D3D11 渲染管线

顶点着色器中的坐标

顶点默认使用Normalized Device Coordinates。 当你把一个顶点传进顶点着色器后，最终输出一个 SV_POSITION，这个位置被投影到了 NDC 空间（归一化设备坐标），它具有如下特性：

🤓 D3D11 的特殊点:

• 左手坐标系：D3D 默认使用左手坐标系（x右，y上，z向屏幕内）
• NDC 的 Z 范围是 0 到 1（OpenGL 是 -1 到 +1）

Primitives(图元)

• Point Lists
• Line Lists
• Line Strips
• Triangle Lists (最常用)
• Triangle Strips

渲染管线

输入装配（IA） → 顶点着色器（VS） → 曲面细分阶段（HS/DS） → 几何着色器（GS）
        ↓
光栅化（Rasterizer）
        ↓
像素着色器（PS）
        ↓
输出合并（OM）

纹理

DXGI FORMAT对应HLSL中的类型

| DXGI | HLSL | | —————————— | ———— | | DXGI_FORMAT_R32_FLOAT | float | | DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT | float2 | | DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT | float4 | | DXGI_FORMAT_R32_UINT | uint | | DXGI_FORMAT_R32G32_UINT | uint2 | | DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_UINT | uint4 | | DXGI_FORMAT_R32_SINT | int | | DXGI_FORMAT_R32G32_SINT | int2 | | DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_SINT | int4 | | DXGI_FORMAT_R16G16B16A16_FLOAT | float4 | | DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM | unorm float4 | | DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_SNORM | snorm float4 |

其中unorm float表示的是一个32位无符号的，规格化的浮点数，可以表示范围0到1 而与之对应的snorm float表示的是32位有符号的，规格化的浮点数，可以表示范围-1到1

USAGE

| D3D11_USAGE | CPU读 | CPU写 | GPU读 | GPU写 | | ——————— | —– | —– | —– | —– | | D3D11_USAGE_DEFAULT | | | √ | √ | | D3D11_USAGE_IMMUTABLE | √ | | | | | D3D11_USAGE_DYNAMIC | | √ | √ | | | D3D11_USAGE_STAGING | √ | √ | √ | √ |

BindFlag

| D3D11_BIND_FLAG | 描述 | | ————————— | ———————————————————– | | D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE | 纹理可以作为着色器资源绑定到渲染管线 | | D3D11_BIND_STREAM_OUTPUT | 纹理可以作为流输出阶段的输出点 | | D3D11_BIND_RENDER_TARGET | 纹理可以作为渲染目标的输出点，并且指定它可以用于生成mipmaps | | D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL | 纹理可以作为深度/模板缓冲区 | | D3D11_BIND_UNORDERED_ACCESS | 纹理可以绑定到无序访问视图作为输出 |

CPU ACESS

Vertex Shadler

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC input_desc[] =
{
    // 我们知道DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT是12字节的
    {"POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0,  D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0},
    {"COLOR",    0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0},
};
CreateInputLayout(VERTEX::input_desc, std::size(VERTEX::input_desc), ...);

当我们在C++里面写入上述代码的时候, 是告诉D3D11已”Position”和”Color”解析输入的Vertex数据。

于是, 我们将下面的数据传给D3D11:

VERTEX OurVertices[] = {
    // 每组数据3 * 4 + 3 * 4 = 24字节
    {DirectX::XMFLOAT3{0.0f, 0.5f, 0.0f}, DirectX::XMFLOAT3(1.0f, 0.0f, 0.0f)},
    {DirectX::XMFLOAT3{0.45f, -0.5, 0.0f}, DirectX::XMFLOAT3(0.0f, 1.0f, 0.0f)},
    {DirectX::XMFLOAT3{-0.45f, -0.5f, 0.0f}, DirectX::XMFLOAT3(0.0f, 0.0f, 1.0f)},
};
CreateBuffer(&vertex_buf_);
IASetVertexBuffers(vertex_buf_);

关键字语义

// 为什么是float4, 而不是float3？搞不懂
// 实测float3也可以work
struct VOut {
    float4 position : SV_POSITION;
    float4 color : COLOR;
};


VOut VShader(float4 position : POSITION, float4 color : COLOR)
{
    VOut output;
    output.position = position;
    output.color = color;
    return output;
}

// 使用的是normailized坐标, 返回值是给输出合并阶段的用的, 输出到render Target上
float4 PShader(float4 position : SV_POSITION,
    float4 color: COLOR): SV_TARGET
{
    return color;
}

为什么CPU中的float3也能匹配上VertexShader中的POSITION(float4)语义

🧠 真相是:

✅ 如果你 VS 中写 float4，但 InputLayout 提供的是 float3，编译器自动补 w=1.0f

这是 HLSL 里的一个智能规则:

如果你的 InputLayout 是 float3，而你的 shader 要求 float4，系统会自动补成 float4(x, y, z, 1.0f)

这个行为完全合法，且广泛使用 —— 因为通常你需要 w=1.0f 来做变换矩阵乘法。

✅ 反过来就不行！

如果你上传的是 float4，但 shader 输入写的是 float3，会报错或行为不确定。因为你传的数据比 shader 想要的还多，HLSL 不知道要不要忽略、剪掉，容易出错。

为什么VertexShader的输出必须 float4？

• GPU 使用的是“齐次坐标（Homogeneous Coordinates）”
• 裁剪、透视除法、屏幕映射都依赖它
• 这就是你要执行 output.pos = mul(MVP, float4(input.pos, 1.0f)); 的原因

缓冲区寄存器标记

HLSL 结构对齐的问题

下面是常量缓冲区的对齐规则, 但是顶点缓冲区的对齐规则又是咋样的, 为什么大家都是写float4?

see: https://www.cnblogs.com/X-Jun/p/9376474.html

常见对齐策略：

示例：

cbuffer Example : register(b0)
{
    float a;     // offset 0
    float3 b;    // offset 16（float + float3 共享 vec4）
    float4 c;    // offset 32
};

参考文档

• https://www.cnblogs.com/X-Jun/p/10262524.html