Microsoft Visual C++ 2010 Express 　Microsoft DirectX SDK (February 2010) 　Direct3D 11.0

■Direct3D 11.0　テクスチャーを使う	Prev　Top　Next
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今回はテクスチャーを使用して描画します。この辺も Direct3D 9 と比べてばっちり変わってます。 サンプル画像で極端にパースつけてるのは、異方性フィルターの効果を確認するためです。

今回も例によって前回解説したソースに修正を加えていきます。 ポリゴン描画処理関連の解説はしないので見てない人はまずDirect3D 11.0　ポリゴン描画を参照してください。 自作クラス D3D11USER は修正してません。ですが D3D11USER のことなんて知らないって人はDirect3D 11.0　初期化を参照してください。

---main.cpp---

#include "../../USER/DX11User.h"
#include "../../USER/D3D11User.h"

// コンパイル済み頂点シェーダー
#include "../../USER/HLSL/SimpleHLSL03_vs.h"
// コンパイル済みピクセルシェーダー
#include "../../USER/HLSL/SimpleHLSL03_ps.h"

// シェーダーオブジェクトを作成するとき、ファイルから読むか、メモリから読むかを切り替える
#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
#define UNCOMPILED_SHADER     // ファイルを読み込んでコンパイルする
#endif

// アプリケーション名
TCHAR* AppName = _T("DX11_Tutrial03");

// Direct3D関連の自作クラス
D3D11USER* g_pD3D11User = NULL;

// 頂点バッファ
ID3D11Buffer* g_pVertexBuffer = NULL;
// インデックスバッファ
ID3D11Buffer* g_pIndexBuffer = NULL;
// 頂点シェーダー
ID3D11VertexShader* g_pVertexShader = NULL;
// 入力レイアウト
ID3D11InputLayout* g_pLayout = NULL;
// ピクセルシェーダー
ID3D11PixelShader* g_pPixelShader = NULL;
// シェーダーリソースビュー
ID3D11ShaderResourceView* g_pSRView = NULL;
// サンプラーステート
ID3D11SamplerState* g_pSamplerState = NULL;

// 頂点定義
struct VERTEX
{
   // 頂点座標
   D3DXVECTOR3   pos;
   // 頂点カラー
   D3DXCOLOR   color;
   // テクセル
   D3DXVECTOR2 texel;
};

// 節電モードの制御に使用する変数。
bool Activate = true;    // ウィンドウがアクティブか
bool StandBy = false;    // スタンバイ状態か

// リソースの初期化
HRESULT Init()
{
   HRESULT hr = E_FAIL;

   // D3DX11_IMAGE_LOAD_INFO
   D3DX11_IMAGE_LOAD_INFO info;
   // 頂点座標と頂点カラーを設定
   VERTEX v[] = {
                  D3DXVECTOR3(  80.0f, 200.0f, 0.0f ), 0xFFFF0000, D3DXVECTOR2( 1.0f, 0.0f ),
                  D3DXVECTOR3( -80.0f, 200.0f, 0.0f ), 0xFF00FF00, D3DXVECTOR2( 0.0f, 0.0f ),
                  D3DXVECTOR3(  80.0f,  10.0f, 0.0f ), 0xFF0000FF, D3DXVECTOR2( 1.0f, 1.0f ),
                  D3DXVECTOR3( -80.0f,  10.0f, 0.0f ), 0xFFFF00FF, D3DXVECTOR2( 0.0f, 1.0f ),
               };

   // 頂点バッファを作成する
   hr = g_pD3D11User->CreateVertexBuffer( &g_pVertexBuffer, v, sizeof( v ), 0 );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;

   // インデックスバッファを設定
   UINT Index[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };
   // インデックスバッファを作成する。
   hr = g_pD3D11User->CreateIndexBuffer( &g_pIndexBuffer, Index, sizeof( Index ), 0 );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;

   // 頂点シェーダーを作成する

   D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] = {
         { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,    0,  0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
         { "COLOR"   , 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
         { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,       0, 28, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
   };

#ifndef UNCOMPILED_SHADER
   hr = g_pD3D11User->CreateVertexShaderFromMemory( &g_pVertexShader, g_VS_Main, sizeof( g_VS_Main ), &g_pLayout, layout, _countof( layout ) );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;
#else
   hr = g_pD3D11User->CreateVertexShaderFromFile( &g_pVertexShader, 
                                                  _T("../../USER/HLSL/SimpleHLSL03.hlsl"), "VS_Main", "vs_4_0",
                                                  &g_pLayout, layout, _countof( layout ) );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;
#endif

   // ピクセルシェーダーを作成する
#ifndef UNCOMPILED_SHADER
   hr = g_pD3D11User->CreatePixelShaderFromMemory( &g_pPixelShader, g_PS_Main, sizeof( g_PS_Main ) );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;
#else
   hr = g_pD3D11User->CreatePixelShaderFromFile( &g_pPixelShader, _T("../../USER/HLSL/SimpleHLSL03.hlsl"), "PS_Main", "ps_4_0" );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;
#endif

   // ファイルからシェーダーリソースビューを作成する
   ::ZeroMemory( &info, sizeof( D3DX11_IMAGE_LOAD_INFO ) );
   info.Width = D3DX11_DEFAULT; 
   info.Height = D3DX11_DEFAULT; 
   info.Depth = D3DX11_DEFAULT; 
   info.FirstMipLevel = D3DX11_DEFAULT;          // テクスチャーの最高解像度のミップマップ レベル。
   info.MipLevels = 0;                           // ミップマップ数。0 または D3DX11_DEFAULT を使用するとすべてのミップマップ チェーンを作成する。
   info.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT; 
   info.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
   info.CpuAccessFlags = 0;
   info.MiscFlags = 0;
   info.Format = DXGI_FORMAT_FROM_FILE;
   info.Filter = D3DX11_FILTER_POINT;            // テクスチャー読み込み時に使用するフィルター
   info.MipFilter = D3DX11_FILTER_POINT;         // ミップマップ作成時に使用するフィルター
   info.pSrcInfo = NULL;
   // D3DX11CreateShaderResourceViewFromFile
   hr = D3DX11CreateShaderResourceViewFromFile( g_pD3D11User->m_D3DDevice, _T("res\\01.jpg"), &info, NULL, &g_pSRView, NULL );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;

   // サンプラーステートの設定
   // D3D11_SAMPLER_DESC
   D3D11_SAMPLER_DESC samplerDesc;
   samplerDesc.Filter = D3D11_FILTER_ANISOTROPIC;         // サンプリング時に使用するフィルタ。ここでは異方性フィルターを使用する。
   samplerDesc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;     // 0 〜 1 の範囲外にある u テクスチャー座標の描画方法
   samplerDesc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;     // 0 〜 1 の範囲外にある v テクスチャー座標
   samplerDesc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;     // 0 〜 1 の範囲外にある w テクスチャー座標
   samplerDesc.MipLODBias = 0;                            // 計算されたミップマップ レベルからのバイアス
   samplerDesc.MaxAnisotropy = 16;                        // サンプリングに異方性補間を使用している場合の限界値。有効な値は 1 〜 16 。
   samplerDesc.ComparisonFunc = D3D11_COMPARISON_ALWAYS;  // 比較オプション。
   ::CopyMemory( samplerDesc.BorderColor, &D3DXVECTOR4( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f ), sizeof( D3DXVECTOR4 ) ); // 境界色
   samplerDesc.MinLOD = 0;                                // アクセス可能なミップマップの下限値
   samplerDesc.MaxLOD = D3D11_FLOAT32_MAX;                // アクセス可能なミップマップの上限値
   // ID3D11Device::CreateSamplerState
   hr = g_pD3D11User->m_D3DDevice->CreateSamplerState( &samplerDesc, &g_pSamplerState );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;

   hr = S_OK;

EXIT:
   return hr;
}

// メモリ開放
void Invalidate()
{
   SAFE_RELEASE( g_pSamplerState );
   SAFE_RELEASE( g_pSRView );
   SAFE_RELEASE( g_pVertexShader );
   SAFE_RELEASE( g_pPixelShader );
   SAFE_RELEASE( g_pLayout );
   SAFE_RELEASE( g_pIndexBuffer );
   SAFE_RELEASE( g_pVertexBuffer );

   SAFE_DELETE( g_pD3D11User );
}

// 描画処理
HRESULT Render()
{
   HRESULT hr = E_FAIL;
   D3DXMATRIX matWorld, matView, matProj, matWVP;

   float ClearColor[4] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

   // バックバッファをクリア
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->ClearRenderTargetView( g_pD3D11User->m_RenderTargetView, ClearColor ); 

   // 深度バッファをクリア
   if( g_pD3D11User->m_DepthStencilView )
      g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->ClearDepthStencilView( g_pD3D11User->m_DepthStencilView, D3D11_CLEAR_DEPTH | D3D11_CLEAR_STENCIL, 1.0f, 0 );

   // 頂点バッファ設定
   UINT stride = sizeof( VERTEX );
   UINT offset = 0;
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetVertexBuffers( 0, 1, &g_pVertexBuffer, &stride, &offset );

   // インデックスバッファ設定
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetIndexBuffer( g_pIndexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0 );

   // レイアウト設定
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetInputLayout( g_pLayout );

   // プリミティブ タイプおよびデータの順序に関する情報を設定
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetPrimitiveTopology( D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP );

   // 行列設定
   D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, 3.1415926f / 2.0f, 4.0f / 3.0f, 1.0f, 250.0f );
   D3DXMatrixLookAtLH( &matView,
                       &D3DXVECTOR3( 0.0f, 20.0f, -20.0f ),
                       &D3DXVECTOR3( 0.0f, 20.0f, 0.0f ),
                       &D3DXVECTOR3( 0.0f, 1.0f, 0.0f ) );
   static float X = 90.0f;
   D3DXMatrixRotationX( &matWorld, D3DXToRadian( X ) );

   matWVP = matWorld * matView * matProj;
   // シェーダー内では列優先にしているので転置行列を作成する。
   D3DXMatrixTranspose( &matWVP, &matWVP );

   ID3D11Buffer* Buffers = NULL;
   
   // 定数バッファを作成する。
   hr = g_pD3D11User->CreateConstantBuffer( &Buffers, NULL, sizeof( D3DXMATRIX ), D3D11_CPU_ACCESS_WRITE );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;

   D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource;

   // サブリソースに格納されているデータへのポインターを取得して、そのサブリソースへの GPU のアクセスを拒否。
   hr = g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->Map( Buffers, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedResource );
   if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;
   ::CopyMemory( mappedResource.pData, &matWVP, sizeof( D3DXMATRIX ) );
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->Unmap( Buffers, 0 );

   // 頂点シェーダーをデバイスに設定する。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->VSSetShader( g_pVertexShader, NULL, 0 );
   // 頂点シェーダーに定数バッファを設定する。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->VSSetConstantBuffers( 0, 1, &Buffers );

   // ハルシェーダーを無効にする。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->HSSetShader( NULL, NULL, 0 );

   // ドメインシェーダーを無効にする。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->DSSetShader( NULL, NULL, 0 );

   // ジオメトリシェーダーを無効にする。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->GSSetShader( NULL, NULL, 0 );

   // ピクセルシェーダーをデバイスに設定する。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetShader( g_pPixelShader, NULL, 0 );
   // ID3D11DeviceContext::PSSetSamplers
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetSamplers( 0, 1, &g_pSamplerState );
   // ID3D11DeviceContext::PSSetShaderResources
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetShaderResources( 0, 1, &g_pSRView );

   // コンピュートシェーダーを無効にする。
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->CSSetShader( NULL, NULL, 0 );

   // インデックスバッファを使用した描画
   g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->DrawIndexed( 4, 0, 0 );

   // レンダリングされたイメージをユーザーに表示。
   hr = g_pD3D11User->m_SwapChain->Present( 0, 0 );

EXIT:
   SAFE_RELEASE( Buffers );
   return hr;
}

// 節電処理および描画処理
HRESULT PowerSavingAndRender()
{
   HRESULT hr = E_FAIL;

   switch( StandBy )
   {
   // スタンバイモード
   case  true:
      // テストのみ行い、描画処理は行わない。
      hr = g_pD3D11User->m_SwapChain->Present( 0, DXGI_PRESENT_TEST );
      switch( hr )
      {
      // いまだスタンバイ中。。。
      case DXGI_STATUS_OCCLUDED:
         // 電源管理によるスリープ状態の場合ここにくる。
         // フルスクリーンモード時にスクリーンセーバーが起動時した場合は、表示モードが強制的にウィンドウモードに変更されるためここにこない。
         goto EXIT;
         break;
      case S_OK:
         // フルスクリーンモード時にスクリーンセーバーが起動時した場合は表示モードが強制的にウィンドウモードに変更される。
         // ウィンドウモードの場合スタンバイから復帰してしまうため、ウィンドウがアクティブになったときに復帰するようにする。
         if( Activate == true )
         {
            // たまにウィンドウが表示されないときがあるので表示するようにする
            ::ShowWindow( g_pD3D11User->m_hWnd, SW_SHOW );
            StandBy = false;
         }
         break;
      default:
         goto EXIT;
         break;
      }
      break;
   // スタンバイモードでない
   case false:
      // 描画処理
      hr = Render();
      if( FAILED( hr ) ) goto EXIT;

      switch( hr )
      {
      case DXGI_STATUS_OCCLUDED:
         // スタンバイモードへ移行
         // フルスクリーンモード時のスクリーンセーバー起動時、
         // スリープ状態に移行した時に発生する。
         StandBy = true;
         goto EXIT;
         break;
      case S_OK:
         break;
      default:
         goto EXIT;
         break;
      }
      break;
   }

   hr = S_OK;

EXIT:

   return hr;
}

// ウィンドウプロシージャ
LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hWnd, UINT msg, UINT wParam, LONG lParam )
{
   switch( msg )
   {
   case WM_KEYUP:
      // アプリ終了
      if( wParam == VK_ESCAPE )
         ::DestroyWindow( hWnd );

      // F2キーを押すと、ウィンドウモードを切り替える。
      // 自動的にウィンドウモードを切り替える機能もあるが、ウィンドウスタイルを自由に変更するために自分で実装することにした。
      if( wParam == VK_F2 )
      {
         g_pD3D11User->ChangeWindowMode();
      }
      break;

   case WM_ACTIVATE:
      Activate = true;
      break;

// フルスクリーンからウィンドウモードに切り替えるとき WM_SIZE イベントが発生せず、結果的に IDXGISwapChain::ResizeBuffers がコールされない。
// 環境にもよるようだが、画面上に何も表示されない現象が発生する可能性があるので
// D3D11USER::ChangeWindowModeOptimization() は D3D11USER::ChangeWindowMode() 内でコールするように修正し、ここでの処理は無効にする
//   case WM_SIZE:
//      g_pD3D11User->ChangeWindowModeOptimization();
//      break;

   case WM_DESTROY:
      Invalidate();
      ::PostQuitMessage(0);
      break;

   default:
      return ::DefWindowProc( hWnd, msg, wParam, lParam );
   }

   return 0L;
}

// メイン関数
int APIENTRY _tWinMain( HINSTANCE hInstance,
                        HINSTANCE /*hPrevInstance*/,
                        LPTSTR    /*lpCmpLine*/,
                        INT       /*nCmdShow*/ )
{
   HRESULT hr = E_FAIL;
   MSG msg;
   ::ZeroMemory(&msg, sizeof(MSG));

   // 表示モードを記述するための構造体。
   DXGI_MODE_DESC sd;

   // Direct3D 関連自作クラスのインスタンスを作成
   g_pD3D11User = new D3D11USER();

   // ディスプレイモード一覧を取得する。
   // 取得した値はクラス内部に保持される。
   hr = g_pD3D11User->GetDisplayMode();
   if( FAILED( hr ) )
   {
      ::MessageBox( NULL, _T("ディスプレイモード取得エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK );
      goto EXIT;
   }
   // とりあえず最初に見つかったディスプレイモードを選択する
   CopyMemory( &sd, &g_pD3D11User->m_DisplayModeDesc[0], sizeof( DXGI_MODE_DESC ) );
    
   // ウィンドウの作成およびDirect3D の初期化
   hr = g_pD3D11User->InitD3D11( AppName, hInstance, WndProc, &sd, TRUE, TRUE, TRUE, TRUE );
   if( FAILED( hr ) )
   {
      ::MessageBox( NULL, _T("Direct3D 11.0 初期化エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK );
      goto EXIT;
   }

   // リソースの初期化
   hr = Init();
   if( FAILED( hr ) )
   {
      ::MessageBox( NULL, _T("リソース初期化エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK );
      goto EXIT;
   }
   
   ::ShowWindow(g_pD3D11User->m_hWnd, SW_SHOW);
   ::UpdateWindow(g_pD3D11User->m_hWnd);

   // メッセージループ
   do
   { 
      if( ::PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) )
      {
         ::TranslateMessage(&msg); 
         ::DispatchMessage(&msg); 
      }
      else
      {
         hr = PowerSavingAndRender();
         if( FAILED( hr ) )
            ::DestroyWindow( g_pD3D11User->m_hWnd );
      }
   }while( msg.message != WM_QUIT );

EXIT:
   if( g_pD3D11User && g_pD3D11User->m_hWnd )
      ::DestroyWindow( g_pD3D11User->m_hWnd );

   ::UnregisterClass( AppName, hInstance );

   return msg.wParam;
}

ポイントを順に説明していきます。

●Init()関数
テクスチャーとシェーダーリソースビューを作成します。 サンプルでは D3DX11CreateShaderResourceViewFromFile を使用して両方同時に作成してます。 別々に作成する場合は D3DX11CreateTextureFromFile と ID3D11Device::CreateShaderResourceView を使用します。テクスチャーをシェーダーにバインドするにはシェーダーリソースビューを作成する必要があります。 分けて作成する必要性を今のところ感じないので一緒に作成しています。
テクスチャーにアクセスする場合は ID3D11ShaderResourceView::GetResource を使用するらしいです。

次にサンプラーステートを作成します。 サンプルプログラムでは、フィルターを線形補間にした場合スクリーン面に対し斜めになっているポリゴンが正しくレンダリングされないため、異方性フィルターを使用しています。 異方性フィルターの効果を確認したい場合は、D3D11_FILTER_ANISOTROPIC を D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_LINEAR に変更して実行してください。
さて異方性フィルターを使用する場合 D3D11_SAMPLER_DESC.MaxAnisotropy に次数を設定する必要があります。 このパラメータの有効値は 1 〜 16 となっていますが、 Direct3D 9 ではこの値はデバイスに依存していたため CAPS チェックで取得した最大値以下に設定する必要がありました。 Direct3D 9 モードで実行する場合、この辺で問題にならないか若干不安。一応、旧ノートPCの GeForce Go 7600 では動作しました。 っていうか Direct3D 9 はサポート対象外にした方がいい気がしてきた。

●Invalidate()関数
メモリ開放。

●Render()関数
ピクセルシェーダーにシェーダーリソースビューとサンプラーをバインドしてます。たいした変更なし。

その他は前回のソースと同じ。

---SimpleHLSL03.hlsl---

// ワールド行列 × ビュー × 射影行列
cbuffer cbMatrixWVP : register( b0 )
{
   // 列優先
   column_major  float4x4 g_matWVP : packoffset( c0 );
};

// テクスチャー
Texture2D g_Tex : register( t0 );

// サンプラーステート
SamplerState  g_Sampler : register( s0 );

// 頂点シェーダーの入力パラメータ
struct VS_IN
{
   float3 pos   : POSITION;   // 頂点座標
   float4 color : COLOR;      // 頂点カラー
   float2 texel : TEXCOORD;   // テクセル
};

// 頂点シェーダーの出力パラメータ
struct VS_OUT
{
   float4 pos   : SV_POSITION;
   float4 color : COLOR0;
   float2 texel : TEXCOORD0;
};

// 頂点シェーダー
VS_OUT VS_Main( VS_IN In )
{
   VS_OUT Out;

   Out.pos = mul( float4( In.pos, 1 ), g_matWVP );

   Out.color = In.color;

   Out.texel = In.texel;

   return Out;
}

// ピクセルシェーダ
float4 PS_Main( VS_OUT In ) : SV_TARGET
{
   // サンプラーを使用してサンプリング
   return g_Tex.Sample( g_Sampler, In.texel );
}

前回使用したシェーダーを若干修正してます。ファイル名も変更してるのでご注意を。 テクスチャーサンプリングについてはSample (DirectX HLSL テクスチャー オブジェクト)参照。

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