Microsoft Visual Express 2013 for Desktop C++
 Direct3D 11.0( SM 5.0 )
 DirectXTex texture processing library
 XMLLite

■Direct3D11 Percentage Closer Filter Prev Top Next
関連ページ:Direct3D11 自作ライブラリ


今回はPercentage Closer Filter( PCF )をやります。難しいことはやってないので、細かい説明は省略します。


@Direct3D 自作の共通ライブラリ一式をここを参照して作成してください。

Aシェーダー系で使用するソースです。
PercentageCloserFilter_Pass0.hlsl PercentageCloserFilterのPass0のhlslファイル
PercentageCloserFilter_Pass1.hlsl PercentageCloserFilterのPass1のhlslファイル
PercentageCloserFilter.h PercentageCloserFilterクラスのヘッダーファイル
PercentageCloserFilter.cpp PercentageCloserFilterクラスのソースファイル

B個別に使用するソースです。
F14Mesh.h F14メッシュクラスのヘッダーファイル
F14Mesh.cpp F14メッシュクラスのソースファイル
PlaneMesh.h 地面メッシュクラスのヘッダーファイル
PlaneMesh.cpp 地面メッシュクラスのソースファイル
main.cpp main関数のソースファイル


---PercentageCloserFilter_Pass0.hlsl---  ↑

// ************************************************************
// Percentage Closer Filter Pass0
// ************************************************************

// 定数バッファ
cbuffer CBuffer : register( b0 )
{
   column_major float4x4 g_matLightWorldViewProj    : packoffset( c0 );  // ライトビューの正射影行列
};

// 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
   float3 normal : NORMAL;      // 法線ベクトル
   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_PS_IN
{
   float4 pos      : SV_POSITION;
};

// 頂点シェーダー
VS_OUT_PS_IN PercentageCloserFilter_Pass0_VS_Main( VS_IN In )
{
   VS_OUT_PS_IN Out;
   Out.pos = mul( float4( In.pos, 1.0f ), g_matLightWorldViewProj );
   return Out;
}

---PercentageCloserFilter_Pass1.hlsl---  ↑


// ************************************************************
// Percentage Closer Filter Pass1
// ************************************************************

// 定数バッファ
cbuffer CBuffer : register( b0 )
{
   column_major float4x4 g_matCameraWorldViewProj   : packoffset( c0 );   // カメラビューの射影行列
   column_major float4x4 g_matLightWorldViewProj   : packoffset( c4 );   // ライトビューの正射影行列
   float4 g_vecLightPos              : packoffset( c8 );   // ローカル座標系での平行光源の位置ベクトル
   float4 g_TexelSize                : packoffset( c9 );   // 1テクセルサイズ
};

// 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
   float3 normal : NORMAL;      // 法線ベクトル
   float2 texel  : TEXCOORD;    // テクセル
};

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

// 深度マップ
Texture2D g_DepthMap : register( t5 );

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

// 比較サンプラステート
SamplerComparisonState g_ShadowSampler : register( s5 );

// 頂点シェーダーの出力パラメータ
struct VS_OUT_PS_IN
{
   float4 pos       : SV_POSITION;
   float3 normal    : NORMAL;
   float2 texel     : TEXCOORD0;
   float4 posLWVP   : TEXCOORD1;
};

// 頂点シェーダー
VS_OUT_PS_IN PercentageCloserFilter_Pass1_VS_Main( VS_IN In )
{
   VS_OUT_PS_IN Out;

   Out.pos = mul( float4( In.pos, 1.0f ), g_matCameraWorldViewProj );
   Out.posLWVP = mul( float4( In.pos, 1.0f ), g_matLightWorldViewProj );
   Out.normal = In.normal;
   Out.texel = In.texel;

   return Out;
}

// ピクセルシェーダ
float4 PercentageCloserFilter_Pass1_PS_Main( VS_OUT_PS_IN In ) : SV_TARGET
{
   float shadowColor;
   
   // テクセルを計算
   float2 texel = float2( In.posLWVP.x / In.posLWVP.w * 0.5f + 0.5f, In.posLWVP.y / In.posLWVP.w * -0.5f + 0.5f );
   
   // 深度マップの範囲外はとりあえず影なしにする
   if( texel.x < 0 || texel.x > 1 || texel.y < 0 || texel.y > 1 )
      shadowColor = 1.0f;
 
   else
   {
      float PercentLit = 0;
      
      // ライトビュー上でのピクセルの深度値
      float depthcompare = In.posLWVP.z / In.posLWVP.w;
      
      // バイアス
      depthcompare -= 0.002f;
      
      float cnt = 0;
      for( int i=-4; i<5; i+=2 )
      {
         for( int j=-4; j<5; j+=2 )
         {
            // ミップマップ0限定で depthcompare >= 深度マップの深度値 の場合、0
            PercentLit +=  g_DepthMap.SampleCmpLevelZero( g_ShadowSampler,
                                 float2( 
                                    texel.x + (float)i * g_TexelSize.x,
                                    texel.y + (float)j * g_TexelSize.y ),
                                 depthcompare );
            cnt++;
         }
      }
      
      PercentLit = PercentLit / cnt;
      shadowColor = clamp( PercentLit, 0.3f, 1.0f );
   }
   
   // ハーフランバート
   float lambert = dot( g_vecLightPos.xyz, In.normal );
   lambert = lambert * 0.5f + 0.5f;

   // デカールマップ
   float4 decalmap = g_DecalMap.Sample( g_Sampler, In.texel );

   return ( decalmap * min( lambert, shadowColor ) ).bgra;
}

SampleCmpLevelZeroを使用して深度マップの深度値と描画対象のピクセル位置の深度値を比較し結果を取得します。 この値を使用して影となるパーセンテージを計算します。

---PercentageCloserFilter.h---  ↑


#ifndef PERCENTAGE_CLOSER_FILTER_H
#define PERCENTAGE_CLOSER_FILTER_H

#include "../Common/UCommon.h"
#include "../Common/UException.h"
#include "../Common/UGraphicsPipeline.h"
#include "../Common/UDirect3D11.h"

// XNAMath
#include "../Common/XNAMath/xnamath.h"

class PercentageCloserFilter
{
private:
   // Direct3D用定数バッファ設定用構造体
   typedef struct _CBUFFER_PASS0
   {
      XMMATRIX matLightWorldViewProj;
   }CBUFFER_PASS0;

   typedef struct _CBUFFER_PASS1
   {
      XMMATRIX matCameraWorldViewProj;
      XMMATRIX matLightWorldViewProj;
      XMFLOAT4 vecLightDir;
      XMFLOAT4 vecTexelSize;
   }CBUFFER_PASS1;

   ID3D11DepthStencilView* m_pDSView;
   ID3D11ShaderResourceView* m_pSRView;

   ID3D11RenderTargetView* m_pOldRTView;
   ID3D11DepthStencilView* m_pOldDSView;
   D3D11_VIEWPORT m_pOldViewport[D3D11_VIEWPORT_AND_SCISSORRECT_OBJECT_COUNT_PER_PIPELINE];
   UINT m_ViewportCount;

   // シェーダー用定数バッファ
   ID3D11Buffer* m_pConstantBuffers[2];

   UGraphicsPipeline* m_pGraphicsPipeline[2];

   ID3D11SamplerState* m_pSamplerComparisonState;

   DWORD m_Width, m_Height;

   int m_Pass;

   XMMATRIX m_MatLightViewProj;
   XMMATRIX m_MatCameraViewProj;
   XMFLOAT4 m_VecLightPos;

public:
   PercentageCloserFilter();
   virtual ~PercentageCloserFilter();
   void Invalidate();
   void Create( ID3D11Device* pD3DDevice, DWORD Width, DWORD Height );
   void BeginPass( ID3D11DeviceContext* pD3DDeviceContext, UINT Pass,
                   XMFLOAT4* pVecLightPos, XMMATRIX* pMatLightProj, XMMATRIX* pMatCameraView, XMMATRIX* pMatCameraProj );
   void SetConstantBuffers( ID3D11DeviceContext* pD3DDeviceContext, XMMATRIX* pMatWorld );
   void EndPass( ID3D11DeviceContext* pD3DDeviceContext );
   inline UINT GetMaxPass(){ return 2; };
   inline const ID3D11ShaderResourceView* GetDepthMap(){ return m_pSRView; };
};

#endif

---PercentageCloserFilter.cpp---  ↑


#include "../../Header/Shader/PercentageCloserFilter.h"
#include "../../HLSL/PercentageCloserFilter_Pass0_VS_Main.h"
#include "../../HLSL/PercentageCloserFilter_Pass1_VS_Main.h"
#include "../../HLSL/PercentageCloserFilter_Pass1_PS_Main.h"

PercentageCloserFilter::PercentageCloserFilter()
{
   m_pDSView = nullptr;
   m_pSRView = nullptr;
   for( int i=0; i<_countof( m_pGraphicsPipeline ); i++ )
   {
      m_pGraphicsPipeline[i] = nullptr;
      m_pConstantBuffers[i] = nullptr;
   }
   m_pSamplerComparisonState = nullptr;

   m_Pass = -1;
}

PercentageCloserFilter::~PercentageCloserFilter()
{
   SAFE_RELEASE( m_pSamplerComparisonState );
   for( int i=0; i<_countof( m_pGraphicsPipeline ); i++ )
   {
      SAFE_DELETE( m_pGraphicsPipeline[i] );
      SAFE_RELEASE( m_pConstantBuffers[i] );
   }
   SAFE_RELEASE( m_pSRView );
   SAFE_RELEASE( m_pDSView );
}

void PercentageCloserFilter::Create( ID3D11Device* pD3DDevice, DWORD Width, DWORD Height )
{
   m_Width = Width;
   m_Height = Height;

   m_Pass = -1;

   // *******************************************************************************************************
   // パス0用のUGraphicsPipelineの作成
   // *******************************************************************************************************

   m_pGraphicsPipeline[0] = NEW UGraphicsPipeline();

   // ラスタライザーステートを作成する
   m_pGraphicsPipeline[0]->CreateRasterizerState( pD3DDevice, D3D11_CULL_MODE::D3D11_CULL_BACK );

   // 深度ステンシルステートを作成する
   m_pGraphicsPipeline[0]->CreateDepthStencilState( pD3DDevice, TRUE, D3D11_DEPTH_WRITE_MASK::D3D11_DEPTH_WRITE_MASK_ALL );

   // ブレンドステートを作成する
   UGraphicsPipeline::UEBLEND_STATE BlendStateType[1] = { UGraphicsPipeline::UEBLEND_STATE::NONE };
   m_pGraphicsPipeline[0]->CreateBlendState( pD3DDevice, BlendStateType, 1 );

   D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] = {
         { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0,  0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
         { "NORMAL",   0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
         { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,    0, 24, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },
   };

   // シェーダーを作成する
#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
   m_pGraphicsPipeline[0]->CreateVertexShaderFromFile( pD3DDevice, _T("../HLSL/PercentageCloserFilter_Pass0.hlsl"), "PercentageCloserFilter_Pass0_VS_Main", layout, _countof( layout ) );
#else
   m_pGraphicsPipeline[0]->CreateVertexShaderFromMemory( pD3DDevice, (LPBYTE)g_PercentageCloserFilter_Pass0_VS_Main, sizeof( g_PercentageCloserFilter_Pass0_VS_Main ), layout, _countof( layout ) );
#endif
   
   // 深度ステンシルバッファを作成する
   UMaps::CreateDepthStencilView( pD3DDevice, m_Width, m_Height, &m_pDSView, &m_pSRView );
  
   // 定数バッファを作成する
   m_pConstantBuffers[0] = m_pGraphicsPipeline[0]->CreateConstantBuffer( pD3DDevice, nullptr, sizeof( PercentageCloserFilter::CBUFFER_PASS0 ), D3D11_CPU_ACCESS_WRITE );

   // *******************************************************************************************************
   // パス1用のUGraphicsPipelineの作成
   // シェーダーと定数バッファ以外はパス0の使いまわし
   // *******************************************************************************************************

   m_pGraphicsPipeline[1] = NEW UGraphicsPipeline();

   // シェーダーを作成する
#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
   m_pGraphicsPipeline[1]->CreateVertexShaderFromFile( pD3DDevice, _T("../HLSL/PercentageCloserFilter_Pass1.hlsl"), "PercentageCloserFilter_Pass1_VS_Main", layout, _countof( layout ) );
   m_pGraphicsPipeline[1]->CreatePixelShaderFromFile(  pD3DDevice, _T("../HLSL/PercentageCloserFilter_Pass1.hlsl"), "PercentageCloserFilter_Pass1_PS_Main" );
#else
   m_pGraphicsPipeline[1]->CreateVertexShaderFromMemory( pD3DDevice, (LPBYTE)g_PercentageCloserFilter_Pass1_VS_Main, sizeof( g_PercentageCloserFilter_Pass1_VS_Main ), layout, _countof( layout ) );
   m_pGraphicsPipeline[1]->CreatePixelShaderFromMemory(  pD3DDevice, (LPBYTE)g_PercentageCloserFilter_Pass1_PS_Main, sizeof( g_PercentageCloserFilter_Pass1_PS_Main ) );
#endif

   // 定数バッファを作成する
   m_pConstantBuffers[1] = m_pGraphicsPipeline[1]->CreateConstantBuffer( pD3DDevice, nullptr, sizeof( PercentageCloserFilter::CBUFFER_PASS1 ), D3D11_CPU_ACCESS_WRITE );

   // サンプラーステートを作成する
   m_pSamplerComparisonState = USamplers::CreateSamplerState(pD3DDevice, D3D11_TEXTURE_ADDRESS_CLAMP, D3D11_FILTER_COMPARISON_MIN_MAG_LINEAR_MIP_POINT, D3D11_COMPARISON_LESS);
}

void PercentageCloserFilter::BeginPass( ID3D11DeviceContext* pD3DDeviceContext, UINT Pass,
                                       XMFLOAT4* pVecLightPos, XMMATRIX* pMatLightProj, XMMATRIX* pMatCameraView, XMMATRIX* pMatCameraProj )
{
   if (m_Pass != -1)
   {
      throw(UException(-1, _T("PercentageCloserFilter::BeginPass()はCreate()またはEndPass()実行後に使用してください")));
   }

   m_Pass = (int)Pass;

   switch( m_Pass )
   {
   case 0:
      {
         // 深度ステンシルビューを切り替える。レンダーターゲットビューは使用しない。

         pD3DDeviceContext->OMGetRenderTargets( 1, &m_pOldRTView, &m_pOldDSView );
         pD3DDeviceContext->OMSetRenderTargets( 0, nullptr, m_pDSView );

         pD3DDeviceContext->RSGetViewports( &m_ViewportCount, nullptr );
         pD3DDeviceContext->RSGetViewports( &m_ViewportCount, &m_pOldViewport[0] );

         // ビューポートを切り替える。
         D3D11_VIEWPORT Viewport[1];
         Viewport[0].TopLeftX = 0;
         Viewport[0].TopLeftY = 0;
         Viewport[0].Width    = (FLOAT)m_Width;
         Viewport[0].Height   = (FLOAT)m_Height;
         Viewport[0].MinDepth = 0.0f;
         Viewport[0].MaxDepth = 1.0f;
         pD3DDeviceContext->RSSetViewports( 1, Viewport );

         // 深度バッファをクリアする。
         pD3DDeviceContext->ClearDepthStencilView( m_pDSView, D3D11_CLEAR_DEPTH | D3D11_CLEAR_STENCIL, 1.0f, 0  );

         m_VecLightPos = *pVecLightPos;

         // ライトビュー × 射影行列を作成
         XMMATRIX matLightView = XMMatrixLookAtLH(XMLoadFloat3((XMFLOAT3*)&m_VecLightPos), XMLoadFloat3(&XMFLOAT3(0, 0, 0)), XMLoadFloat3(&XMFLOAT3(0, 1, 0)));
         m_MatLightViewProj = matLightView * (*pMatLightProj);

         m_MatCameraViewProj = XMMatrixIdentity();
      }
      break;

   case 1:
      {
         // 深度マップをシェーダーに設定
         pD3DDeviceContext->PSSetShaderResources( 5, 1, &m_pSRView );

         pD3DDeviceContext->PSSetSamplers( 5, 1, &m_pSamplerComparisonState );

         // ライトビューはPass0と同じにするためここでは設定しない

         // カメラビュー × 射影行列を作成
         m_MatCameraViewProj = (*pMatCameraView) * (*pMatCameraProj);
      }
      break;

   default:
      throw(UException(-1, _T("PercentageCloserFilter::BeginPass()で無効なPassが指定されました")));
   }

   // 各種ステートを設定する
   m_pGraphicsPipeline[0]->SetRasterizerState( pD3DDeviceContext );
   m_pGraphicsPipeline[0]->SetDepthStencilState( pD3DDeviceContext );
   m_pGraphicsPipeline[0]->SetBlendState( pD3DDeviceContext );

   // 各種グラフィックパイプラインを設定
   m_pGraphicsPipeline[m_Pass]->SetVertexShader( pD3DDeviceContext );
   m_pGraphicsPipeline[m_Pass]->SetHullShader( pD3DDeviceContext );
   m_pGraphicsPipeline[m_Pass]->SetDomainShader( pD3DDeviceContext );
   m_pGraphicsPipeline[m_Pass]->SetGeometryShader( pD3DDeviceContext );
   m_pGraphicsPipeline[m_Pass]->SetPixelShader( pD3DDeviceContext );
}

void PercentageCloserFilter::SetConstantBuffers( ID3D11DeviceContext* pD3DDeviceContext, XMMATRIX* pMatWorld )
{
   HRESULT hr = E_FAIL;

   if (m_Pass == -1)
   {
      throw(UException(-1, _T("PercentageCloserFilter::SetConstantBuffers()はBeginPass()実行後に使用してください")));
   }

   switch( m_Pass )
   {
   case 0:
      {
         XMMATRIX matLightWorldViewProj;
         matLightWorldViewProj = (*pMatWorld) * m_MatLightViewProj;
         matLightWorldViewProj = XMMatrixTranspose( matLightWorldViewProj );

         // 定数バッファを作成する
         D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource;
         if( FAILED( hr = pD3DDeviceContext->Map( m_pConstantBuffers[m_Pass], 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedResource ) ) )
            throw( UException( -1, _T("PercentageCloserFilter::SetConstantBuffers()でエラーが発生しました。Map()が失敗しました。") ) );

         PercentageCloserFilter::CBUFFER_PASS0* cbuffer = (PercentageCloserFilter::CBUFFER_PASS0*)mappedResource.pData;

         ::CopyMemory( &cbuffer->matLightWorldViewProj, &matLightWorldViewProj, sizeof( XMMATRIX ));

         pD3DDeviceContext->Unmap( m_pConstantBuffers[m_Pass], 0 );

         // 定数バッファを設定
         pD3DDeviceContext->VSSetConstantBuffers( 0, 1, &m_pConstantBuffers[m_Pass] );
         pD3DDeviceContext->PSSetConstantBuffers( 0, 1, &m_pConstantBuffers[m_Pass] );
      }
      break;

   case 1:
      {
         XMMATRIX matCameraWorldViewProj, matLightWorldViewProj;

         matCameraWorldViewProj = (*pMatWorld) * m_MatCameraViewProj;
         matCameraWorldViewProj = XMMatrixTranspose( matCameraWorldViewProj );

         matLightWorldViewProj = (*pMatWorld) * m_MatLightViewProj;
         matLightWorldViewProj = XMMatrixTranspose( matLightWorldViewProj );

         // メッシュ基準のローカル座標系上での平行光源の方向ベクトルを計算する
         XMMATRIX matInv = XMMatrixInverse( nullptr, *pMatWorld );
         XMVECTOR v = XMVector4Transform( XMLoadFloat4( &m_VecLightPos ), matInv );
         XMVECTOR nv = XMVector3Normalize( v );
         XMFLOAT4 localLightPos;
         XMStoreFloat4( &localLightPos, nv );
         
         XMFLOAT4 texelSize = XMFLOAT4( (float)( 1.0f / m_Width ), (float)( 1.0f / m_Height ), 0, 0 );

         // 定数バッファを作成する
         D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource;
         if( FAILED( hr = pD3DDeviceContext->Map( m_pConstantBuffers[m_Pass], 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedResource ) ) )
            throw( UException( -1, _T("PercentageCloserFilter::SetConstantBuffers()でエラーが発生しました。Map()が失敗しました。") ) );

         PercentageCloserFilter::CBUFFER_PASS1* cbuffer = (PercentageCloserFilter::CBUFFER_PASS1*)mappedResource.pData;

         ::CopyMemory( &cbuffer->matLightWorldViewProj, &matLightWorldViewProj, sizeof( XMMATRIX ));
         ::CopyMemory( &cbuffer->matCameraWorldViewProj, &matCameraWorldViewProj, sizeof( XMMATRIX ));
         ::CopyMemory( &cbuffer->vecLightDir, &localLightPos, sizeof( XMFLOAT4 ));
         ::CopyMemory( &cbuffer->vecTexelSize, &texelSize, sizeof( XMFLOAT4 ));

         pD3DDeviceContext->Unmap( m_pConstantBuffers[m_Pass], 0 );

         // 定数バッファを設定
         pD3DDeviceContext->VSSetConstantBuffers( 0, 1, &m_pConstantBuffers[m_Pass] );
         pD3DDeviceContext->PSSetConstantBuffers( 0, 1, &m_pConstantBuffers[m_Pass] );
      }
      break;
   }
}

void PercentageCloserFilter::EndPass( ID3D11DeviceContext* pD3DDeviceContext )
{
   switch( m_Pass )
   {
   case 0:
      // レンダーターゲットビューと深度ステンシルビューとビューポートを戻す

      pD3DDeviceContext->OMSetRenderTargets( 1, &m_pOldRTView, m_pOldDSView );
      SAFE_RELEASE( m_pOldRTView );
      SAFE_RELEASE( m_pOldDSView );

      pD3DDeviceContext->RSSetViewports( m_ViewportCount, m_pOldViewport );
      break;

   case 1:
      ID3D11ShaderResourceView* pNull = nullptr;
      pD3DDeviceContext->PSSetShaderResources( 5, 1, &pNull );
      break;
   }

   m_Pass = -1;
}

---main.cpp---  ↑


#include "../Header/Common/UCommon.h"
#include "../Header/Common/UException.h"
#include "../Header/Common/UDirect3D11.h"
#include "../Header/Common/UDebugFont.h"
#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
#include "../Header/Common/USRViewRenderer.h"
#endif
#include "../Header/Shader/PercentageCloserFilter.h"
#include "../Header/Mesh/F14Mesh.h"
#include "../Header/Mesh/PlaneMesh.h"

// アプリケーション名
TCHAR* AppName = _T("Direct3D11 Percentage Closer Filter");

// Direct3D関連の自作クラス
UDirect3D11* g_pDirect3D11 = nullptr;

PercentageCloserFilter* g_pPercentageCloserFilter = nullptr;

F14Mesh* g_pF14Mesh = nullptr;
PlaneMesh* g_pPlaneMesh = nullptr;

UFPS* g_pFPS = nullptr;

#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
USRViewRenderer* g_pSRViewRenderer = nullptr;
#endif

DWORD g_Width = 640, g_Height = 480;

// カメラビュー行列
XMMATRIX g_MatCameraView = XMMatrixIdentity();

// 射影行列
XMMATRIX g_MatCameraProj = XMMatrixPerspectiveFovLH( XM_PI / 5.0f, (float)g_Width / (float)g_Height, 0.01f, 500.0f );

// 正行列
XMMATRIX g_MatLightOrtho = XMMatrixOrthographicLH( (float)250, (float)250, 1.0f, 800.0f );

// 平行光源の位置ベクトル
XMFLOAT4 g_VecLightPos = XMFLOAT4( 300.0f, 200.0f, 300.0f, 0 );

// メモリ解放
void Invalidate()
{
#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
   SAFE_DELETE( g_pSRViewRenderer );
#endif
   SAFE_DELETE( g_pFPS );
   SAFE_DELETE( g_pPercentageCloserFilter );
   SAFE_DELETE( g_pPlaneMesh );
   SAFE_DELETE( g_pF14Mesh );
   SAFE_DELETE( g_pDirect3D11 );
}

// 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 );
      break;

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

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

   return 0L;
}

// Direct3Dの作成
void CreateDirect3D( HINSTANCE hInstance )
{
   DXGI_MODE_DESC* pModeDescArray = nullptr;

   __try
   {
      DXGI_MODE_DESC  ModeDesc;
      UINT num;

      // ディスプレイモード一覧の数を取得する
      g_pDirect3D11->GetDisplayMode( nullptr, &num );

      pModeDescArray = NEW DXGI_MODE_DESC[num];
      // ディスプレイモード一覧を取得する
      g_pDirect3D11->GetDisplayMode( pModeDescArray, &num );

      bool find = false;
      for( UINT i=0; i<num; i++ )
      {
         // 適切な解像度のディスプレイモードを検索する
         if( pModeDescArray[i].Width == g_Width && pModeDescArray[i].Height == g_Height )
         {
            find = true;
            ::CopyMemory( &ModeDesc, &pModeDescArray[i], sizeof( DXGI_MODE_DESC ) );
            break;
         }
      }

      if( find == false )
         throw( UException( -1, _T("InitDirect3D()でエラーが発生しました。適切なディスプレイモードの解像度を取得できません。") ) );

      // ウィンドウの作成およびDirect3D の作成
      g_pDirect3D11->CreateDirect3D11( AppName, hInstance, WndProc, &ModeDesc, TRUE, TRUE );

      // FPS描画クラス
      g_pFPS->CreateMesh( g_pDirect3D11->m_pD3DDevice );

#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
      g_pSRViewRenderer->Create( g_pDirect3D11->m_pD3DDevice, 1.0f - 400.0f / (float)g_Width, 1.0f, 1.0f, 1.0f - 400.0f / (float)g_Height );
#endif
   }
   __finally
   {
      SAFE_DELETE_ARRAY( pModeDescArray );
   }
}

void CreateGraphicePipeline()
{
   DWORD Width = 1024, Height = 1024;

   g_pPercentageCloserFilter->Create( g_pDirect3D11->m_pD3DDevice, Width, Height );
}

// メッシュを作成する
void CreateMesh()
{
   g_pF14Mesh = NEW F14Mesh();
   g_pF14Mesh->CreateMesh( g_pDirect3D11->m_pD3DDevice );

   g_pPlaneMesh = NEW PlaneMesh();
   g_pPlaneMesh->CreateMesh( g_pDirect3D11->m_pD3DDevice );
}

void CreateResource( HINSTANCE hInstance )
{
   // Direct3D 関連自作クラスのインスタンスを作成
   // CreateDirect3D()関数内でインスタンスの作成を行うと、C2712 エラーが発生するのでここで行う。
   g_pDirect3D11 = NEW UDirect3D11();

   g_pPercentageCloserFilter = NEW PercentageCloserFilter();

   g_pFPS = NEW UFPS();

#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
   g_pSRViewRenderer = NEW USRViewRenderer();
#endif

   // Direct3Dの作成
   CreateDirect3D( hInstance );

   // グラフィックパイプラインリソースの作成
   CreateGraphicePipeline();

   // リソースの作成
   CreateMesh();
}

void NextFrame()
{
   // ビュー行列
   if( GetKeyState( VK_UP ) & 0x8000 )
      g_MatCameraView *= XMMatrixTranslation( 0, 0, -0.1f );
   if( GetKeyState( VK_DOWN ) & 0x8000 )
      g_MatCameraView *= XMMatrixTranslation( 0, 0, 0.1f );
   if( GetKeyState( VK_RIGHT ) & 0x8000 )
      g_MatCameraView *= XMMatrixRotationY( -0.002f );
   if( GetKeyState( VK_LEFT ) & 0x8000 )
      g_MatCameraView *= XMMatrixRotationY( 0.002f );
   if( GetKeyState( 'Q' ) & 0x8000 )
      g_MatCameraView *= XMMatrixRotationX( 0.002f );
   if( GetKeyState( 'A' ) & 0x8000 )
      g_MatCameraView *= XMMatrixRotationX( -0.002f );

   g_pFPS->NextFrame();

   g_pF14Mesh->NextFrame();
   g_pPlaneMesh->NextFrame();
}

// 描画処理
HRESULT Render()
{
   HRESULT hr = E_FAIL;
   
   static float ClearColor[4] = { 0.3f, 0.3f, 1.0f, 1.0f };

    // バックバッファをクリアする。
   g_pDirect3D11->ClearBackBuffer( ClearColor ); 

   // 深度バッファをクリアする。
   g_pDirect3D11->ClearDepthStencilView( D3D11_CLEAR_DEPTH | D3D11_CLEAR_STENCIL, 1.0f, 0 );

   for( UINT i=0; i<g_pPercentageCloserFilter->GetMaxPass(); i++ )
   {
      g_pPercentageCloserFilter->BeginPass( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext, i, &g_VecLightPos, &g_MatLightOrtho, &g_MatCameraView, &g_MatCameraProj );

      for( UINT j=0; j<g_pF14Mesh->GetMaxCount(); j++ )
      {
         // 定数バッファを設定
         g_pPercentageCloserFilter->SetConstantBuffers( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext, g_pF14Mesh->GetMatWorld(j) );
         // レンダリング
         g_pF14Mesh->Render( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext );
      }

      // 定数バッファを設定
      g_pPercentageCloserFilter->SetConstantBuffers( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext, g_pPlaneMesh->GetMatWorld() );
      // レンダリング
      g_pPlaneMesh->Render( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext );

      g_pPercentageCloserFilter->EndPass( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext );
   }

#if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG)
   int SrvRGB[] = { 0, 1, 2, 3 };
   g_pSRViewRenderer->SetSRView( g_pPercentageCloserFilter->GetDepthMap(), SrvRGB );
   g_pSRViewRenderer->Render( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext );
#endif

   g_pFPS->Render( g_pDirect3D11->m_pD3DDeviceContext );

   // レンダリングされたイメージをユーザーに表示。
   if( FAILED( hr = g_pDirect3D11->Present( 0, 0 ) ) )
      throw( UException( hr, _T("IDXGISwapChain::Present()が失敗しました") ) );

   return hr;
}
 
// メイン関数
int APIENTRY _tWinMain( HINSTANCE hInstance,
                        HINSTANCE,
                        LPTSTR,
                        INT )
{
   // メモリリーク検出
//   _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF | CRTDBG_CHECK_ALWAYS_DF );
   _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF | _CRTDBG_CHECK_EVERY_1024_DF );

   MSG msg = {0};

   try
   {
      CreateResource( hInstance );

      ::ShowWindow( g_pDirect3D11->m_hWnd, SW_SHOW );
      ::UpdateWindow( g_pDirect3D11->m_hWnd );

      // メッセージループ
      do
      { 
         if( ::PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) )
         {
            ::TranslateMessage(&msg); 
            ::DispatchMessage(&msg); 
         }
         else
         {
            NextFrame();
            Render();
         }
      }while( msg.message != WM_QUIT );
   }
   catch( UException ex )
   {
      ::MessageBox( nullptr, ex.m_pErrorStr, _T("エラー"), MB_OK );
   }

   Invalidate();

   ::UnregisterClass( AppName, hInstance );

   return msg.wParam;
}


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