共用方式為

移植著色器物件

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重要 API

從 OpenGL ES 2.0 移植簡單轉譯器時，第一步是在 Direct3D 11 中設定等效的頂點和片段著色器物件，並確保主程式在編譯後可以與著色器物件進行通訊。

注意

您是否已建立新的 Direct3D 專案？ 如果沒有，請遵循為通用 Windows 平台 (UWP)建立新的 DirectX 11 專案中的指示。 本逐步解說假設您已建立 DXGI 和 Direct3D 資源以繪製到畫面，並在範本中提供。

與 OpenGL ES 2.0 類似，Direct3D 中的已編譯著色器必須與繪圖內容相關聯。 不過，Direct3D 本身沒有著色器程序物件的概念;相反地，您必須將著色器直接指派給ID3D11DeviceContext。 此步驟遵循 OpenGL ES 2.0 建立和繫結著色器物件的程序，並為您提供 Direct3D 中對應的 API 行為。

指示

步驟 1：編譯著色器

在這個簡單的 OpenGL ES 2.0 範例中，著色器會儲存為文字檔，並載入為字串資料以進行執行階段編譯。

OpenGL ES 2.0：編譯著色器

GLuint __cdecl CompileShader (GLenum shaderType, const char *shaderSrcStr)
// shaderType can be GL_VERTEX_SHADER or GL_FRAGMENT_SHADER. Returns 0 if compilation fails.
{
  GLuint shaderHandle;
  GLint compiledShaderHandle;
   
  // Create an empty shader object.
  shaderHandle = glCreateShader(shaderType);

  if (shaderHandle == 0)
  return 0;

  // Load the GLSL shader source as a string value. You could obtain it from
  // from reading a text file or hardcoded.
  glShaderSource(shaderHandle, 1, &shaderSrcStr, NULL);
   
  // Compile the shader.
  glCompileShader(shaderHandle);

  // Check the compile status
  glGetShaderiv(shaderHandle, GL_COMPILE_STATUS, &compiledShaderHandle);

  if (!compiledShaderHandle) // error in compilation occurred
  {
    // Handle any errors here.
              
    glDeleteShader(shaderHandle);
    return 0;
  }

  return shaderHandle;

}

在 Direct3D 中，著色器不會在執行階段編譯；編譯程式的其餘部分時，它們一律會編譯為 CSO 檔案。 當您使用 Microsoft Visual Studio 編譯應用程式時，HLSL 檔案會編譯成應用程式必須載入的 CSO (.cso) 檔案。 當您封裝這些 CSO 檔案時，請確保將這些 CSO 檔案包含在您的應用程式中！

注意：下列範例會使用 auto 關鍵字和 lambda 語法，以非同步方式執行著色器載入和編譯。 ReadDataAsync() 是針對範本實作的方法，該範本會將 CSO 檔案中讀取為位元組資料陣列 (fileData)。

 

Direct3D 11：編譯著色器

auto loadVSTask = DX::ReadDataAsync(m_projectDir + "SimpleVertexShader.cso");
auto loadPSTask = DX::ReadDataAsync(m_projectDir + "SimplePixelShader.cso");

auto createVSTask = loadVSTask.then([this](Platform::Array<byte>^ fileData) {

m_d3dDevice->CreateVertexShader(
  fileData->Data,
  fileData->Length,
  nullptr,
  &m_vertexShader);

auto createPSTask = loadPSTask.then([this](Platform::Array<byte>^ fileData) {
  m_d3dDevice->CreatePixelShader(
    fileData->Data,
    fileData->Length,
    nullptr,
    &m_pixelShader;
};

步驟 2：建立和載入頂點和片段 (像素) 著色器

OpenGL ES 2.0 具有著色器「程式」的概念，其可做為在 CPU 上執行的主要程式與 GPU 上執行的著色器之間的介面。 著色器會編譯 (或從已編譯的來源載入)，並與可在 GPU 上執行的程式相關聯。

OpenGL ES 2.0：將頂點和片段著色器載入著色程式中

GLuint __cdecl LoadShaderProgram (const char *vertShaderSrcStr, const char *fragShaderSrcStr)
{
  GLuint programObject, vertexShaderHandle, fragmentShaderHandle;
  GLint linkStatusCode;

  // Load the vertex shader and compile it to an internal executable format.
  vertexShaderHandle = CompileShader(GL_VERTEX_SHADER, vertShaderSrcStr);
  if (vertexShaderHandle == 0)
  {
    glDeleteShader(vertexShaderHandle);
    return 0;
  }

   // Load the fragment/pixel shader and compile it to an internal executable format.
  fragmentShaderHandle = CompileShader(GL_FRAGMENT_SHADER, fragShaderSrcStr);
  if (fragmentShaderHandle == 0)
  {
    glDeleteShader(fragmentShaderHandle);
    return 0;
  }

  // Create the program object proper.
  programObject = glCreateProgram();
   
  if (programObject == 0)    return 0;

  // Attach the compiled shaders
  glAttachShader(programObject, vertexShaderHandle);
  glAttachShader(programObject, fragmentShaderHandle);

  // Compile the shaders into binary executables in memory and link them to the program object..
  glLinkProgram(programObject);

  // Check the project object link status and determine if the program is available.
  glGetProgramiv(programObject, GL_LINK_STATUS, &linkStatusCode);

  if (!linkStatusCode) // if link status <> 0
  {
    // Linking failed; delete the program object and return a failure code (0).

    glDeleteProgram (programObject);
    return 0;
  }

  // Deallocate the unused shader resources. The actual executables are part of the program object.
  glDeleteShader(vertexShaderHandle);
  glDeleteShader(fragmentShaderHandle);

  return programObject;
}

// ...

glUseProgram(renderer->programObject);

Direct3D 沒有著色器程式物件的概念。 相反地，著色器是在呼叫 ID3D11Device 介面上的著色器建立方法之一 (例如 ID3D11Device::CreateVertexShader 或 ID3D11Device::CreatePixelShader) 時建立的。 若要設定目前繪圖內容的著色器，我們透過設定著色器方法將它們提供給對應的 ID3D11DeviceContext，例如用於頂點著色器的 ID3D11DeviceContext::VSSetShader，或用於片段著色器的 ID3D11DeviceContext::PSSetShader。

Direct3D 11：設定圖形裝置繪圖內容的著色器。

m_d3dContext->VSSetShader(
  m_vertexShader.Get(),
  nullptr,
  0);

m_d3dContext->PSSetShader(
  m_pixelShader.Get(),
  nullptr,
  0);

步驟 3：定義要提供給著色器的資料

在我們的OpenGL ES 2.0 範例中，我們有一個統一來宣告著色器管線：

  • u_mvpMatrix：一個 4x4 浮點數陣列，表示最終的模型-檢視-投影變換矩陣，該矩陣採用立方體的模型座標並將其轉換為 2D 投影座標以進行掃描轉換。

頂點資料的兩個屬性值：

  • a_position：頂點模型座標的 4 浮點向量。
  • a_color：與頂點關聯的 RGBA 色彩值的 4 個浮點向量。

開啟 GL ES 2.0：統一和屬性的 GLSL 定義

uniform mat4 u_mvpMatrix;
attribute vec4 a_position;
attribute vec4 a_color;

在此案例中，對應的主要程式變數會定義為轉譯器物件上的欄位。 (請參閱如何：將簡單的 OpenGL ES 2.0 轉譯器移植到 Direct3D 11 中的標題。) 完成此操作後，我們需要指定記憶體中的位置，主程式將在其中為著色器管線提供這些值，該位置我們通常在繪製呼叫之前執行以下操作：

OpenGL ES 2.0：標記統一和屬性資料的位置


// Inform the shader of the attribute locations
loc = glGetAttribLocation(renderer->programObject, "a_position");
glVertexAttribPointer(loc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 
    sizeof(Vertex), 0);
glEnableVertexAttribArray(loc);

loc = glGetAttribLocation(renderer->programObject, "a_color");
glVertexAttribPointer(loc, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 
    sizeof(Vertex), (GLvoid*) (sizeof(float) * 3));
glEnableVertexAttribArray(loc);


// Inform the shader program of the uniform location
renderer->mvpLoc = glGetUniformLocation(renderer->programObject, "u_mvpMatrix");

Direct3D 在相同意義上沒有「屬性」或「統一」的概念 (或者，至少不共用此語法)。 相反地，它有常數緩衝區，以 Direct3D 子資源表示 -- 主要程式與著色器程式之間共用的資源。 其中一些子資源，例如頂點位置和色彩，會描述為 HLSL 語意。 有關與 OpenGL ES 2.0 概念相關的常量緩衝區和 HLSL 語意的更多資訊，請閱讀移植畫面緩衝區物件、統一和屬性。

將此程序移至 Direct3D 時，我們將統一轉換為 Direct3D 常數緩衝區 (cbuffer)，並為其指派一個暫存器以使用暫存器 HLSL 語意進行查找。 這兩個頂點屬性做為著色器管線階段的輸入元素進行處理，並且也指派有通知著色器的 HLSL 語意 (POSITION 和 COLOR0)。 像素著色器會採用 SV_POSITION，並具有SV_開頭，指出它是 GPU 所產生的系統值。 (在此情況下，它是掃描轉換期間產生的像素位置。) VertexShaderInput 和 PixelShaderInput 未宣告為常數緩衝區，因為前者將用於定義頂點緩衝區 (請參閱移植頂點緩衝區和資料)，以及後者是管線中前一階段的結果產生的，在本案例中是頂點著色器。

Direct3D：常數緩衝區和頂點資料的 HLSL 定義

cbuffer ModelViewProjectionConstantBuffer : register(b0)
{
  matrix mvp;
};

// Per-vertex data used as input to the vertex shader.
struct VertexShaderInput
{
  float4 pos : POSITION;
  float4 color : COLOR0;
};

// Per-vertex color data passed through the pixel shader.
struct PixelShaderInput
{
  float4 pos : SV_POSITION;
  float3 color : COLOR0;
};

有關移植到常量緩衝區和 HLSL 語意應用程式的詳細資訊，請閱讀移植畫面緩衝區物件、統一和屬性。

以下是使用常數或頂點緩衝區傳遞至著色器管線之資料配置的結構。

Direct3D 11：宣告常數和頂點緩衝區配置

// Constant buffer used to send MVP matrices to the vertex shader.
struct ModelViewProjectionConstantBuffer
{
  DirectX::XMFLOAT4X4 modelViewProjection;
};

// Used to send per-vertex data to the vertex shader.
struct VertexPositionColor
{
  DirectX::XMFLOAT4 pos;
  DirectX::XMFLOAT4 color;
};

針對常數緩衝區元素使用 DirectXMath XM* 類型，因為它們會在傳送至著色器管線時，為內容提供適當的封裝和對齊方式。 如果您使用標準 Windows 平台浮點數類型和陣列，您必須自行執行封裝和對齊。

若要繫結常數緩衝區，請建立一個配配置描述做為 CD3D11_BUFFER_DESC 結構，並將其傳遞給 ID3DDevice::CreateBuffer。 然後，在轉譯方法中，於繪製之前將常數緩衝區傳遞給 ID3D11DeviceContext::UpdateSubresource。

Direct3D 11：繫結常數緩衝區

CD3D11_BUFFER_DESC constantBufferDesc(sizeof(ModelViewProjectionConstantBuffer), D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER);

m_d3dDevice->CreateBuffer(
  &constantBufferDesc,
  nullptr,
  &m_constantBuffer);

// ...

// Only update shader resources that have changed since the last frame.
m_d3dContext->UpdateSubresource(
  m_constantBuffer.Get(),
  0,
  NULL,
  &m_constantBufferData,
  0,
  0);

頂點緩衝區的建立和更新類似，並將在下一步移植頂點緩衝區和資料中討論。

後續步驟

移植頂點緩衝區和資料

如何：將簡單的 OpenGL ES 2.0 轉譯器連線至 Direct3D 11

移植頂點緩衝區和資料

移植 GLSL

繪製到螢幕