DirectX12 - Pipeline（管线）之IA

news2024/11/20 19:40:46

这里是SunshineBooming，GPU公司一枚小小的Driver工程师，主要工作是写DirectX12 Driver，我会持续更新这个DX12 Spec系列，可能比较冷门，但是都是干货和工作中的心得体会，有任何GPU相关的问题都可以在评论区互动，知无不言：

DirectX12 Spec 总目录

1. 什么是IA?

IA全称Input Assembly，是整个渲染管线的入口。IA阶段会从显存中读取几何数据，包括Vertex Data和Index Data，再将它们装配成几何图元（Geometric Primitive）（例如Triangle和Line这种构成图形的基本元素）。
DirectX12整个渲染管线主要包括IA、VS、HS、TS、DS、GS（STO）、RS、PS、OM。
IA即是整个渲染管线的入口，负责将渲染所需要的Vertex Buffer和Index Buffer中的数据给到管线中，然后经过各个渲染阶段，最后渲染好的数据从OM输出到Render Targets，也可以直接从STO输出所需要的数据。

2. IA如何工作？

关于IA的工作流程，需要关心以下几点：Vertex Buffer & VBV、Index Buffer & IBV、Input Layout以及Primitive Topology这几点，接下来我分别阐述各个点的细节。

2.1 Vertex Buffer & VBV

几何图形一般是由Triangle和Line这两种基本元素构成的，而Triangle和Line这两种基本元素都可以用Vertex的集合来表示，例如Triangle可以用3个Vertex的集合表示，同理Line可以用2个表示。
所以在DirectX12的IA阶段，用户输入Vertex Data，然后指定图元拓扑结构（Primitive Topology），在IA中就可以将这些数据装配成几何图形。
例如一个Triangle图形，由Ver0、Ver1、Ver2三个Vertex构成，我们就可以将每个Vertex的属性抽象成MyVertex结构体，然后把整个Vertex数据Copy到事先创建好的Vertex Buffer中：

// 自定义Vertex结构体
struct MyVertex
{
    XMFLOAT3 Pos;
    XMFLOAT4 Color;
}

// 自定义Ver0/1/2数据
Vertex vertices[] = 
{
    // Ver0
    { XMFLOAT3(0.0f, 0.0f, 0.0f), XMFLOAT4(Colors::Red) },
    // Ver1
    { XMFLOAT3(1.0f, 1.0f, 0.0f), XMFLOAT4(Colors::Blue) },
    // Ver2
    { XMFLOAT3(2.0f, 0.0f, 0.0f), XMFLOAT4(Colors::Yellow) },
};

// 创建好Vertex Buffer Resource, 并将vertices中的数据copy到VertexBuffer中
ComPtr<ID3D12Resource> VertexBuffer = ...

// 调用IASetVertexBuffers()设置Vertex Buffer
IASetVertexBuffers()

拿到Vertex Buffer之后，我们不能直接将它传给IA Stage，因为GPU不知道怎样去解析这段数据，这就要用到我们之前说的Descriptor的概念，我们将Vertex Buffer封装成VBV（Vertex Buffer View），将其指定到IA中，GPU就能按照我们指定的参数解析Vertex Buffer Data：

// VBV结构体参数
typedef struct D3D12_VERTEX_BUFFER_VIEW {
  D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS BufferLocation;
  UINT                      SizeInBytes;
  UINT                      StrideInBytes;
} D3D12_VERTEX_BUFFER_VIEW;

// 结合我们前面定义的MyVertex结构体，我们可以这样填写VBV参数
D3D12_VERTEX_BUFFER_VIEW vbv = { 0 };
vbv.BufferLocation = VertexBuffer->GetGPUVirtualAddress();
vbv.StrideInBytes = sizeof(MyVertex);
vbv.SizeInBytes = 3 * sizeof(MyVertex);

// 最后我们可以把填写好的VBV指定到IA中，其包含了Vertex Buffer的所有信息
D3D12_VERTEX_BUFFER_VIEW vbvArray[1] = { vbv };
IASetVertexBuffers(0, 1, vbvArray);