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任务要求
本篇文章是中国农业大学虚拟现实课程的一次作业内容，需要对五个茶壶模型使用不同的光照进行着色和渲染，然后旋转展示。
本人的代码也是在其他人的代码的基础上修改来的，主要用于服务下一届，没有商业用途，侵删。
原始代码
代码包括CPP文件代码和FX（着色器文件）代码两部分
CPP文件代码
//导入用于创建基于DirectX3D的桌面应用程序的相关库 #include <windows.h> #include <d3d11.h> #include <d3dx11.h> #include <d3dcompiler.h> #include <xnamath.h> #include "resource.h" //导入其他的库文件 #include <cimport.h> #include <scene.h> #include <stdio.h> #include <postprocess.h> #include <vector> //定义一个“简单顶点”结构体，包含位置和法线两个向量 struct SimpleVertex { XMFLOAT3 Pos; //用于记录顶点位置的三维向量 XMFLOAT3 Normal; //用于记录顶点法线的三维向量（用于计算光照和渲染） }; //定义一个常量缓冲器结构体，用于传递常量数据给着色器 struct ConstantBuffer { XMMATRIX mWorld; //定义世界矩阵 XMMATRIX mView; //定义视图矩阵 XMMATRIX mProjection; //定义投影矩阵 XMFLOAT4 vLightDir; //定义光源方向 XMFLOAT4 vLightColor; //定义光源颜色 XMFLOAT4 vOutputColor; //定义环境光的颜色 XMFLOAT4 objectColor; //定义光谱反射率（物体自身的颜色） XMFLOAT4 hightLightColor; //定义光谱反射率（高光颜色） XMFLOAT4 eye; //定义观察位置 }; //全局变量定义部分（初始化部分就是分别对这里的每一个变量进行初始化） HINSTANCE g_hInst = NULL; //程序实例句柄 HWND g_hWnd = NULL; //创建的窗口 D3D_DRIVER_TYPE g_driverType = D3D_DRIVER_TYPE_NULL; //驱动器类型 D3D_FEATURE_LEVEL g_featureLevel = D3D_FEATURE_LEVEL_11_0; //DirectX3D的特性级别 ID3D11Device* g_pd3dDevice = NULL; //DirectX3D设备类型 ID3D11DeviceContext* g_pImmediateContext = NULL; //设备的上下文 IDXGISwapChain* g_pSwapChain = NULL; //交换链 ID3D11RenderTargetView* g_pRenderTargetView = NULL; //渲染目标视图 ID3D11Texture2D* g_pDepthStencil = NULL; //深度模板纹理 ID3D11DepthStencilView* g_pDepthStencilView = NULL; //深度模板视图 ID3D11VertexShader* g_pVertexShader = NULL; //顶点着色器 ID3D11PixelShader* g_pPixelShader = NULL; //像素着色器 ID3D11PixelShader* g_pPixelShaderSolid = NULL; //另一个像素着色器 ID3D11PixelShader** g_pPixelSh = new ID3D11PixelShader * [5]; //本次作业中指向五种像素着色器指针的指针 ID3D11InputLayout* g_pVertexLayout = NULL; //顶点布局方式 ID3D11Buffer* g_pVertexBuffer = NULL; //顶点缓冲区 ID3D11Buffer* g_pIndexBuffer = NULL; //索引缓冲区 ID3D11Buffer* g_pConstantBuffer = NULL; //常量缓冲区 XMMATRIX g_World; //世界矩阵 XMMATRIX g_View; //视角矩阵 XMMATRIX g_Projection; //投影矩阵 ID3D11ShaderResourceView* g_pTextureRV = NULL; ID3D11SamplerState* g_pSamplerLinear = NULL; //自定义的全局变量 unsigned int numVerticeTotal = 0; //记录导入的模型的顶点总数 unsigned int faceNum = 0; //记录导入的模型的面的总数 //函数的前向引用声明 HRESULT InitWindow(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow); //用于初始化窗口的函数 HRESULT InitDevice(void); //用于初始化设备的函数 void CleanupDevice(void); //用于清空设备资源的函数 LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM); //窗口消息处理函数 void Render(void); //用于进行渲染的函数 //Windows图形应用程序的入口点，相当于命令行程序的main函数 int WINAPI wWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPWSTR lpCmdLine, int nCmdShow) { //告诉编译器在编译过程中忽视函数中传入的两个参数，不要产生警告（这两个参数通常都不被使用） UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance); UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine); //尝试初始化一个窗口（传入的参数是程序实例句柄和窗口的显示状态，如果初始化失败则函数退出 if (FAILED(InitWindow(hInstance, nCmdShow))) return 0; //尝试初始化应用程序的DirectX3D图形设备，如果初始化失败则清理设备资源并函数退出 if (FAILED(InitDevice())) { //清理和释放图形设备的资源 CleanupDevice(); return 0; } //主消息循环部分 MSG msg = { 0 }; //只有收到退出消息之后程序才会退出 while (WM_QUIT != msg.message) { //检查消息队列中是否有消息存在，如果有消息则处理这些消息 if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } //如果没有消息，则进行场景渲染 else { Render(); } } //清理和释放图形设备的资源 CleanupDevice(); //返回应用程序的退出状态码 return (int)msg.wParam; } //用于初始化一个窗口的函数 HRESULT InitWindow(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow) { //注册一个对各项属性进行了设置的窗口类 WNDCLASSEX wcex; wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX); //【通常的设置】 wcex.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; //窗口类的样式设置（窗口尺寸发生改变时进行重新绘制） wcex.lpfnWndProc = WndProc; //设置处理窗口类消息的函数（WndProc） wcex.cbClsExtra = 0; //【通常的设置】 wcex.cbWndExtra = 0; //【通常的设置】 wcex.hInstance = hInstance; //设置窗口类的应用程序句柄 wcex.hIcon = LoadIcon(hInstance, (LPCTSTR)IDC_TUTORIAL1); //设置窗口类的图标 wcex.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW); //【通常的设置】 wcex.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1); //【通常的设置】 wcex.lpszMenuName = NULL; //设置窗口的 wcex.lpszClassName = L"TutorialWindowClass"; //设置窗口类的名称 wcex.hIconSm = LoadIcon(wcex.hInstance, (LPCTSTR)IDC_TUTORIAL1); //设置窗口类的图标 //根据上述的设置注册一个窗口类，如果失败则返回错误信息 if (!RegisterClassEx(&wcex)) return E_FAIL; //根据注册的窗口类创建一个窗口 g_hInst = hInstance; //设置窗口的初始位置和大小 RECT rc = { 0, 0, 1500, 1000 }; //根据给定的窗口位置和大小调整窗口（另外两个参数是窗口的样式和是否有菜单栏） AdjustWindowRect(&rc, WS_OVERLAPPEDWINDOW, FALSE); //创建一个窗口（可以设置窗口的标题） g_hWnd = CreateWindow(L"TutorialWindowClass", L"Lighting and coloring of three-dimensional objects 计算机201 旷欣然", WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, rc.right - rc.left, rc.bottom - rc.top, NULL, NULL, hInstance, NULL); //如果创建窗体失败，则返回失败信息 if (!g_hWnd) return E_FAIL; //根据指定的显示方式显示窗口 ShowWindow(g_hWnd, nCmdShow); return S_OK; } //编译着色器代码的辅助函数 HRESULT CompileShaderFromFile(WCHAR* szFileName, LPCSTR szEntryPoint, LPCSTR szShaderModel, ID3DBlob** ppBlobOut) { HRESULT hr = S_OK; DWORD dwShaderFlags = D3DCOMPILE_ENABLE_STRICTNESS; #if defined( DEBUG ) || defined( _DEBUG ) // Set the D3DCOMPILE_DEBUG flag to embed debug information in the shaders. // Setting this flag improves the shader debugging experience, but still allows // the shaders to be optimized and to run exactly the way they will run in // the release configuration of this program. dwShaderFlags |= D3DCOMPILE_DEBUG; #endif ID3DBlob* pErrorBlob; hr = D3DX11CompileFromFile(szFileName, NULL, NULL, szEntryPoint, szShaderModel, dwShaderFlags, 0, NULL, ppBlobOut, &pErrorBlob, NULL); if (FAILED(hr)) { if (pErrorBlob != NULL) OutputDebugStringA((char*)pErrorBlob->GetBufferPointer()); if (pErrorBlob) pErrorBlob->Release(); return hr; } if (pErrorBlob) pErrorBlob->Release(); return S_OK; } //自定义的用于导入指定的模型文件的函数 const struct aiScene* load_obj(char* path) { //借助Assimp库中的函数以高质量导入指定路径的模型文件 const aiScene* scene = aiImportFile(path, aiProcessPreset_TargetRealtime_MaxQuality); //遍历模型的每一个网格，累加每个网格的顶点总数和面数并通过全局变量存储 for (unsigned int i = 0; i < scene->mNumMeshes; i++) { numVerticeTotal += scene->mMeshes[i]->mNumVertices; faceNum += scene->mMeshes[i]->mNumFaces; } //将导入模型文件的结果返回 return scene; } //用于初始化DirectX3D设备并创建交换链的函数 HRESULT InitDevice(void) { //借助于Assimp模块和自定义的函数导入茶壶文件 const struct aiScene* teapot = NULL; teapot = load_obj("teapot2.obj"); HRESULT hr = S_OK; //获取客户窗口区的尺寸并记录宽度和高度 RECT rc; GetClientRect(g_hWnd, &rc); UINT width = rc.right - rc.left; UINT height = rc.bottom - rc.top; //条件预编译指令：程序在调试模式下则在创建设备时创建调试功能，从而从调试器中获取调用和调试信息 UINT createDeviceFlags = 0; #ifdef _DEBUG createDeviceFlags |= D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG; #endif //通过数组存储不同的DirectX3D设备的类型并记录数组大小 D3D_DRIVER_TYPE driverTypes[] = { D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE, //显卡的硬件驱动器（通常具有最好的性能） D3D_DRIVER_TYPE_WARP, //软件驱动器（性能较低） D3D_DRIVER_TYPE_REFERENCE, //参考驱动器（用于调试和开发的过程） }; UINT numDriverTypes = ARRAYSIZE(driverTypes); //通过数组存储DirectX3D不同的特性级别并记录数组的大小 D3D_FEATURE_LEVEL featureLevels[] = { D3D_FEATURE_LEVEL_11_0, //DirectX3D 11.0特性级别，通常具有最好的性能 D3D_FEATURE_LEVEL_10_1, //DirectX3D 10.1特性级别，一些功能受到限制 D3D_FEATURE_LEVEL_10_0, //DirectX3D 10.0特性级别，更低的硬件要求和功能 }; UINT numFeatureLevels = ARRAYSIZE(featureLevels); //设置一个交换链的属性和配置 DXGI_SWAP_CHAIN_DESC sd; ZeroMemory(&sd, sizeof(sd)); //初始清空操作，确保变量都被正确初始化 sd.BufferCount = 1; //设置不使用双缓冲区（一般都会使用前缓冲区和后缓冲区） sd.BufferDesc.Width = width; //设置交换链的宽度 sd.BufferDesc.Height = height; //设置交换链的高度 sd.BufferDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM; //设置交换链缓冲区的格式 sd.BufferDesc.RefreshRate.Numerator = 60; //设置刷新率的分母 sd.BufferDesc.RefreshRate.Denominator = 1; //设置刷新率的分子（与上面的分母组合，就是屏幕的刷新率为60Hz） sd.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT; //设置缓冲区的用途是渲染目标 sd.OutputWindow = g_hWnd; //设置呈现的窗口句柄（为全局窗口句柄） sd.SampleDesc.Count = 1; //设置不使用多重采样 sd.SampleDesc.Quality = 0; //【不使用多重采样的正常设置】 sd.Windowed = TRUE; //设置交换链在窗口模式下运行 //通过循环尝试不同的驱动器类型，从而确定能够成功创建设备和交换链 for (UINT driverTypeIndex = 0; driverTypeIndex < numDriverTypes; driverTypeIndex++) { //使用全局变量记录当前迭代的驱动器类型 g_driverType = driverTypes[driverTypeIndex]; //根据指定的驱动器类型和DirectX3D的版本尝试创建驱动器 hr = D3D11CreateDeviceAndSwapChain(NULL, g_driverType, NULL, createDeviceFlags, featureLevels, numFeatureLevels, D3D11_SDK_VERSION, &sd, &g_pSwapChain, &g_pd3dDevice, &g_featureLevel, &g_pImmediateContext); //如果创建成功则提前退出循环 if (SUCCEEDED(hr)) break; } //如果创建失败则返回错误信息 if (FAILED(hr)) return hr; //创建渲染目标视图（需要后缓冲区中的纹理数据） ID3D11Texture2D* pBackBuffer = NULL; //尝试获取后缓冲区的纹理数据，获取失败则返回提示信息 hr = g_pSwapChain->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Texture2D), (LPVOID*)&pBackBuffer); if (FAILED(hr)) return hr; //尝试创建一个目标视图并将其与后缓冲区的纹理相关联 hr = g_pd3dDevice->CreateRenderTargetView(pBackBuffer, NULL, &g_pRenderTargetView); //创建完成后则释放后缓冲区的数据防止内存泄露 pBackBuffer->Release(); if (FAILED(hr)) return hr; //创建深度模板纹理并对其相关属性进行设置 D3D11_TEXTURE2D_DESC descDepth; ZeroMemory(&descDepth, sizeof(descDepth)); //清空改变量的缓冲区内容防止出错 descDepth.Width = width; //设置宽度 descDepth.Height = height; //设置高度 descDepth.MipLevels = 1; //表示不使用纹理数组 descDepth.ArraySize = 1; //表示不使用纹理数组 descDepth.Format = DXGI_FORMAT_D24_UNORM_S8_UINT; //设置纹理格式 descDepth.SampleDesc.Count = 1; //不使用多重采样 descDepth.SampleDesc.Quality = 0; //不使用多重采样的默认设置 descDepth.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT; //设置纹理用途（被GPU读写） descDepth.BindFlags = D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL; //设置绑定标志 descDepth.CPUAccessFlags = 0; //设置CPU不允许访问纹理 descDepth.MiscFlags = 0; //不设置其他标志 //尝试创建一个深度模板纹理 hr = g_pd3dDevice->CreateTexture2D(&descDepth, NULL, &g_pDepthStencil); if (FAILED(hr)) return hr; //创建深度模板视图并将其与渲染目标相关联 D3D11_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC descDSV; ZeroMemory(&descDSV, sizeof(descDSV)); //将结构体的内容初始化为0确保每一个字段都被正常初始化 descDSV.Format = descDepth.Format; //将深度模板视图的格式设置为与深度模板纹理相同的格式 descDSV.ViewDimension = D3D11_DSV_DIMENSION_TEXTURE2D; //设置视图维度（2D视图） descDSV.Texture2D.MipSlice = 0; //【通常设置】 //创建深度模板视图并将其与渲染目标相关联 hr = g_pd3dDevice->CreateDepthStencilView(g_pDepthStencil, &descDSV, &g_pDepthStencilView); //如果创建失败则返回错误信息 if (FAILED(hr)) return hr; //将渲染目标视图和深度模板视图设置为当前的渲染目标（意味着渲染操作将绘制到这些视图中） g_pImmediateContext->OMSetRenderTargets(1, &g_pRenderTargetView, g_pDepthStencilView); //设置视口（用于确定渲染目标的可见区域的矩形） D3D11_VIEWPORT vp; vp.Width = (FLOAT)width; //设置视口的宽度（与客户区的宽度匹配） vp.Height = (FLOAT)height; //设置高度（与客户区的高度匹配） vp.MinDepth = 0.0f; //设置深度范围为0.0f-1.0f vp.MaxDepth = 1.0f; vp.TopLeftX = 0; //【通常设置】 vp.TopLeftY = 0; //【通常设置】 //将配置好的视口设置为当前渲染上下文的视口 g_pImmediateContext->RSSetViewports(1, &vp); //编译顶点着色器 ID3DBlob* pVSBlob = NULL; //接收编译完成的着色器代码 //对顶点着色器进行编译（传入的参数分别是着色器文件路径、入口点名称、着色器模型版本、保存的指针） hr = CompileShaderFromFile(L"Test4.fx", "VS", "vs_4_0", &pVSBlob); //如果编译过程出错，则通过消息框输出提示信息 if (FAILED(hr)) { MessageBox(NULL, L"啊哦，您所提供的FX文件路径好像不正确呢！请给出正确的文件路径", L"Error", MB_OK); return hr; } //根据顶点着色器代码的编译结果创建一个顶点着色器对象 hr = g_pd3dDevice->CreateVertexShader(pVSBlob->GetBufferPointer(), pVSBlob->GetBufferSize(), NULL, &g_pVertexShader); //如果创建失败则会将之前的顶点着色器编译结果释放并返回 if (FAILED(hr)) { pVSBlob->Release(); return hr; } //定义输入布局（描述顶点数据的组织方式：由位置、法线和纹理三部分组成） D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] = { { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }, { "NORMAL", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }, { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }, }; //获取输入布局数组的元素数量 UINT numElements = ARRAYSIZE(layout); //根据上面的定义的输入布局创建输入布局 hr = g_pd3dDevice->CreateInputLayout(layout, numElements, pVSBlob->GetBufferPointer(), pVSBlob->GetBufferSize(), &g_pVertexLayout); //释放已经不需要使用的顶点着色器编译结果 pVSBlob->Release(); //如果创建失败则返回失败代码 if (FAILED(hr)) return hr; //根据创建的输入布局进行设置（确保顶点数据按照正确的格式传递给顶点着色器） g_pImmediateContext->IASetInputLayout(g_pVertexLayout); //编译像素着色器文件 ID3DBlob* pPSBlob = NULL; hr = CompileShaderFromFile(L"Test4.fx", "PS", "ps_4_0", &pPSBlob); //编译失败则通过错误框给出提示 if (FAILED(hr)) { MessageBox(NULL, L"啊哦，您所提供的FX文件路径好像不正确呢！请给出正确的文件路径", L"Error", MB_OK); return hr; } //根据像素着色器的编译结果创建像素着色器 hr = g_pd3dDevice->CreatePixelShader(pPSBlob->GetBufferPointer(), pPSBlob->GetBufferSize(), NULL, &g_pPixelShader); //将已经不需要使用的像素着色器编译结果释放 pPSBlob->Release(); //如果出错则给出错误代码 if (FAILED(hr)) return hr; //编译另一个像素着色器（在同一个文件中）用于进行五种光照的展示 pPSBlob = NULL; hr = CompileShaderFromFile(L"Test4.fx", "PSSolid", "ps_4_0", &pPSBlob); if (FAILED(hr)) { MessageBox(NULL, L"啊哦，您所提供的FX文件路径好像不正确呢！请给出正确的文件路径.", L"Error", MB_OK); return hr; } //根据编译结果创建另一个像素着色器 hr = g_pd3dDevice->CreatePixelShader(pPSBlob->GetBufferPointer(), pPSBlob->GetBufferSize(), NULL, &g_pPixelShaderSolid); //释放已经不需要使用了的编译结果 pPSBlob->Release(); if (FAILED(hr)) return hr; //使用STL向量存储五种类型的光照 std::vector<LPCSTR> shaders{ "PSAmbient","PSLambertian","PSBlinn","PSToon","PSTexture" }; //分别对五种不同的光照类型做初始化 for (size_t i = 0; i < 5; i++) { //对着色器文件种当前编号的对应的光照进行编译 pPSBlob = NULL; hr = CompileShaderFromFile(L"Test4.fx", shaders[i], "ps_4_0", &pPSBlob); //如果编译失败则给出错误提示信息 if (FAILED(hr)) { MessageBox(NULL, L"啊哦，您所提供的FX文件路径好像不正确呢！请给出正确的文件路径C.", L"Error", MB_OK); return hr; } //根据编译好的结果创建对应的像素着色器 hr = g_pd3dDevice->CreatePixelShader(pPSBlob->GetBufferPointer(), pPSBlob->GetBufferSize(), NULL, &g_pPixelSh[i]); //释放像素着色器的编译结果防止内存泄露 pPSBlob->Release(); if (FAILED(hr)) return hr; } //创建一个长度为茶壶的顶点总数的数组 SimpleVertex* vertices = new SimpleVertex[numVerticeTotal]; int index = 0; //遍历茶壶文件的所有网格并将茶壶的大小进行缩放（不然图中无法展示五个茶壶） for (unsigned int i = 0; i < teapot->mNumMeshes; i++) { auto pMesh = teapot->mMeshes[i]; for (unsigned int j = 0; j < pMesh->mNumVertices; j++) { //修改网格的大小（进行缩放） float x = pMesh->mVertices[j].x * 0.4; float y = pMesh->mVertices[j].y * 0.4; float z = pMesh->mVertices[j].z * 0.4; //调整法线的方向（用于调整光照效果） float a = pMesh->mNormals[j].x * 0.3; float b = pMesh->mNormals[j].y * 0.3; float c = pMesh->mNormals[j].z * 0.3; //存储缩放后的顶点位置和法线 vertices[index++] = { XMFLOAT3(x,y,z), XMFLOAT3(a,b,c) }; } } //创建顶点缓冲区用于存储顶点数据 D3D11_BUFFER_DESC bd; ZeroMemory(&bd, sizeof(bd)); //清空内存用于初始化 bd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT; //设置缓冲区的用途（GPU读写） bd.ByteWidth = sizeof(SimpleVertex) * numVerticeTotal; //设置缓冲区的字节宽度 bd.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER; //设置缓冲区的绑定标志 bd.CPUAccessFlags = 0; //设置CPU不可访问缓冲区 //创建初始化顶点缓冲区所用的数据 D3D11_SUBRESOURCE_DATA InitData; ZeroMemory(&InitData, sizeof(InitData)); //清空内存用于初始化 InitData.pSysMem = vertices; //使用vertices数组中的内容初始化缓冲区 //指定顶点缓冲区指针、初始化的数据和设备来创建顶点缓冲区 hr = g_pd3dDevice->CreateBuffer(&bd, &InitData, &g_pVertexBuffer); if (FAILED(hr)) return hr; //设置顶点缓冲区 UINT stride = sizeof(SimpleVertex); UINT offset = 0; //根据指定的设置设置顶点缓冲区 g_pImmediateContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &g_pVertexBuffer, &stride, &offset); //创建索引缓冲区 //由于每个三角形有三个点，因此索引数量是三角形的数量的三倍 WORD* indices = new WORD[faceNum * 3]; unsigned int pos = 0; unsigned int meshPos = 0; for (int i = 0; i < teapot->mNumMeshes; i++) { for (int j = 0; j < teapot->mMeshes[i]->mNumFaces; j++) { struct aiFace face = teapot->mMeshes[i]->mFaces[j]; for (int k = 0; k < face.mNumIndices; k++) { int index = face.mIndices[k]; indices[pos++] = index + meshPos; } } meshPos += teapot->mMeshes[i]->mNumVertices; } //对索引缓冲区进行设置 bd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT; //设置用途为在GPU上进行读写 bd.ByteWidth = sizeof(WORD) * faceNum * 3; //设置缓冲区的字节宽度 bd.BindFlags = D3D11_BIND_INDEX_BUFFER; //设置缓冲区标志 bd.CPUAccessFlags = 0; //设置CPU不可访问 InitData.pSysMem = indices; //使用上面的indices数组初始化缓冲区 //根据上述的索引缓冲区设置创建一个索引缓冲区 hr = g_pd3dDevice->CreateBuffer(&bd, &InitData, &g_pIndexBuffer); if (FAILED(hr)) return hr; //将创建好的索引缓冲区绑定到输入装配阶段 g_pImmediateContext->IASetIndexBuffer(g_pIndexBuffer, DXGI_FORMAT_R16_UINT, 0); //设置图元拓扑类型为三角形列表 g_pImmediateContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST); //创建常量缓冲区（相关的设置和前面的缓冲区设置相同） bd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT; bd.ByteWidth = sizeof(ConstantBuffer); bd.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER; bd.CPUAccessFlags = 0; hr = g_pd3dDevice->CreateBuffer(&bd, NULL, &g_pConstantBuffer); if (FAILED(hr)) return hr; //创建着色器资源视图，将教学平台提供的tile_wood图像加载到设备中以便在渲染中使用 hr = D3DX11CreateShaderResourceViewFromFile(g_pd3dDevice, L"tile_wood.jpg", NULL, NULL, &g_pTextureRV, NULL); if (FAILED(hr)) return hr; //创建一个采样器状态，确定如何从纹理图像中获取颜色样本进行渲染 D3D11_SAMPLER_DESC sampDesc; ZeroMemory(&sampDesc, sizeof(sampDesc)); sampDesc.Filter = D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_LINEAR; sampDesc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP; sampDesc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP; sampDesc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP; sampDesc.ComparisonFunc = D3D11_COMPARISON_NEVER; sampDesc.MinLOD = 0; sampDesc.MaxLOD = D3D11_FLOAT32_MAX; hr = g_pd3dDevice->CreateSamplerState(&sampDesc, &g_pSamplerLinear); if (FAILED(hr)) return hr; //初始化世界矩阵 g_World = XMMatrixIdentity(); //初始化视角矩阵（也就是人的观察位置） XMVECTOR Eye = XMVectorSet(0.0f, 4.0f, -10.0f, 0.0f); XMVECTOR At = XMVectorSet(0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f); XMVECTOR Up = XMVectorSet(0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f); g_View = XMMatrixLookAtLH(Eye, At, Up); //初始化投影矩阵 g_Projection = XMMatrixPerspectiveFovLH(XM_PIDIV4, width / (FLOAT)height, 0.01f, 100.0f); return S_OK; } //清理已经创建的设备的函数 inline void CleanupDevice(void) { if (g_pImmediateContext) g_pImmediateContext->ClearState(); if (g_pConstantBuffer) g_pConstantBuffer->Release(); if (g_pVertexBuffer) g_pVertexBuffer->Release(); if (g_pIndexBuffer) g_pIndexBuffer->Release(); if (g_pVertexLayout) g_pVertexLayout->Release(); if (g_pVertexShader) g_pVertexShader->Release(); if (g_pPixelShaderSolid) g_pPixelShaderSolid->Release(); if (g_pPixelShader) g_pPixelShader->Release(); if (g_pDepthStencil) g_pDepthStencil->Release(); if (g_pDepthStencilView) g_pDepthStencilView->Release(); if (g_pRenderTargetView) g_pRenderTargetView->Release(); if (g_pSwapChain) g_pSwapChain->Release(); if (g_pImmediateContext) g_pImmediateContext->Release(); if (g_pd3dDevice) g_pd3dDevice->Release(); } //处理窗口消息的函数（传入的参数包括窗口、消息类型和附加参数） LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) { PAINTSTRUCT ps; HDC hdc; //根据消息类型进行对应的操作 switch (message) { //重绘窗口内容 case WM_PAINT: hdc = BeginPaint(hWnd, &ps); EndPaint(hWnd, &ps); break; //窗口关闭 case WM_DESTROY: PostQuitMessage(0); break; //其他类型消息：调用默认的窗口消息处理函数 default: return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam); } return 0; } //对一帧图像进行渲染的函数 void Render(void) { //更新时间 static float t = 0.0f; //对于参考类型的设备，以固定的速度旋转 if (g_driverType == D3D_DRIVER_TYPE_REFERENCE) { t += (float)XM_PI * 0.0125f; } //对于其他类型的设备，时间的修改是根据当前获取的时间进行的 else { static DWORD dwTimeStart = 0; DWORD dwTimeCur = GetTickCount(); if (dwTimeStart == 0) dwTimeStart = dwTimeCur; t = (dwTimeCur - dwTimeStart) / 1200.0f; } //绕着原点进行旋转 g_World = XMMatrixRotationY(t); //设置背景颜色 float ClearColor[4] = { 0.25f, 0.25f, 0.25f, 1.0f }; g_pImmediateContext->ClearRenderTargetView(g_pRenderTargetView, ClearColor); //清空深度缓冲区的内容准备进行深度测试 g_pImmediateContext->ClearDepthStencilView(g_pDepthStencilView, D3D11_CLEAR_DEPTH, 1.0f, 0); //创建一个常量缓冲区用于将新的信息传递到着色器（包括三种矩阵、视角和光照效果） ConstantBuffer cb1; cb1.mWorld = XMMatrixTranspose(g_World); cb1.mView = XMMatrixTranspose(g_View); cb1.mProjection = XMMatrixTranspose(g_Projection); cb1.vLightDir = XMFLOAT4(-1.0f, 1.0f, -1.5f, 1.0f); cb1.vLightColor = XMFLOAT4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); cb1.vOutputColor = XMFLOAT4(0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f); cb1.objectColor = XMFLOAT4(0.8f, 1.0f, 0.8f, 1.0f); cb1.hightLightColor = XMFLOAT4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); cb1.eye = XMFLOAT4(0.0f, 4.0f, -10.0f, 1.0f); //更新全局变量中的常量缓冲区 g_pImmediateContext->UpdateSubresource(g_pConstantBuffer, 0, NULL, &cb1, 0, 0); //对五个茶壶模型分别进行渲染（通过迭代的方法） for (size_t i = 0; i < 5; i++) { cb1.mWorld = XMMatrixTranspose(g_World * XMMatrixTranslation(-4.0f + i * 2, 0.0f, 0.0f)); g_pImmediateContext->UpdateSubresource(g_pConstantBuffer, 0, NULL, &cb1, 0, 0); g_pImmediateContext->VSSetShader(g_pVertexShader, NULL, 0); g_pImmediateContext->VSSetConstantBuffers(0, 1, &g_pConstantBuffer); g_pImmediateContext->PSSetShader(g_pPixelSh[i], NULL, 0); g_pImmediateContext->PSSetConstantBuffers(0, 1, &g_pConstantBuffer); g_pImmediateContext->PSSetShaderResources(0, 1, &g_pTextureRV); g_pImmediateContext->PSSetSamplers(0, 1, &g_pSamplerLinear); g_pImmediateContext->DrawIndexed(faceNum * 3, 0, 0); } //将后台缓冲区的内容呈现到前台缓冲区（屏幕）来展示渲染结果 g_pSwapChain->Present(0, 0); } 着色器文件代码
Texture2D txDiffuse : register(t0); SamplerState samLinear : register(s0); cbuffer ConstantBuffer : register(b0) { matrix World; matrix View; matrix Projection; float4 vLightDir; float4 vLightColor; float4 vOutputColor; float4 objectColor; float4 hightLightColor; float4 eye; } //顶点着色器输入数据格式 struct VS_INPUT { float4 Pos : POSITION; float3 Norm : NORMAL; float2 Tex : TEXCOORD0; }; //像素着色器输入数据格式 struct PS_INPUT { float4 Pos : SV_POSITION; float3 Norm : NORMAL; float4 Pos_world : Position; float2 Tex : TEXCOORD0; }; //顶点着色器函数 PS_INPUT VS(VS_INPUT input) { PS_INPUT output = (PS_INPUT)0; output.Pos = mul(input.Pos, World); output.Pos_world = output.Pos; output.Pos = mul(output.Pos, View); output.Pos = mul(output.Pos, Projection); output.Norm = mul(input.Norm, World); output.Tex = input.Tex; return output; } //原始的像素着色器函数 float4 PS(PS_INPUT input) : SV_Target { float4 finalColor = 0; //do NdotL lighting for 2 lights for (int i = 0; i < 2; i++) { finalColor += saturate(dot((float3)vLightDir[i],input.Norm) * vLightColor[i]); } finalColor.a = 1; return finalColor; } //固定颜色像素着色器 float4 PSSolid(PS_INPUT input) : SV_Target { return vOutputColor; } //环境光着色器 float4 PSAmbient(PS_INPUT input) : SV_Target { return vOutputColor; } //漫反射光照着色器 float4 PSLambertian(PS_INPUT input) : SV_Target { return saturate(objectColor * vLightColor * max(0, dot(input.Norm,vLightDir))) + vOutputColor; } //Blinn-Phong光照着色器 float4 PSBlinn(PS_INPUT input) : SV_Target { float4 posLight = normalize(vLightDir - input.Pos_world); float4 posView = normalize(eye - input.Pos_world); float4 h = posLight + posView; float4 b = normalize(h); return saturate(hightLightColor * objectColor * pow(max(0, dot(input.Norm, b)), 0.9)) + PSLambertian(input); } //卡通渲染着色器 float4 PSToon(PS_INPUT input) : SV_Target { float a = max(0, dot(input.Norm, vLightDir)); float4 L1 = float4(0.1f, 0.2f, 0.1f, 0.0f); float4 L2 = float4(0.2f, 0.4f, 0.2f, 0.0f); float4 L3 = float4(0.4f, 0.6f, 0.4f, 0.0f); float4 L4 = float4(0.6f, 0.8f, 0.6f, 0.0f); float TH1 = 0.2; float TH2 = 0.4; float TH3 = 0.6; float TH4 = 1; if (a < TH1) return L1; if (a >= TH1 && a < TH2) return L2; if (a >= TH2 && a < TH3) return L3; if (a >= TH3 && a < TH4) return L4; return 0; } //纹理映射着色器 float4 PSTexture(PS_INPUT input) : SV_Target { return txDiffuse.Sample(samLinear, input.Tex) * vLightColor * max(0, dot(input.Norm, vLightDir)); } 效果展示
