Directx11教程(60) tessellation学习(2)

迈克老狼2012 · 发表于 2012-10-25 01:16:28

Directx11教程(60) tessellation学习(2)

“       本教程中，我们开始tessellation编程，共实现了2个程序，第一个tessellation程序，是对一个三角形进行细分操作，第二个程序是对一个四边形进行细分操作，两个程序coding差不多，我们先看第一个程序。
         程序代码是在myTutorialD3D11_53的基础上改出来的，首先就是修改ModelClass,用来画一个三角形。代码主要的改动是Render函数中
  // 设置体元语义，渲染三角形列表.
deviceContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_3_CONTROL_POINT_PATCHLIST);
      以前我们选择的体元语义都是triangle list,在tessellation程序中，不一样了，现在我们的输入虽然还是一个三角形，但它当作patch处理，三个顶点即为patch的三个控制点。
        建立新的TessShaderClass，用来渲染我们细分三角形，该类调用HS,DS shader文件是tess.hs,tess.ds, 上一篇教程中，我们还贴出这两个shader文件的代码。需要注意的是在其它的shader文件中，我们都要加上下面的代码，否则的话，其它物体的渲染可能会出错：
  deviceContext->HSSetShader(NULL, NULL, 0);
deviceContext->DSSetShader(NULL, NULL, 0);
        在GraphicsClass中渲染细分三角形的代码如下，注意为了更好的观察细分后的效果，我们使用线框渲染，而且tessllation 细分因子我们通过const buffer的形式传入到Hull shader中。
    
  m_D3D->ChangeWireFrameMode(true);
m_Model->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
// 用shader渲染
  result = m_TessShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_Model->GetIndexCount(), worldMatrix, viewMatrix, projectionMatrix, tessfactor);
if(!result)
    {
    return false;
    }
  m_D3D->ChangeWireFrameMode(false);

      最后我们再贴一下HS和DS的shader 代码，看看这些代码到底做些什么？
    
       在Hull shader中，我们会定义一个常量函数，这个函数是per patch的，对三角形而言，可以在其中分别定义3条边的tess factor，以及内部tess factor，这些值不同，细分的效果也不一样。在本程序中，我们设置四个tess factor都是一样的值，这个值由const buffer传入。
  // Patch 常量函数，决定tessellation因子，每个patch执行一次，所以是per patch的，不是per 控制点的
ConstantOutputType ColorPatchConstantFunction(InputPatch<HullInputType, 3> inputPatch, uint patchId : SV_PrimitiveID)
{   
    ConstantOutputType output;

    //设置三条边的细分因子
    output.edges[0] = tessellationAmount;
    output.edges[1] = tessellationAmount;
    output.edges[2] = tessellationAmount;
     //设置三角形内的细分因子
    output.inside = tessellationAmount;
      return output;
}
  //注意输入控制点数量要和 IASetPrimitiveTopology()函数中一致
//本例子中，都为3 INPUT_PATCH_SIZE


       下面的shader是per control point执行的，先看看一些函数之前的声明，domain,说的是我们现在细分是啥玩意？三角形，四边形或者线。partitioning决定TS阶段细分算法的选择，下一篇教程我们将尝试修改个参数看看到底对细分结果有什么影响。outputtopology表示细分后的输出语义是逆时针方向三角形，这些拓扑信息会被传输到PA block中去outputcontrolpoints表示输出控制点的数目，也是hull shader被调用的次数。patchconstantfunc指定当前HS中使用的常量函数。
[domain("tri")] //Triangle domain for our shader
[partitioning("integer")] //Partitioning type according to the GUI
[outputtopology("triangle_cw")] //Where the generated triangles should face
[outputcontrolpoints(3)] //Number of times this part of the hull shader will be called for each patch
[patchconstantfunc("ColorPatchConstantFunction")] //The constant hull shader function
  HullOutputType ColorHullShader(InputPatch<HullInputType, 3> patch, uint pointId : SV_OutputControlPointID, uint patchId : SV_PrimitiveID)
{
    HullOutputType output;

    //设置控制点
    output.position = patch[pointId].position;
      // 输出颜色为输入颜色
    output.color = patch[pointId].color;
      return output;
}
      下面是DS的shader代码：

//每个细分后的顶点调用一次
[domain("tri")]
  PixelInputType ColorDomainShader(ConstantOutputType input, float3 uvwCoord : SV_DomainLocation, const OutputPatch<HullOutputType, 3> patch)
{
    float3 vertexPosition;
    PixelInputType output;
 
    对三角形u, v, w表示细分点相对于三个控制点的u,v, w坐标，或者说是重心坐标，我们可以根据这三个值计算出细分点的位置，然后转化为世界坐标系中点，输出颜色也是用三个控制点的颜色根据u, v, w差值得到。
     // Determine the position of the new vertex.
    //Baricentric Interpolation to find each position the generated vertices
    //基于重心坐标的顶点生成
    vertexPosition = uvwCoord.x * patch[0].position + uvwCoord.y * patch[1].position + uvwCoord.z * patch[2].position;
   
  // 计算新的顶点在世界坐标系中的位置
    output.position = mul(float4(vertexPosition, 1.0f), worldMatrix);
    output.position = mul(output.position, viewMatrix);
    output.position = mul(output.position, projectionMatrix);

    //新生成顶点颜色也为各个控制点颜色组合
    output.color = uvwCoord.x * patch[0].color + uvwCoord.y * patch[1].color + uvwCoord.z * patch[2].color;
      return output;
}

  程序执行后的效果如下图所示。我们可以通过上下方向键来改变tess factor的值，从而观察不到不同细分效果。

完整的代码请参考：
  工程文件myTutorialD3D11_54
  代码下载：
  http://files.cnblogs.com/mikewolf2002/d3d1150-58.zip
  http://files.cnblogs.com/mikewolf2002/pictures.zip
   
        第二个程序是四边形的细分，代码大致和三角形细分相同，需要注意的是它的shader代码，对于四边形，它的tess factor有6个，四条边外加两个内部tess factor
        还有对于四边形，其实包括2个u,v坐标，分别表示对于2个控制点的中心坐标，最终细分点的位置是二次线性差值：
      verticalPos1 = lerp(patch[0].position, patch[1].position,uvwCoord.x);
    verticalPos2 = lerp(patch[2].position, patch[3].position,uvwCoord.x);
    vertexPosition =  lerp(verticalPos1,verticalPos2, uvwCoord.y);
  程序执行后的界面如下：

  完整的代码请参考：
  工程文件myTutorialD3D11_55
  代码下载：
  http://files.cnblogs.com/mikewolf2002/d3d1150-58.zip
  http://files.cnblogs.com/mikewolf2002/pictures.zip

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