HLSL 的基础知识

基础知识很重要，一定要抓牢！

一、数据类型：

HLSL中的数据类型主要有：标准类型、向量、矩阵、和复杂数据类型几大类。

标准数据类型：

标准的数据类型有：bool ,int,half ,float,double.由于某些平台不支持整数值，所以整数可能会用float来模仿。

变量的声明方式和C++差不多一样，就不多说了，强调几个有区别的点：

1.带const类型修饰符的变量，表示这个量是个常量，不可以被渲染代码修改（和C++也是很类似）,这样的变量在声明的时候就需要进行初始化。

2.row_major与col_major修饰符

这类修饰符通常出现在定义矩阵时，房子矩阵类型的前面。用于指定当前声明的矩阵是用列主序还是行主序，列主序，矩阵中的每一列都会单独存储在一个常量寄存器中，行主序相反。

3.static修饰符

带这个修饰符的变量不仅具有类似于C++中的静态变量的功能，还有防止该变量暴露给应用程序的作用，在调用该HLSL文件的程序中不可以访问和更改这个变量。

4.extern修饰符

含义与static相反，一个变量不可以同时声明static和extern两个修饰符类型，程序可以通过SetVertexShaderConstantB函数或者ID3DXConstantTable借口的函数来设置一个extern类型变量，如果没有用修饰符，默认的就是extern修饰。

5.uniform

用该修饰符修饰的变量只能使用API方法来改变，并且只能在两次绘制之间被改变。

6.shared

共享变量，表名该变量可以在不同的效果中被共享。

向量

向量是一种特殊的数据结构，一个响亮可能包含1-4个元素，比如：bool bv//标量 bool1 bv //一维向量 float1 fv//一维向量

float2 fv//二维向量

初始化可以和声明同时进行，如：half2 hv={0.2,0.3};

另一种声明方式是在一个尖括号中指明变量的类型和个数：vector<bool ,1> bv=FALSE;

向量的存取：一个向量最多可以包括4个元素，每个都可以通过两种命名集合来寻址，一种是位置集合，它使用x、y、z另一种是通过颜色集合：r g b a

向量的混合存取：一次读取向量中的两个元素是混合存取，比如：float2 f_2D; float4 pos;

f_2D=pos.xy;

向量的数学运算:乘法是最需注意的，有两种乘法，*表示矩阵之间相乘，用*乘出来的值仍然是一个矩阵，还有一个乘法函数：dot()，点乘，矩阵用点乘运算生成的是一个值，学过矩阵的话，这点应该不难明白。

矩阵

矩阵这个概念大家应该不陌生，用HLSL声明一个矩阵的方法：float4x4 表示4行4列的矩阵，注意是先行后列，double2x4表示2行4列的矩阵.

另一种声明的方式和声明向量的另一种方式很像，在一个尖括号中指定该矩阵的类型和矩阵的行数和列数：matrix<float,2,2>fM={0.0f,0.1f,2.1f,2.2f};

矩阵元素的存取:可以通过"."来取数值.具体的办法由两种，一种是 0基准行列位置法，另一种是 1基准行列位置法，两种基准法就和它的名字一样，起始下标的值不同罢了。_m00 _11表示的同一个元素即矩阵中的第一个元素。

矩阵的混合存取：和向量差不多。比如_m00_m11表示取出来了两个元素

矩阵的数组存取方式:就是用方括号括起来的下标进行存取，比如M是一个矩阵 M[0][0]=M_m00=M_11.注意：矩阵存取不可把用"."的方式和用数组的方式混合起来使用，用数组方式也不能实现混合存取矩阵.

矩阵的数学运算：需要注意的是用*进行存储的话，并不是实现的矩阵的额相乘运算，比如 M3=M1*M2;M3中的第一个元素的值是M1._11*M2_22; 如果要做矩阵的相乘运算的话，需要用mul()函数进行计算。

复杂的数据类型

复杂的数据类型包含：采样器(sampler)、结构体(structure)、渲染器(shader)等等。

1. 采样器

一个采样器包含有采样状态。采样状态指定被采样的纹理，并控制纹理采样期间的纹理过滤。采样一副纹理需要一副纹理、一个采样器（带有采样状态）、一个采样指令。

采样器可以在其初始化的同时初始化其纹理和采样状态：

texture tex0;

sampler2D s_2D=salmpler_state

{

Texture=<tex0>;

MinFilter=Linear;

MagFilter=Linear;

AddressU=Wrap;

AddressV=Wrap;

};

使用上面定义的纹理采样器一副2D的纹理的代码如下:

float2 sample_2D(float2 tex:TEXCOORD0):COLOR

{

return tex2D(s_2D,tex);

}

上面的例子中，使用texture类型变量tex0表示一个纹理对象，使用sampler2D类型和关键字smpler_state声明了一个采样器对象s_2D，这个采样器在大括号内指定了要采样的纹理和相关的采样状态。

注意：如果采样其中没有指定纹理的采样状态，将使用默认的采样状态：纹理过滤选择线性过滤，纹理寻址模式将采用重叠寻址模式。

上面的例子中，采样函数用一个二元的浮点纹理坐标作为输入，并返回一个二元的颜色值，这个是用函数的返回值类型决定的，float2表示返回的数据中含有两个元素的色彩值，它表示了红色和绿色的元素。

HLSL支持4中纹理类型：sampler1D,sampler2D,sampler3D,samplerCUBE。对应的纹理采样函数是：tex1D、tex2D、tex3D、texCUBE，我们看一个3D采样的例子:

texture tex0;

sampler3D s_3D=sample_state

{

texture=<tex0>;

};

float3 sample_3D(float3 tex:TEXCOORD0):COLOR

{return tex3D(s_3D,tex);}

2. 结构体

和C++中的结构体差别不大.

注意：在结构体里面的变量不可以带有范围的关键字修饰符如：static等。

3. 顶点渲染对象

一个vertexshader类型变量代表了一个顶点渲染对象。

4. 像素渲染对象

一个pixelshader类型的变量就是一个像素渲染对象。

5. 纹理

texture类型的变量表示一个纹理对象。这个类型用于在效果中设置一个纹理到设备。

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