.
{
// All of these materials use the same texture desc.
D3D12_RESOURCE_DESC textureDesc = {};
textureDesc.MipLevels = 1;
textureDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
textureDesc.Width = CityMaterialTextureWidth;
textureDesc.Height = CityMaterialTextureHeight;
textureDesc.Flags = D3D12_RESOURCE_FLAG_NONE;
textureDesc.DepthOrArraySize = 1;
textureDesc.SampleDesc.Count = 1;
textureDesc.SampleDesc.Quality = 0;
textureDesc.Dimension = D3D12_RESOURCE_DIMENSION_TEXTURE2D;
// The textures evenly span the color rainbow so that each city gets
// a different material.
float materialGradStep = (1.0f / static_cast<float>(CityMaterialCount));
// Generate texture data.
vector<vector<unsigned char>> cityTextureData;
cityTextureData.resize(CityMaterialCount);
for (int i = 0; i < CityMaterialCount; ++i)
{
CD3DX12_HEAP_PROPERTIES heapProps(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
&heapProps,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
&textureDesc,
D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST,
nullptr,
IID_PPV_ARGS(&m_cityMaterialTextures[i])));
// Fill the texture.
float t = i * materialGradStep;
cityTextureData[i].resize(CityMaterialTextureWidth * CityMaterialTextureHeight * CityMaterialTextureChannelCount);
for (int x = 0; x < CityMaterialTextureWidth; ++x)
{
for (int y = 0; y < CityMaterialTextureHeight; ++y)
{
// Compute the appropriate index into the buffer based on the x/y coordinates.
int pixelIndex = (y * CityMaterialTextureChannelCount * CityMaterialTextureWidth) + (x * CityMaterialTextureChannelCount);
// Determine this row's position along the rainbow gradient.
float tPrime = t + ((static_cast<float>(y) / static_cast<float>(CityMaterialTextureHeight)) * materialGradStep);
// Compute the RGB value for this position along the rainbow
// and pack the pixel value.
XMVECTOR hsl = XMVectorSet(tPrime, 0.5f, 0.5f, 1.0f);
XMVECTOR rgb = XMColorHSLToRGB(hsl);
cityTextureData[i][pixelIndex + 0] = static_cast<unsigned char>((255 * XMVectorGetX(rgb)));
cityTextureData[i][pixelIndex + 1] = static_cast<unsigned char>((255 * XMVectorGetY(rgb)));
cityTextureData[i][pixelIndex + 2] = static_cast<unsigned char>((255 * XMVectorGetZ(rgb)));
cityTextureData[i][pixelIndex + 3] = 255;
}
}
}
}
| Samtalsflöde | Parametrar |
|---|---|
| D3D12_RESOURCE_DESC |
D3D12_RESOURCE_FLAGS [D3D12_RESOURCE_DIMENSION](/windows/desktop/api/d3d12/ne-d3d12-d3d12_resource_dimension) |
| CreateCommittedResource |
D3D12_HEAP_TYPE [D3D12_HEAP_FLAG](/windows/desktop/api/d3d12/ne-d3d12-d3d12_heap_flags) CD3DX12_RESOURCE_DESC [D3D12_RESOURCE_STATES](/windows/desktop/api/d3d12/ne-d3d12-d3d12_resource_states) |
| XMVECTOR |
[XMColorHSLToRGB](/windows/desktop/api/directxmath/nf-directxmath-xmcolorhsltorgb) |
Ladda upp texturdata
Texturdata laddas upp till GPU:n via en uppladdningshög, och SRV:er skapas för varje och lagras i en SRV-beskrivningshög.
// Upload texture data to the default heap resources.
{
const UINT subresourceCount = textureDesc.DepthOrArraySize * textureDesc.MipLevels;
const UINT64 uploadBufferStep = GetRequiredIntermediateSize(m_cityMaterialTextures[0].Get(), 0, subresourceCount); // All of our textures are the same size in this case.
const UINT64 uploadBufferSize = uploadBufferStep * CityMaterialCount;
CD3DX12_HEAP_PROPERTIES uploadHeap(D3D12_HEAP_TYPE_UPLOAD);
auto uploadDesc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(uploadBufferSize);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
&uploadHeap,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
&uploadDesc,
D3D12_RESOURCE_STATE_GENERIC_READ,
nullptr,
IID_PPV_ARGS(&materialsUploadHeap)));
for (int i = 0; i < CityMaterialCount; ++i)
{
// Copy data to the intermediate upload heap and then schedule
// a copy from the upload heap to the appropriate texture.
D3D12_SUBRESOURCE_DATA textureData = {};
textureData.pData = &cityTextureData[i][0];
textureData.RowPitch = static_cast<LONG_PTR>((CityMaterialTextureChannelCount * textureDesc.Width));
textureData.SlicePitch = textureData.RowPitch * textureDesc.Height;
UpdateSubresources(m_commandList.Get(), m_cityMaterialTextures[i].Get(), materialsUploadHeap.Get(), i * uploadBufferStep, 0, subresourceCount, &textureData);
auto barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_cityMaterialTextures[i].Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D12_RESOURCE_STATE_PIXEL_SHADER_RESOURCE);
m_commandList->ResourceBarrier(1, &barrier);
}
}
| Samtalsflöde | Parametrar |
|---|---|
| GetRequiredIntermediateSize | |
| SkapaÅttagenResurs | |
| D3D12_SUBRESOURCE_DATA | |
| UpdateSubresources | |
| ResourceBarrier |
Läs in den diffusa texturen
Den diffusa strukturen, g_txDiffuse, laddas upp på ett liknande sätt och får också en egen SRV, men texturdata har redan definierats i occcity.bin.
// Load the occcity diffuse texture with baked-in ambient lighting.
// This texture will be blended with a texture from the materials
// array in the pixel shader.
{
D3D12_RESOURCE_DESC textureDesc = {};
textureDesc.MipLevels = SampleAssets::Textures[0].MipLevels;
textureDesc.Format = SampleAssets::Textures[0].Format;
textureDesc.Width = SampleAssets::Textures[0].Width;
textureDesc.Height = SampleAssets::Textures[0].Height;
textureDesc.Flags = D3D12_RESOURCE_FLAG_NONE;
textureDesc.DepthOrArraySize = 1;
textureDesc.SampleDesc.Count = 1;
textureDesc.SampleDesc.Quality = 0;
textureDesc.Dimension = D3D12_RESOURCE_DIMENSION_TEXTURE2D;
CD3DX12_HEAP_PROPERTIES heapProps(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
&heapProps,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
&textureDesc,
D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST,
nullptr,
IID_PPV_ARGS(&m_cityDiffuseTexture)));
const UINT subresourceCount = textureDesc.DepthOrArraySize * textureDesc.MipLevels;
const UINT64 uploadBufferSize = GetRequiredIntermediateSize(m_cityDiffuseTexture.Get(), 0, subresourceCount);
CD3DX12_HEAP_PROPERTIES uploadHeap(D3D12_HEAP_TYPE_UPLOAD);
auto uploadDesc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(uploadBufferSize);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
&uploadHeap,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
&uploadDesc,
D3D12_RESOURCE_STATE_GENERIC_READ,
nullptr,
IID_PPV_ARGS(&textureUploadHeap)));
// Copy data to the intermediate upload heap and then schedule
// a copy from the upload heap to the diffuse texture.
D3D12_SUBRESOURCE_DATA textureData = {};
textureData.pData = pMeshData + SampleAssets::Textures[0].Data[0].Offset;
textureData.RowPitch = SampleAssets::Textures[0].Data[0].Pitch;
textureData.SlicePitch = SampleAssets::Textures[0].Data[0].Size;
UpdateSubresources(m_commandList.Get(), m_cityDiffuseTexture.Get(), textureUploadHeap.Get(), 0, 0, subresourceCount, &textureData);
auto barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_cityDiffuseTexture.Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D12_RESOURCE_STATE_PIXEL_SHADER_RESOURCE);
m_commandList->ResourceBarrier(1, &barrier);
}
| Samtalsflöde | Parametrar |
|---|---|
| D3D12_RESOURCE_DESC | |
| SkapaEngageradResurs | |
| GetRequiredIntermediateSize | |
| CreateCommittedResource | |
| D3D12_SUBRESOURCE_DATA | |
| ResourceBarrier |
Skapa en sampler
Slutligen för LoadAssetsskapas en enda sampler för att sampla från antingen den diffusa strukturen eller texturmatrisen.
// Describe and create a sampler.
D3D12_SAMPLER_DESC samplerDesc = {};
samplerDesc.Filter = D3D12_FILTER_MIN_MAG_MIP_LINEAR;
samplerDesc.AddressU = D3D12_TEXTURE_ADDRESS_MODE_WRAP;
samplerDesc.AddressV = D3D12_TEXTURE_ADDRESS_MODE_WRAP;
samplerDesc.AddressW = D3D12_TEXTURE_ADDRESS_MODE_WRAP;
samplerDesc.MinLOD = 0;
samplerDesc.MaxLOD = D3D12_FLOAT32_MAX;
samplerDesc.MipLODBias = 0.0f;
samplerDesc.MaxAnisotropy = 1;
samplerDesc.ComparisonFunc = D3D12_COMPARISON_FUNC_ALWAYS;
m_device->CreateSampler(&samplerDesc, m_samplerHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
// Create SRV for the city's diffuse texture.
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE srvHandle(m_cbvSrvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), 0, m_cbvSrvDescriptorSize);
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC diffuseSrvDesc = {};
diffuseSrvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
diffuseSrvDesc.Format = SampleAssets::Textures->Format;
diffuseSrvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
diffuseSrvDesc.Texture2D.MipLevels = 1;
m_device->CreateShaderResourceView(m_cityDiffuseTexture.Get(), &diffuseSrvDesc, srvHandle);
srvHandle.Offset(m_cbvSrvDescriptorSize);
// Create SRVs for each city material.
for (int i = 0; i < CityMaterialCount; ++i)
{
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC materialSrvDesc = {};
materialSrvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
materialSrvDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
materialSrvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
materialSrvDesc.Texture2D.MipLevels = 1;
m_device->CreateShaderResourceView(m_cityMaterialTextures[i].Get(), &materialSrvDesc, srvHandle);
srvHandle.Offset(m_cbvSrvDescriptorSize);
}
Ändra rotparameterindexet dynamiskt
Om vi skulle återge scenen nu skulle alla städer se likadana ut, eftersom vi inte har angett värdet för vår rotkonstant, matIndex. Varje pixelshader indexerar in i den 0:e platsen för g_txMats och scenen skulle se ut så här:
Värdet för rotkonstanten anges i FrameResource::PopulateCommandLists. I den dubbla -loopen för, där ett ritar-kommando registreras för varje stad, registrerar vi ett anrop till SetGraphicsRoot32BitConstants där vi anger vårt rotparameterindex i relation till rotsignaturen – i det här fallet 3 – värdet för det dynamiska indexet och en förskjutning – i det här fallet 0. Eftersom längden på g_txMats är lika med antalet städer som vi renderar anges indexets värde stegvis för varje stad.
for (UINT i = 0; i < m_cityRowCount; i++)
{
for (UINT j = 0; j < m_cityColumnCount; j++)
{
pCommandList->SetPipelineState(pPso);
// Set the city's root constant for dynamically indexing into the material array.
pCommandList->SetGraphicsRoot32BitConstant(3, (i * m_cityColumnCount) + j, 0);
// Set this city's CBV table and move to the next descriptor.
pCommandList->SetGraphicsRootDescriptorTable(2, cbvSrvHandle);
cbvSrvHandle.Offset(cbvSrvDescriptorSize);
pCommandList->DrawIndexedInstanced(numIndices, 1, 0, 0, 0);
}
}
| Samtalsflöde | Parametrar |
|---|---|
| SetPipelineState | |
| SetGraphicsRoot32BitConstant | |
| SetGraphicsRootDescriptorTable | |
| DrawIndexedInstanced |
Kör exemplet
Nu när vi återger scenen kommer varje stad att ha ett annat värde för matIndex och kommer därför att leta upp en annan struktur än g_txMats[] så att scenen ser ut så här:
