DirectX12 3D 初始化

曾经终败给现在 2022-01-06 05:13 310阅读 0赞

### 1.创建设备 ###

设备代表显示适配器（如显卡）。设备即可以检测系统对功能的支持情况，又能创建其他接口对象（如资源，视图，命令列表）。

//创建设备
    HRESULT hardwareResult = D3D12CreateDevice(
    	nullptr,                      // 创建设备时用的显示适配器，nullptr表示使用主显示适配器
    	D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,       // 应用程序需要硬件支持的最低功能级别
    	IID_PPV_ARGS(&md3dDevice));   // 返回创建的D3D设备

### 2.创建围栏并获取描述符的大小 ###

围栏用于GPU/CPU的同步。

md3dDevice->CreateFence(
            0,                      //标识围栏点的整数，初始为0，标记新的围栏点时就将它加1
    		D3D12_FENCE_FLAG_NONE,
    		IID_PPV_ARGS(&mFence)
            );

使用描述符时，需要了解它们的大小。

//RTV（渲染目标视图）的大小
    mRtvDescriptorSize = md3dDevice->GetDescriptorHandleIncrementSize(D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_RTV);
    //DSV（深度/模板视图）的大小
    mDsvDescriptorSize = md3dDevice->GetDescriptorHandleIncrementSize(D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_DSV);
    //CBV_SRV_UAV(常量缓冲视图,着色器资源视图,无序访问视图)的大小
    mCbvSrvUavDescriptorSize = md3dDevice->GetDescriptorHandleIncrementSize(D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV);

### 3.检测对4X MSAA 质量级别的支持 ###

检测对多重采样 MSAA（MultiSample Anti-Aliasing）的支持情况。

D3D12_FEATURE_DATA_MULTISAMPLE_QUALITY_LEVELS msQualityLevels;
    msQualityLevels.Format = mBackBufferFormat;            //纹理格式
    msQualityLevels.SampleCount = 4;                       //采样数量
    msQualityLevels.Flags = D3D12_MULTISAMPLE_QUALITY_LEVELS_FLAG_NONE; //多重采样支持的标志
    msQualityLevels.NumQualityLevels = 0;                    //图像质量级别
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CheckFeatureSupport(
    	D3D12_FEATURE_MULTISAMPLE_QUALITY_LEVELS,    //检测对多重采样
    	&msQualityLevels,                            //对多重采样功能的支持信息。兼有输入输出属性，输出信息为图像质量级别
    	sizeof(msQualityLevels)));                   //数据结构的大小
    
    m4xMsaaQuality = msQualityLevels.NumQualityLevels;

### 4.创建命令列表和命令队列 ###

//队列描述
    D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC queueDesc = {};
    queueDesc.Type = D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT;
    queueDesc.Flags = D3D12_COMMAND_QUEUE_FLAG_NONE;
    //创建队列
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CreateCommandQueue(&queueDesc, IID_PPV_ARGS(&mCommandQueue)));
    //创建命令分配器（命令列表里的命令，实际上是存储在与之关联的命令分配器里）
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CreateCommandAllocator(
    	D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT,                      //命令列表的类型，存储的是GPU可以直接执行的命令
    	IID_PPV_ARGS(mDirectCmdListAlloc.GetAddressOf())));  //指向命令分配器的指针
    //创建命令列表
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CreateCommandList(
    	0,                                            //0表示系统仅有一个GPU
    	D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT,               //命令列表的类型，存储的是GPU可以直接执行的命令
    	mDirectCmdListAlloc.Get(),                   // 相关联命令分配器
    	nullptr,                                     // 初始化流水线状态对象
    	IID_PPV_ARGS(mCommandList.GetAddressOf())));  //指向命令列表的指针  
    //将命令列表置于关闭状态。因为第一次引用命令列表时，要对它重置，而在调用重置方法之前又需要先将其关闭。
    mCommandList->Close();

### 5.描述并创建交换链 ###

//交换链描述
    DXGI_SWAP_CHAIN_DESC sd;                        //BufferDesc描述待创建后台缓冲区的属性
    sd.BufferDesc.Width = mClientWidth;             //缓冲区分辨率宽度
    sd.BufferDesc.Height = mClientHeight;           //缓冲区分辨率高度
    sd.BufferDesc.RefreshRate.Numerator = 60;       //刷新频率
    sd.BufferDesc.RefreshRate.Denominator = 1;
    sd.BufferDesc.Format = mBackBufferFormat;         //缓冲区的显示格式   
    sd.BufferDesc.ScanlineOrdering = DXGI_MODE_SCANLINE_ORDER_UNSPECIFIED;  //逐行扫描vs隔行扫描
    sd.BufferDesc.Scaling = DXGI_MODE_SCALING_UNSPECIFIED;                  //图像如何相对于屏幕进行拉伸
    sd.SampleDesc.Count = m4xMsaaState ? 4 : 1;                             //多重采样每个像素的采样次数
    sd.SampleDesc.Quality = m4xMsaaState ? (m4xMsaaQuality - 1) : 0;        //多重采样的质量级别
    sd.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;    //将数据渲染至后台缓冲区（即用它作为渲染目标）
    sd.BufferCount = SwapChainBufferCount;             //交换链中缓冲区数量
    sd.OutputWindow = mhMainWnd;                       //渲染窗口的句柄
    sd.Windowed = true;                                //true表示程序在窗口模式下运行，false表示采用全屏模式
    sd.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD;
    sd.Flags = DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_MODE_SWITCH; //切换到全屏模式时，他将选择最适于当前应用程序窗口尺寸的显示模式。
    
    //创建交换链
    ThrowIfFailed(mdxgiFactory->CreateSwapChain(
    	mCommandQueue.Get(),                     //指向命令队列的指针 （交换链需要通过队列对其进行刷新）
    	&sd,                                     //指向描述符的指针
    	mSwapChain.GetAddressOf()));             //返回所创建的交换链

### 6.创建描述符堆 ###

描述符堆用来存储程序中用到的描述符。此处创建应用程序所需的RTV(渲染目标视图)和DSV(深度/模板视图)。

D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC rtvHeapDesc;
    rtvHeapDesc.NumDescriptors = SwapChainBufferCount;
    rtvHeapDesc.Type = D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_RTV;
    rtvHeapDesc.Flags = D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAG_NONE;
    rtvHeapDesc.NodeMask = 0;
    //创建描述符堆，用来存储程序中用到的描述符/视图（渲染目标视图）
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CreateDescriptorHeap(
        &rtvHeapDesc, IID_PPV_ARGS(mRtvHeap.GetAddressOf())));
    
    D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC dsvHeapDesc;
    dsvHeapDesc.NumDescriptors = 1;
    dsvHeapDesc.Type = D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_DSV;
    dsvHeapDesc.Flags = D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAG_NONE;
    dsvHeapDesc.NodeMask = 0;
    //创建描述符堆，用来存储程序中用到的描述符/视图（深度/模板视图）
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CreateDescriptorHeap(
        &dsvHeapDesc, IID_PPV_ARGS(mDsvHeap.GetAddressOf())));

### 7.创建渲染目标视图 ###

资源不能和渲染流水线直接绑定，需要先为资源创建视图（描述符），再将其绑定到流水线阶段。

//记录当前后台缓冲区的索引
    mCurrBackBuffer = 0; 
    //获取描述符堆中，第一个描述符的的句柄
    CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtvHeapHandle(mRtvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
    for (UINT i = 0; i < SwapChainBufferCount; i++)
    {
    	//获取交换链中的第i个缓冲区
    	ThrowIfFailed(mSwapChain->GetBuffer(i,IID_PPV_ARGS(&mSwapChainBuffer[i])));
    	//为此缓冲区创建一个RTV（渲染目标视图）
    	md3dDevice->CreateRenderTargetView(mSwapChainBuffer[i].Get(),    //用作渲染目标的资源，后台缓冲区
    										nullptr,                    //资源中元素的数据格式，nullptr表示使用该资源创建时的格式
    										rtvHeapHandle);            //RTV（渲染目标视图）的描述符句柄
    	//偏移到描述符堆中的下一个缓冲区
    	rtvHeapHandle.Offset(1, mRtvDescriptorSize);
    }

### 8.创建深度/模板缓冲区及其视图 ###

深度缓冲区是一种2D纹理，存储着深度信息（模板有模板信息）。

//创建深度/模板缓冲区及其视图
    D3D12_RESOURCE_DESC depthStencilDesc;
    depthStencilDesc.Dimension = D3D12_RESOURCE_DIMENSION_TEXTURE2D;   //资源的维度 2D纹理
    depthStencilDesc.Alignment = 0;
    depthStencilDesc.Width = mClientWidth;        //纹理宽度                
    depthStencilDesc.Height = mClientHeight;      //纹理高度
    depthStencilDesc.DepthOrArraySize = 1;      //以纹素为单位表示纹理深度或者纹理数组的大小
    depthStencilDesc.MipLevels = 1;            //mipmap层级的数量
    depthStencilDesc.Format = DXGI_FORMAT_R24G8_TYPELESS;   //纹素的格式
    depthStencilDesc.SampleDesc.Count = m4xMsaaState ? 4 : 1;                     //多重采样对每个像素的采样次数
    depthStencilDesc.SampleDesc.Quality = m4xMsaaState ? (m4xMsaaQuality - 1) : 0; //多重采样的质量级别
    depthStencilDesc.Layout = D3D12_TEXTURE_LAYOUT_UNKNOWN;                       //纹理布局
    depthStencilDesc.Flags = D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_DEPTH_STENCIL;            //与资源相关的标记
    
    D3D12_CLEAR_VALUE optClear;
    optClear.Format = mDepthStencilFormat;
    optClear.DepthStencil.Depth = 1.0f;
    optClear.DepthStencil.Stencil = 0;
    //根据属性创建一个资源和一个堆，并把资源提交到这个堆中
    ThrowIfFailed(md3dDevice->CreateCommittedResource(
        &CD3DX12_HEAP_PROPERTIES(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT),   //默认堆 
    	D3D12_HEAP_FLAG_NONE,                                //与堆相关的标记
        &depthStencilDesc,                                   //资源描述
    	D3D12_RESOURCE_STATE_COMMON,                         //资源的使用状态
        &optClear,                                           //用于清除资源的优化值
        IID_PPV_ARGS(mDepthStencilBuffer.GetAddressOf())));   //返回一个指向ID3D12Resource的指针，即新建的资源
    
    //在使用深度/模板缓冲区之前，一定要创建相关的深度/模板视图，并将它绑定到渲染流水线上
    D3D12_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC dsvDesc;   //此结构体描述资源中元素的数据类型（格式）
    dsvDesc.Flags = D3D12_DSV_FLAG_NONE;
    dsvDesc.ViewDimension = D3D12_DSV_DIMENSION_TEXTURE2D;
    dsvDesc.Format = mDepthStencilFormat;
    dsvDesc.Texture2D.MipSlice = 0;
    md3dDevice->CreateDepthStencilView(mDepthStencilBuffer.Get(), &dsvDesc, DepthStencilView());
    
    //将资源从初始状态转换为深度缓冲区
    mCommandList->ResourceBarrier(1, &CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(mDepthStencilBuffer.Get(),
    	D3D12_RESOURCE_STATE_COMMON, D3D12_RESOURCE_STATE_DEPTH_WRITE));

### 9.设置视口 ###

//定义了视口矩形相对于后台缓冲区的绘制范围
    D3D12_VIEWPORT mScreenViewport;
    mScreenViewport.TopLeftX = 0;        
    mScreenViewport.TopLeftY = 0;
    mScreenViewport.Width    = static_cast<float>(mClientWidth);
    mScreenViewport.Height   = static_cast<float>(mClientHeight);
    mScreenViewport.MinDepth = 0.0f;
    mScreenViewport.MaxDepth = 1.0f;
    mCommandList->RSSetViewports(1, &mScreenViewport);

###  10.设置裁剪矩形 ###

mScissorRect = { 0, 0, mClientWidth, mClientHeight };
    mCommandList->RSSetScissorRects(1, &mScissorRect);