c++ - D3D11 : Rotating Multiple Triangles

Question

我是 DirectX 的新手，我在理解一些我认为的基础知识时遇到了一些问题。假设我有 10 个三角形，我想以不同的速率旋转每个三角形，以便它们随着时间的推移“旋转”。

到目前为止，我的三角形出现了，但我不太明白如何单独旋转它们。据我所知，我会为每个三角形做这样的事情吗？

1. 计算旋转矩阵，并将其设置在常量数据中。
2. 用常量数据更新常量缓冲区。
3. 用所述数据更新顶点着色器。
4. DrawPrimitives 以便我的三角形出现在根据步骤 #1 中的矩阵旋转的屏幕上。 (通过顶点着色器)

是吗？好像来来回回很多。我是应该依靠顶点着色器来进行变换，还是有不同的方法在每个“对象”(三角形)的基础上应用旋转？

如果我的问题没有意义，我深表歉意，就像我说的，我认为我遇到了概念/理解问题。

Answer 1

基本上，您有一些模型(在您的例子中是三角形)。

模型是顶点数组:

struct Vertex
{
    float3 position;
    float3 normal;
    float2 texcoord;
    float4 color;
    // other vertex attributes goes here
};

您在初始化时创建一次顶点(和索引)缓冲区。

std::vector<Vertex> vertices = { /*vertex data goes here*/ };
VertexBuffer vb = renderer->CreateVertexBuffer(&vertices[0], vertices.size());

您的 3D 世界是一组对象，它们是您模型的实例。

struct MyObject
{
    float3 position;
    float3 rotation;
    float3 scale;
    // other instance attributes goes here (it can be whatever you want)
};

std::vector<MyObject> objects = { /*objects data goes here*/ };

基本上对象的属性是顶点属性的修饰符，所以所有对象都有相同的模型，但在你的世界中看起来不同(在这个例子中它们有不同的位置)。

通常在模型空间中定义的每个顶点的位置(以及法线、切线和副切线)。要将它移动(转换)到世界空间，您可以将每个顶点的 position 乘以当前对象的矩阵。你不想在 CPU 上做，因为它很慢。 Vertex buffer保持不变(当然，你可以改变它，实现变形、曲面 segmentation 等效果，但我们不是这样)。

因此，您在顶点(或几何)着色器中进行变换。而且您必须以某种方式将当前对象的变换(和其他实例属性)的信息发送到顶点着色器。

一种方法是常量缓冲区。

假设您在顶点着色器中有 cbuffer:

cbuffer Instance
{
    matrix worldMatrix;
// other instance parameters goes here
};

而且你必须用数据填充它。

在绘制每个对象之前，您使用当前的实例数据更新缓冲区(每个对象一次(每帧多次)):

renderer->SetVertexBuffer(vb); // Set needed geometry 
for(int i = 0; i < objects.size(); ++i) // for each object
{
    matrix worldMatrix = CalculateWorldMatrix(objects[i]); // prepare data of current object
    renderer->UpdateConstantBuffer(&worldMatrix); // Tell shaders about current object's attributes (world matrix in our case)
    renderer->Draw(); // or DrawIndexed();
}

对于 n 个对象，您有 n 个绘制调用和 n 个缓冲区更新。

另一种方式是实例缓冲区。

您再创建一个顶点缓冲区，它保存的不是顶点数据，而是准备供着色器使用的实例数据。

您计算实例数据并创建实例缓冲区一次:

for(int i = 0; i < objects.size(); ++i) // for each object
{
    std::vector<Instance> instances;
    instances[i].worldMatrix = CalculateWorldMatrix(objects[i]);
    // other instance parameters goes here
}

VertexBuffer instanceBuffer = renderer->CreateVertexBuffer(&instances[0], instances.size());

而且您还必须更改输入布局，因此着色器除了顶点数据之外还需要实例数据。

绘制时，您只需绑定(bind)顶点和实例缓冲区。不需要缓冲区更新(如果你的三角形没有被移动)。不再需要矩阵计算。因此，没有 for 循环，只有一个(!)绘制调用。

    renderer->SetVertexBuffers(2, vb, instanceBuffer); // Set needed model data and instances data
    renderer->DrawInstanced(); // or DrawIndexedInstanced();

如果您反对更改它们的参数:位置、颜色等，您只更新实例缓冲区。

当绘制复杂的场景时，您通常会同时使用:常量缓冲区(用于所有或许多对象共享的属性: View 矩阵、投影矩阵等)和实例化(如果您的对象具有相同的模型几何形状，但属性不同), 以发挥他们的优势。