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                          高级着色器语言（High-Level Shader Language） ——DirectX9

译者：高超震 ——孤独一剑

你是不是厌倦了用汇编语言写着色器？可以试一下高级着色器语言（High-Level Shader Language——HLSH）。Microsoft DirectX9包含了可用于开发和调试着色器的类C语言HLSH。这种特性DirectX 8.0开始，是对汇编着色器的扩展，可用于顶点着色器（vertex shaders），像素着色器（pixel shaders），以及特效。

HLSH支持类C函数开发着色器，支持函数（fuctions），表达式（expresstions），声明（statements）,标准数据类型（standard date types），自定义数据类型（user-desighed date types），预处理指令（preprocessor directives）。

 

 

******数据类型（date types）******

 

数值类型（scalar types）

bool                     true or false

int               32位整数

half               16位浮点数

float             32位浮点数

doule            64位浮点数

 

不是所有的目标平台都支持整数型数据，整数型可能被浮点型硬件模拟。在这些平台上整数型操作超出整数位的部分会表达成浮点型，这种情况DirectX不保证执行期望的功能。

 

不是所有的目标平台都支持half和doule类型，如果不支持将用float类型模拟。

 

 

矢量类型（vector types）

 

vector                        由四个float类型组成的矢量

vector<type，size>           由size个数值类型组成的矢量

 

矢量的各个组成部分可以通过标量存取，通过数组存取语法，如下：

vec[0]         (same as vec.x)

vec[3]         (same as vec.w)

也可以通过名称存取，通过结构成员存取语法，以下矢量的名称设置如下：

Default set

 x       y       z       w

Color set

 r       g       b       a

通过名字存取的矢量（原文Vectors containing swizzled components of the vector）可以写成两个或以上组成部分名字连接在一起的形式。比如：yyzw或者bgr。连接起来的名字必须来自同一个名字设定。相同的部分被重复是无效的。

矩阵类型(matrix types)

matrix                         4*4矩阵，由float类型组成

matrix<type,rows,columns>      row*col矩阵，由type类型组成

矩阵的各部分可以通过标量存取，通过数组存取语法如下：

mat[2]     (same as mat.m20m21m22m23)

mat[2].w   (same as mat.m23)    ///原文如此

mat[2][3]  (same as mat.m23)

也可以通过名称存取，通过结构成员存取语法，以下矩阵的名称设置如下：

基于1的设置

_11     _12     _13     _14

_21     _22     _23     _24

_31     _32     _33     _34

_41     _42     _43     _44

基于0的设置

_m00    _m01    _m02    _m03

_m10    _m11    _m12    _m13

_m20    _m21    _m22    _m23

_m30    _m31    _m32    _m33

通过名字存取的矩阵（原文Vectors containing swizzled components of the matrix）可以写成两个或以上组成部分名字连接在一起的形式。比如：_41_42_43 or _m01_m02_m03_m04。连接起来的名字必须来自同一个名字设定。相同的部分被重复是无效的。

******对象类型******

字符串（string）

ASCII字符串类型，没有操作和状态接受字符串。字符串参数和注释可以通过ID3DXEffect界面被应用程序质问（query）。

像素着色器（pixelshader）

一个pixelshader对象表示Direct3D像素着色器对象。当着色器函数里没有操作直接接受像素着色器时，像素着色器可以在technique内部设置给设备。下例可以被一个pixelshader对象质问，通过结构成员存取语法。

const string version;

字面上的pixelshader值可以被表示成汇编块：

pixelshader ps = asm { ps.2.0 mov oC0, c0 };  

或者一个compile调用：

pixelshader ps = compile ps_2_0 psmain();

取样器（sampler）

一个sampler对象表示Direct3D取样器层。其样器层被用来取样纹理。取样器被指定纹理和过滤类型。

纹理（texture）

一个texture对象表示Direct3D纹理对象。当着色器函数没有操作直接接受纹理时，纹理可以在technique中被设置给设备。下例可以被一个texture对象质问，通过结构成员存取语法。

const string type;     

const string format;

const int width;

const int height;

const int depth;       

顶点着色器（vertexshader）

一个vertexshader对象表示Direct3D顶点着色器对象。当着色器函数没有操作直接接受顶点着色器时，顶点着色器可以在technique中被设置给设备。下例可以被一个vertexshader对象质问，通过结构成员存取语法。

const string version;

字面上的pixelshader值可以被表示成汇编块：

vertexshader vs = asm { vs.2.0 mov oPos, c0 };

或者一个compile调用：

vertexshader vs = compile vs_2_0 psmain();    

对象的结构存取方法还没有被完全贯彻。

******结构类型(struct types)

struct关键字被用来定义结构类型。一旦结构被定义，就可以通过其标识符（ID）被引用。

struct [id] { member_list }

一个member_list由一个或多个成员声明（member declarations）组成。成员声明类似于变量声明（声明在下面），除非他们不能被初始化或者被单独地声明为static, extern, volatile, or const。

******用户自定义类型******

typedef关键字被用来为一种类型定义一个名字。const关键字被用来标明其为常量类型。Array_suffix可以放在每一个ID后面。一旦自定义类型被定义，就可以通过其标识符（ID）被引用。

typedef [const] type id [array_suffix] [, id ...] ;

一个array_suffix由一个或多个int表达式，表示其维度（dimension）。

为了与Direct3D extensions(D3DX)8.0保持兼容，下列类型被自动定义了：

        typedef int DWORD;

        typedef float FLOAT; 

        typedef vector VECTOR;

        typedef matrix MATRIX;

        typedef string STRING;

        typedef texture TEXTURE;

        typedef pixelshader PIXELSHADER;

        typedef vertexshader VERTEXSHADER;

为了方便，下列类型被自动定义了（#表示1-4之间的数字）

        typedef vector bool#;

        typedef vector int#;

        typedef vector half#;

        typedef vector float#;

        typedef vector double#;

        typedef matrix bool#x#;

        typedef matrix int#x#;

        typedef matrix half#x#;

        typedef matrix float#x#;

        typedef matrix double#x#;

******类型转换******

Scalar-to-scalar

总是有效的，当从bool型转化为整数型或浮点型时， false被认为是0，true为1。当整数型或浮点型转化为bool型时，0为true,非0为false。当从浮点型转化为整数型时，值被除余（the value is rounded toward zero）

Scalar-to-vector

总是有效的，复制数值型填充vector

Scalar-to-matrix

总是有效的，复制数值型填充matrix

Scalar-to-object

无效的

Scalar-to-structure

如果结构的所有部分均为数值则有效，复制数值填充结构

Vector-to-scalar

总是有效的，选择向量的第一部分

Vector-to-vector

目标矢量必须大于资源矢量保持左值，去掉多余值。这样做的目的是行矩阵，列矩阵和数字结构可以看成是矢量

Vector-to-matrix

大小必须相等

Vector-to-object

无效的

Vector-to-structure

结构不大于矢量，且结构各部分均为数字则有效

Matrix-to-scalar

总是有效的，选择了矩阵的左上部分

Matrix-to-vector

大小必须相等

Matrix-to-matrix

目标矩阵在任何一维都不大于资源矩阵 ，这个操作保持左上值，去掉多余值。

Matrix-to-object

无效的

Matrix-to-structure

结构的大小等于矩阵的大小，结构的所有组成部分都是数字

Object-to-scalar

无效的

Object-to-vector

无效的

Object-to-matrix

无效的

Object-to-object

对象类型完全相同则有效

Object-to-structure

结构必须包含比成员更多的内容，此成员的类型必须与结构类型完全相同

Structure-to-scalar

结构必须包含至少一个数字型成员

Structure-to-vector

结构至少是矢量的大小，第一个组成部分必须是数字，直到矩阵的大小

Structure-to-matrix

结构必须至少是矩阵的大小。第一个组成部分必须是数字，直到矩阵的大小

Structure-to-object

结构至少包含一个对象的成员。这个成员的类型必须和对象类型完全相同。

Structure-to-structure

目标结构必须大于资源结构

累了，看反响如何决定是否继续。