去哪里买高价火车票:高级着色语言HLSL入门（1）

在我们写的程序里顶点和像素是很小的对象，它们由GPU来执行，是固定功能管线的一部分。用我们自己写的着色器程序替换一部分固定功能管线，在绘制效果上我们获得很大的灵活性。我们不再局限于预定义的"固定"操作。
为了编写着色器程序，我们需要一种高级着色器语言（High-Level Shading Language ，简称HLSL）。 在DirectX 8中，着色器是用低级着色器汇编语言编写的。幸运的是，我们不必再用汇编语言来写着色器了，DirectX 9支持一种高级着色器语言来写。用HLSL写着色器程序与使用高级语言有同样的优势，像C++，它超越了汇编语言，即：
增加生产力—用高级语言比用低级语言写程序更快、更容易。 我们可以花费更多的时间关注于算法而不是代码。
增加可读性—用高级语言写的程序更易读，这意味着用高级语言编程更易于调试和维护。
大多数情况下，编译器产生的汇编代码比手写有效率。
使用HLSL 编译器，我们可以编译我们的代码到任何可用shader版本，使用汇编语言我们将不得不为每个需要的版本移植代码。
HLSL 同C和C++语法很类似,所以缩短了学习曲线。
最后，如果你的显卡不支持顶点和像素着色器的话，为了执行着色器的例子程序你将需要转换REF设备。使用REF设备意味着着色器例子运行的会很慢，但它至少能显示结果，让我们去检查是否代码可以被执行。
提示：顶点shaders可以用软件来模拟 ―― D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEX-PROCESSING。
编写HLSL 着色器
我们可以在程序源文件中用长字符串直接编写HLSL着色器代码，然而更方便、更模块化的方法是把它与程序代码分离出来。因此，我们在记事本中编写着色器并保存成一般的ASCII文本文件，然后可以用D3DXCompileShaderFromFile函数(section 16.2.2)来编译它们。
作为介绍，下面是用HLSL编写的一个简单的顶点着色器，用记事本生成并保存成文本文件“VertexShader.cxx”。顶点着色器用组合视图和投影矩阵转换顶点，并设置顶点漫射光为红色。
注意：这是一个顶点着色器的例子，不必关心顶点着色器做了什么，现在的目标是熟悉HLSL编程的语法和格式。
/************************************************************************************
Vertex shader that transforms a vertex by the view and projection transformation,
and sets the vertex color to red.
************************************************************************************/
// Global variable to store a combined view and projection transformation matrix,
// we initialize this variable from the application.
matrix g_view_proj_matrix;
// initialize a global blue color vector
const vector RED = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
// Input structure describes the vertex that is input into the shader.
// Here the input vertex contains a position component only.
struct sVertexInput
{
vector position : POSITION;
};
// Output structure describes the vertex that is output from the shader.
// Here the output vertex contains a position and color component.
struct sVertexOutput
{
vector position : POSITION;
vector diffuse  : COLOR;
};
// Main Entry point, observe the main function receives a copy of the input vertex through
// its parameter and returns a copy of the output vertex it computes.
sVertexOutput main(sVertexInput input)
{
// zero out members of output
sVertexOutput output = (sVertexOutput)0;
// transform to view space and project
output.position = mul(input.position, g_view_proj_matrix);
// set vertex diffuse color to blue
output.diffuse = RED;
return output;
}
16.1.1 全局变量
首先是2个全局变量：
// Global variable to store a combined view and projection transformation matrix.
// We initialize this variable from the application.
matrix g_view_proj_matrix;
// Initialize a global blue color vector.
const vector BLUE = {0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};
第1个变量g_view_proj_matrix是矩阵类型，它是一个在HLSL内创建的4×4的矩阵类型。这个变量保存视图与投影的组合矩阵，它描述两者的变换。使用这种方法我们只要做一个向量和矩阵的乘法（而不是二个）。注意，在着色器源代码的任何地方都没有初始化这个变量，因为它是我们在应用程序的源代码里设置的，而不是在着色器中。从应用程序向着色器程序通讯是常用的操作。
第二个变量BLUE是built-in（内建）类型的4D向量，我们简单的将它初始化成蓝色，它是个RGBA的颜色向量。
16.1.2 输入和输出结构
在全局变量定义之后，定义2个特殊的结构，我们调用输入和输出结构。对于顶点着色器而言，这些结构定义了顶点的数据，分别是：
// Input structure describes the vertex that is input into the shader.
// Here the input vertex contains a position component only.
struct sVertexInput
{
vector position : POSITION;
};
// Output structure describes the vertex that is output from the shader.
// Here the output vertex contains a position and color component.
struct sVertexOutput
{
vector position : POSITION;
vector diffuse : COLOR;
};
注意：给像素着色器的结构定义输入和输出像素数据。
在例子中，INPUT 顶点着色器只包含位置成员（POSITION），OUTPUT顶点着色器包含位置和颜色成员（POSITION and COLOR）。
特殊的冒号是一种语义，用于是声明变量。这与vertex结构中的自由顶点格式（FVF）相似。例如，在sVertexInput中有成员：vector position : POSITION;
": COLOR"是说顶点的漫射光是用sVertexOutput结构的COLOR成员来说明的。
注意：从底层来说，着色器变量的语义和语法同硬件寄存器是相关联的。即，input变量与input寄存器关联，output变量与output寄存器关联。例如，sVertexInput中的position成员与顶点input的position寄存器相关联。同样，diffuse与顶点的output的color寄存器关联。
16.1.3 函数的入口点
在C++程序中，每个HLSL程序有一个入口点。在我们的着色器例子中，我们调用入口点函数main。然而名字不是强制的。入口点函数名可以是任何有效的函数名，入口点函数必须有一个input结构参数，它通过input顶点进入着色器。入口点函数必须返回一个output结构实例，在着色器中使用output操作顶点。
sVertexOutput main(sVertexInput input)
{
注意：实际上，使用input、output结构不是强制的。例如，有时你将会看到使用类似下面的语法，特别是在像素着色器中：
float4 Main(in float2 base : TEXCOORD0,
in float2 spot : TEXCOORD1,
in float2 text : TEXCOORD2) : COLOR
{
...
}
例子中，输入到着色器中的参数是3个纹理坐标。着色器输出（返回）一个颜色，COLOR语句在函数的声明以后。这种定义是类似于：
struct INPUT
 
{
float2 base : TEXCOORD0;
float2 spot : TEXCOORD1;
float2 text : TEXCOORD2;
};
struct OUTPUT
{
float4 c : COLOR;
};
OUTPUT Main(INPUT input)
{
...
}
输入点函数负责根据给定的input顶点计算output顶点。例子中的着色器简单的变换input顶点到视图空间和投影空间，设置顶点颜色为红色，并返回结果顶点。首先我们定义sVertexOutput的实例并初始化所有成员为0。
// zero out members of output
sVertexOutput output = (sVertexOutput)0;
然后着色器变换input顶点位置用g_view_proj_matrix变量，使用mul函数。它是一个built-in（内建）函数，实现向量与矩阵相乘，或矩阵与矩阵相乘。我们保存结果变换的向量（在output实例的position成员中）。
// transform to view space and project
output.position = mul(input.position, g_view_proj_matrix);
然后设置output的成员diffuse的颜色为红色：
// set vertex diffuse color to red
output.diffuse = RED;
最后返回结果向量：
return output;
}