图形API学习工程（24）：D3D11读取非DDS格式的CubeMap

2024-01-01 14:23:58

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目标

在《图形API学习工程（21）：使用CubeMap纹理》中，由于DirectX读取CubeMap的教程范例都是DDS格式的纹理，因此我也首先实现了DDS的版本，期望之后做处理。

上一篇使D3D12可以用非DDS格式的CubeMap了，本篇目标将是D3D11。

分析当前的流程

当前使用DDS格式纹理创建CubeMap的代码如下，其中核心是CreateDDSTextureFromFile函数。

这个函数：

输入是：ID3D11Device、ID3D11DeviceContext、DDS文件的名字
输出是：ID3D11Resource以及ID3D11ShaderResourceView

这个函数内部主要分为两个部分：

其中：

LoadTextureDataFromFile负责读取DDS文件中的内容，得到了：
- 文件头信息
- 纹理数据
- 纹理数据的大小
CreateTextureFromDDS则根据上面得到的信息创建出ID3D11Resource以及ID3D11ShaderResourceView。

关于LoadTextureDataFromFile，在《尝试解析DDS格式纹理文件的基本信息（不包括图像数据）》中有较详尽的讨论。

其中bitData是纯粹的纹理数据，例如：

当前的纹理数据尺寸为12582912。对应于宽高是512，每个像素用double来存储的CubeMap，其纹理尺寸为：
纹理尺寸 = 长 × 宽 × 像素大小 × 面数 = 长 × 宽 × d o u b l e 类型的大小 × C u b e M a p 有几个面 = 512 × 512 × 64 位 × 6 = 100663296 位 = 12582912 × 8 位 = 12582912 ( u i n t 8 ) \begin{aligned} 纹理尺寸 & =长\times宽\times像素大小\times面数\\ & =长\times宽\times double类型的大小\times CubeMap有几个面\\ & =512\times 512\times 64位 \times 6\\ & =100663296位\\ & =12582912\times8位\\ & =12582912(uint8)\\ \end{aligned} 纹理尺寸=长×宽×像素大小×面数=长×宽×double类型的大小×CubeMap有几个面=512×512×64位×6=100663296位=12582912×8位=12582912(uint8)

接下来，重点是对CreateTextureFromDDS的分析

分析当前 CreateTextureFromDDS 的流程

如何进行分析其实有“自上而下”与“自下而上”两种顺序：

“自上而下”即以一个正常的顺序去看代码。优点是思路自然。但是缺点是：可能会*看一些其实不需要了解的内容，当程序分支很多时会又进一步加大学习的成本。
“自下而上”刚好相反，先从最终目标入手，逐步往上查看为了得到此目标都需要些什么。缺点是，在不知道自己最终目标是什么时无法进行；此外，当最终目标有很多时也会加大学习的成本。

在当前的情境下，我的最终目标很明确：创建出纹理(ID3D11Resource)以及纹理视图(ID3D11ShaderResourceView)。
因此我觉得更适合以一个“自下而上”的思路去学习。

最终目标，其实就是此函数中texture参数和textureView参数将如何赋值。

我使用搜索字符串的方式来观察texture与textureView相关的代码，观察它在何处被直接赋值或者作为参数传入其他函数。

经过断点的验证，最终可以观察到操作的主要流程是：

调用CreateD3DResources，创建出tex对象(ID3D11Resource*)和textureView。
（CreateD3DResources是 DDSTextureLoader11.cpp 中的函数。）
调用UpdateSubresource，将数据填到纹理中。
（UpdateSubresource是D3D11自己的接口）
调用GenerateMips，生成MipMap。
（GenerateMips是D3D11自己的接口）
texture被赋值为tex。

而调用这些函数所用的参数，也可以简单地向上追查到来源。

代码实现

最终——

//从DDS创建纹理资源
DirectX::CreateDDSTextureFromFile(
    Device,                             //_In_ ID3D11Device* d3dDevice,
    ImmediateContext,                   //_In_opt_ ID3D11DeviceContext* d3dContext,
    string2wstring(DDSFile).c_str(),    //_In_z_ const wchar_t* szFileName,
    &texRes,                            //_Outptr_opt_ ID3D11Resource** texture,
    &result->TextureRV                  //_Outptr_opt_ ID3D11ShaderResourceView** textureView,
);

被替换为了——

//创建纹理资源
{
    //读取图片
    int texWidth, texHeight, texChannels;
    std::vector<stbi_uc*> pixels;
    for (unsigned int i = 0; i < FaceImageFiles.size(); i++)
        pixels.push_back(stbi_load(FaceImageFiles[i].c_str(), &texWidth, &texHeight, &texChannels, STBI_rgb_alpha));

    //硬编码格式
    const DXGI_FORMAT format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
    //每个像素有多少Byte，由于是R8G8B8A8，因此是4
    const UINT BytePerPixel = 4;
    //硬编码mipCount（实际MipMap会自动生成）
    const int mipCount = 0;    

    //纹理资源指针
    ID3D11Texture2D* texRes = nullptr;

    //创建纹理资源和纹理视图资源，内容应类似 DDSTextureLoader11.cpp 中的 CreateD3DResources
    {
        //描述资源
        D3D11_TEXTURE2D_DESC desc;
        {
            desc.Width = static_cast<UINT>(texWidth);
            desc.Height = static_cast<UINT>(texHeight);
            desc.MipLevels = static_cast<UINT>(mipCount);
            desc.ArraySize = static_cast<UINT>(6);
            desc.Format = format;
            desc.SampleDesc.Count = 1;
            desc.SampleDesc.Quality = 0;
            desc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
            desc.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE | D3D11_BIND_RENDER_TARGET;
            desc.CPUAccessFlags = 0;

            desc.MiscFlags = D3D11_RESOURCE_MISC_GENERATE_MIPS | D3D11_RESOURCE_MISC_TEXTURECUBE;
        }    
        //创建资源
        ThrowIfFailed(Device->CreateTexture2D(&desc,
            nullptr,
            &texRes));

        //描述视图
        D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC SRVDesc = {};
        {
            SRVDesc.Format = format;

            SRVDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURECUBE;
            SRVDesc.TextureCube.MipLevels = (!mipCount) ? UINT(-1) : desc.MipLevels;
        }
        //创建视图                             
        ThrowIfFailed(Device->CreateShaderResourceView(texRes,
            &SRVDesc,
            &result->TextureRV));
    }

    //获得实际的MipLevels
    UINT mipLevels = 1;
    {
        D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC desc;
        result->TextureRV->GetDesc(&desc);
        mipLevels = desc.TextureCube.MipLevels;
    }

    //遍历6个面设定资源
    for (UINT face = 0; face < 6; ++face)
    {
        UINT res = D3D11CalcSubresource(0, face, mipLevels);
        ImmediateContext->UpdateSubresource(texRes, //目标资源
            res, //DstSubresource
            nullptr, //pDstBox
            pixels[face], //数据
            static_cast<UINT>(texWidth * BytePerPixel),                 //每行的数据的Byte数
            static_cast<UINT>(texWidth * texHeight * BytePerPixel));    //这一面总共的Byte数
    }

    //生成MipMap
    ImmediateContext->GenerateMips(result->TextureRV);
}

效果

至此，经过了这些操作之后：

《图形API学习工程（21）：使用CubeMap纹理》（OpenGL和Vulkan）
《图形API学习工程（23）：D3D12读取非DDS格式的CubeMap》（D3D12）
本篇（D3D11）

现在工程里四种图形API对于创建CubeMap的接口都是统一的——使用stb库来读取六张单独的图片，然后将其作为CubeMap的六个面的数据创建出纹理资源。

Trouble Shooting

在一开始，CubeMap似乎未能正确采样，模型表面是黑色的：

此时经RenderDoc分析后发现，CubeMap资源是创建出来了，只是MipMap上除了第0级，其他的级别都没有数据：

因此这才意识到了没有生成MipMap，最终加了以下代码后显示正常：

//生成MipMap
ImmediateContext->GenerateMips(result->TextureRV);

码农公寓

目标

分析当前的流程

分析当前 CreateTextureFromDDS 的流程

代码实现

效果

Trouble Shooting

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