現(xiàn)在學(xué)習(xí)Direct3d/HLSL的人非常多，教程也非常多。因?yàn)橛布乃皆谶M(jìn)步，所以可編程管道的處理能力也在不斷的提高。從Direct3D 8開始，Direct3D中引入了可編程管道（Programable Function Pipeline）的概念。

關(guān)于學(xué)習(xí)，中國(guó)有句古話叫“學(xué)以致用”，可見把學(xué)到的東西用于實(shí)際實(shí)踐中是多么的重要。現(xiàn)在學(xué)習(xí)Direct3D/HLSL的人非常多，教程也非常多。但是很多人不知道看完這些教程后該干什么，或者說(shuō)可以怎么利用學(xué)到的知識(shí)。本文會(huì)對(duì)Direct3D/HLSL做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，講述如果將HLSL用于數(shù)字圖像處理，帶領(lǐng)大家一起體會(huì)HLSL的強(qiáng)大。

簡(jiǎn)介.

1)Direct3D和HLSL

Direct3D是微軟開發(fā)的用于編寫Windows下高性能圖形程序的3D API。通過(guò)Direct3D，我們可以訪問(wèn)高速的圖形加速卡。它是DirectX眾多成員的一部分。

HLSL 全稱High Level Shading Language 。是微軟推出Direct3D 9時(shí)的一個(gè)重要更新。所謂的Shading Language還需要從Direct3D的圖形管道說(shuō)起，Direct3D在Direct3D 8以前只能工作在固定管道（Fixed Function Pipe-line）的模式下，在固定管道模式下，圖元從提交到被轉(zhuǎn)化成可以顯示的像素是按照實(shí)現(xiàn)定義好的流程和算法來(lái)完成，可以認(rèn)為是固化在硬件中的死功能。

從Direct3D 8開始，Direct3D中引入了可編程管道（Programable Function Pipeline）的概念。在可編程管道中，開發(fā)人員可以自己編寫用于處理頂點(diǎn)和像素的程序。這些程序是運(yùn)行在GPU上而不是CPU上的。在Direct3D里面，用于處理頂點(diǎn)的程序叫Vertex Shader，用于處理像素的叫Pixel Shader。（目前最新的Direct3D10中又引入了Geometry Shader的概念）。因?yàn)橛布乃皆谶M(jìn)步，所以可編程管道的處理能力也在不斷的提高。根據(jù)不同的硬件能力，Shader的版本也已經(jīng)有對(duì)應(yīng)的不同版本。從Direct3D發(fā)布的最早的Shader Model 1.0到現(xiàn)在主流的Shader Model 3.0，可編程管道已經(jīng)能提供一定范圍的通用編程能力了，這就是所謂的GPGPU。

HLSL是一種高級(jí)語(yǔ)言(High Level)，之對(duì)應(yīng)的是Low Level Shading Language。這個(gè)低級(jí)的語(yǔ)言就是ASM的Shader。它是類似于匯編語(yǔ)言，難以編寫和維護(hù)。而HLSL則跟我們熟悉的C/C++語(yǔ)言非常類似。大大降低了開發(fā)人員學(xué)習(xí)的成本。HLSL本身就是微軟和nVidia聯(lián)合開發(fā)的，nVidia的版本稱為Cg，也就是C for Graphics。可想而知，它和C是有同樣的血統(tǒng)的。

本文簡(jiǎn)要介紹了Direct3D和HLSL，如果讀者希望深入了解，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)MSDN等相關(guān)網(wǎng)站。同時(shí)關(guān)于如何在Direct3D應(yīng)用程序中使用HLSL編寫的Vertex Shader和Pixel Shader，請(qǐng)參閱其它的教程和微軟的DirectX SDK。

2）RenderMonkey簡(jiǎn)介

現(xiàn)在的開發(fā)人員可能都比較熟悉IDE的工作模式，尤其是使用Visual Studio一類開發(fā)工具的Windows程序開發(fā)人員。HLSL作為一種新的語(yǔ)言，GPU編程作為一種新事物，目前還沒(méi)有很好的IDE能完整的支持編寫，調(diào)試一體化的工作方式。在本文我們將使用ATI的HLSL開發(fā)IDE: RenderMonkey。

RenderMonkey是由前ATI開發(fā)的，用于編寫Shader，并調(diào)試的工具。由于RenderMonkey支持插件，所以既可以編寫OpenGL的GLSL也可以編寫Direct3D的HLSL。它能支持創(chuàng)建RenderTarget，多Pass渲染，可以自由選擇用哪個(gè)shader model來(lái)編譯代碼。并能加亮顯示shader代碼。

經(jīng)典的RenderMonkey界面如下圖

左邊為工作區(qū)，右邊為預(yù)覽區(qū)域。下面為信息輸出區(qū)。在左邊的工作區(qū)里可以看到。我們可以對(duì)Shader的工程進(jìn)行分組，其中每一個(gè)可以獨(dú)立工作的工程稱為一個(gè)Effect。在同一時(shí)候預(yù)覽區(qū)中只能預(yù)覽當(dāng)前激活的Effect。每個(gè)Effect由不同的對(duì)象組成，其中比較重要的對(duì)象如下：

1)????? Pass . 這個(gè)pass就是渲染中常提到的pass.代表一遍的渲染

2)????? 幾何體。就是類紅色茶壺表示的，它代表在渲染中使用的幾何體。

3)????? 紋理對(duì)象和RenderTarget對(duì)象（用一個(gè)鉛筆表示）

4)????? Shader中用到的參數(shù)，這些參數(shù)可以是自定義的，也可以是預(yù)定義的（比如當(dāng)前的觀察矩陣，攝像機(jī)的位置等參數(shù)）。

5)????? 每個(gè)pass中用到的Shader。這些shader可以在RenderMonkey的代碼編輯器中進(jìn)行編輯，并調(diào)用命令來(lái)編譯。

因?yàn)槲恼缕年P(guān)系，本文將直接使用RenderMonkey來(lái)作為演示的平臺(tái)。關(guān)于如何使用RenderMonkey，請(qǐng)參照RenderMonkey的幫助，或者打開RenderMonkey自帶的例子，很容易就能掌握這個(gè)工具的使用方法。

GPGPU

?????? 本文將要介紹的是如何用HLSL來(lái)實(shí)現(xiàn)PhotoShop的濾鏡效果，也就是說(shuō)需要通過(guò)GPU來(lái)進(jìn)行數(shù)字圖像處理。這是目前非常流行的GPGPU的應(yīng)用的一種。

GPU是專用于處理3D圖形顯示的處理器，雖不如CPU的指令集豐富，但GPU的指令集更加有針對(duì)性，因此這就決定了GPU在犧牲了的靈活性的前提上有更快的運(yùn)行速度。GPU特別適合處理那種可以大規(guī)模并行的算法，比如某些數(shù)字圖像處理算法。

因?yàn)槟壳拔覀兊某绦蛑荒芡ㄟ^(guò)Direct3D的API才能訪問(wèn)到GPU，一般我們采用Pixel Shader來(lái)進(jìn)行GPGPU，所以要使用GPU來(lái)處理數(shù)據(jù)的時(shí)候，必須完成以下幾件事：

1).將數(shù)據(jù)提交給GPU

2).調(diào)用對(duì)應(yīng)命令讓GPU開始處理數(shù)據(jù)

3).從GPU哪里取回處理完畢的數(shù)據(jù)。

可以通過(guò)兩種方法將數(shù)據(jù)提交到GPU，紋理和shader的參數(shù)，紋理中一般保存我們需要進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)，而shader參數(shù)則一般是用于數(shù)據(jù)處理算法需要用到的一些參數(shù)。

當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備完畢后，調(diào)用Direct3D的drawPrimitive函數(shù)在屏幕上繪制一個(gè)紋理相同大小的矩形，把GPGPU的算法寫到用于繪制這個(gè)矩形的Pixel Shader中。Direct3D開始繪制這個(gè)矩形以后，會(huì)為每一個(gè)象素調(diào)用一次整個(gè)Pixel Shader，然后把Pixel Shader的輸出寫入到RenderTarget中。因?yàn)槲覀兝L制的矩形的大小和紋理的大小是一致的，所以輸出象素和紋理的象素可以做到一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，也就是說(shuō)紋理中的每一個(gè)象素在經(jīng)過(guò)Pixel Shader的運(yùn)算后被輸出掉RenderTarget里，等于對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)用了一次我們需要的算法。現(xiàn)代的GPU中往往有大量的Pixel Shader處理單元，而這些處理都建立在非常快速的并行運(yùn)行的基礎(chǔ)之上的。

經(jīng)過(guò)前面的步驟，處理完的數(shù)據(jù)已經(jīng)到了RenderTarget里了，我們可以事先自己創(chuàng)建一個(gè)RenderTarget（通常和輸入紋理等大）來(lái)接受步驟2中的數(shù)據(jù)，然后Lock這個(gè)RenderTarget取回?cái)?shù)據(jù)。也可以在步驟二中可以使用一種低效率的做法，即直接把圖像繪制到屏幕上，通過(guò)Capture屏幕來(lái)得到輸出。

GPGPU簡(jiǎn)單介紹到這里。詳細(xì)的GPGPU資料請(qǐng)參考www.gpgpu.org。 同時(shí)nvidia的網(wǎng)站和發(fā)布的SDK上也有很多關(guān)于GPGPU的例子。

接下來(lái)我們使用RenderMonkey來(lái)搭建一個(gè)用于數(shù)字圖像處理的架子，以實(shí)現(xiàn)類似PhotoShop的濾鏡效果

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/lancidie/archive/2012/01/19/2326753.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Direct3D提高篇:HLSL编程实现PhotoShop滤镜效果(1)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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