HLSL基础教程（完整篇）

HLSL 起步

作者：XX

目录

目录.......................................................................................................................................................................1

前言...............................................................................................................................................................................................2

1.HLSL 入门...............................................................................................................................................................................14

1.1 什么是着色器.......................................................................................................................................14

1.2 什么是 HLSL........................................................................................................................................15

1.4.1 声明全局变量............................................................................................................................18

1.4.2 编译着色器................................................................................................................................18

1.4.3 创建着色器................................................................................................................................18

1.4.4 把着色器设定到渲染管道中....................................................................................................19

1.4.5 整个渲染过程如下....................................................................................................................19

2.顶点着色器..............................................................................................................................................................................44

2.1 可编程数据流模型...............................................................................................................................44

2.2 顶点声明...............................................................................................................................................45

2.2.1 描述顶点声明............................................................................................................................45

2.2.2 创建顶点声明............................................................................................................................46

2.3.5 对应用程序的一点说明............................................................................................................52

3.像素着色器..............................................................................................................................................................................54

3.1 多纹理化...............................................................................................................................................54

3.2 多纹理效果的像素着色器...................................................................................................................54

3.2.1HLSL 采样器和纹理..................................................................................................................55

3.3 应用程序...............................................................................................................................................56

4.HLSL Effect（效果框架）.....................................................................................................................................................60

4.1Effect 代码结构.....................................................................................................................................60

4.2 用 Effect 实现多纹理化效果...............................................................................................................60

4.2.1 着色器........................................................................................................................................61

的概念，掌握 HLSL 编程的方法。

教程中部分阐述直接引用了其他文档，这是因为这些文档表述之精要，已经达到了不能更改的地步，这里表示感谢。

本文档版权为作者所有，非商业用途可免费使用，转载请注明出处。

虽然这类图形卡在渲染功能上有诸多限制，但为开发者打开了一片新的天地，终结了只能依靠软件解决方案进行渲染的时代。其

结果是让实时 3D 图形和游戏都变得更加真实。

此后，接下来的几代硬件都在性能和功能方面有了重大突破。但是，由于受到硬件固定管线构架（xed-pipeline

的动画 Toy Story 和 A Bug’s Life。

随着处理器芯片制造技术的革新，和处理能力的增强，RenderMan 的思想逐渐影响并延伸到了消费级图形硬件。

DirectX 8 的发布引入了顶点（vertex）和像素着色器（pixel shader）1.0 以及 1.1 版本。虽然这两个版本的着色模型灵活性

不高，同时缺乏流程控制等一些功能。但是，这第一步，给予了艺术家和开发者长久以来所梦想的，创造夺目的、真实的图形的

能力。消费级图形卡所生产的图形终于能和好莱坞电影工作室所渲染出的图形相比了。

接下来的几年间，图像硬件和 3D API 无论在功能和性能上都取得了巨大飞跃，甚至打破了摩尔定律中的技术进步速率。

随着 DirectX 9.0 SDK 以及最新的一代图形卡的发布，比如 Nvidia 的 Geforce FX 系列和 ATI 的 Radeon 9800 系列，顶点和

像素着色器发展到了 2.0 和 2.x 版本。以及随后的 3.x 版本。

这些新的着色模型为实时图像程序开发者带来了前所未有的灵活性。然而，大部分 shader 都通过一种低级的，类似于汇

编的语言来编写的。这意味着作为一名开发人员，你必须像多年前使用汇编语言的时代那样，自己管理寄存器，分配变量以及优

化。此外，shader model 2.0 和 3.0 增加的复杂性让开发人员更加头疼，因为不同的图形卡寄存器数量不一样，甚至同样的指令执

行结果也不一样。

为了简化 shader 开发，同时，给予硬件开发者更多的自由优化性能，微软在 DirectX 9.0 中引入了 High-Level Shading

Language（HLSL）。这门语言和其他高级语言，比如 C 或 C++很类似，这样，开发者就能把注意力集中在 shader 所要实现的功能

上，而不是把精力放在如何使用寄存器，或对某种硬件如何组合指令才能最优化之类的琐碎问题上。

在讲解 HLSL 能做什么，以及如何来使用它之前，先来看看不同的 shader 版本可以提供哪些功能。需要说明的是，在编

DirectX 9.0 所使用的顶点和像素着色器版本为 2.0，同时，已经有大量支持 vertex 和 pixel 2.0 的显卡，所以本书主要讨论基于这一

技术的 shader。

顶点着色器 2.0 和 2.x 相对于 1.x 的版本有如下改进：

在图 1.1 的右边部分，是临时寄存器，用来储存顶点着色器计算出的中间结果。显然，由于它们是临时性的，因此，可以对这些寄

存器进行写入和读取操作。注意名称为 a0 到 aL 的寄存器，它们是循环时用来索引地址和追踪循环所用的计数寄存器（counter

register）。记住，由于 HLSL 是一门高级的着色语言，你不需要关心寄存器是如何分配的。对开发者来说这个过程应该是透明的，并且