學(xué)習(xí)一個(gè)新的圖形API或者中間件，第一件事一般就是繪制最簡(jiǎn)單的圖元，三角形。

The-Forge API基于dx12/vulkan設(shè)計(jì)，如果曾經(jīng)有學(xué)習(xí)過 DX12/Vulkan，上手會(huì)非常容易。當(dāng)然如果沒有接觸過也沒關(guān)系，使用過The-Forge之后，返回去上手DX12/Vulkan也會(huì)變得非常簡(jiǎn)單。如果只接觸過openGL，那么這個(gè)教程對(duì)你可能會(huì)有些痛苦。openGL API的設(shè)計(jì)思路，和dx12/vulkan的差異還是太大了。

推薦一個(gè)vulkan教程： https://vulkan-tutorial.com/

新建窗口

本教程基于The-Forge第一個(gè)Demo?01_Transformations?精簡(jiǎn)而來，編譯時(shí)選擇 DebugDx 版本。The-Forge開發(fā)時(shí)沒有使用CMake/premake/ninja等構(gòu)建工具，而是手工維護(hù)各個(gè)平臺(tái)的構(gòu)建，因此，并沒有use as lib的相關(guān)教程。對(duì)于對(duì)build,compile,link不熟悉的同學(xué)，這個(gè)步驟可能要有些痛苦了。

新建一個(gè)空工程

添加 The-Forge 根目錄到 include path

添加?The-Forge\Examples_3\Unit_Tests\PC Visual Studio 2017\x64\DebugDx 到 library path

將下列庫(kù)添加為依賴：Xinput9_1_0.libws2_32.libgainputstatic.libRendererDX12.libOS.lib

添加Preprocessor Definition：?USE_MEMORY_TRACKING； _DEBUG ；_WINDOWS ；DIRECT3D12

做好這些準(zhǔn)備工作之后，就可以開始寫代碼了

有了這個(gè)基礎(chǔ)框架就可以運(yùn)行了，運(yùn)行之后應(yīng)該是直接閃退，因?yàn)檫€缺少一些dll文件，把DebugDx下的?amd_ags_x64.dll；WinPixEventRunTime.dll；dxcompiler.dll；dxil.dll 拷貝到exe所在路徑，然后再次運(yùn)行，就可以看到窗口了

最后的extern和main函數(shù)，也可以用DEFINE_APPLICATION_MAIN代替。

程序生命周期

IApp.h中，有如下虛函數(shù)

查看WindowsBase.cpp中WindowsMain函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以知道程序的實(shí)際生命周期如下

創(chuàng)建Renderer

添加一個(gè)全局變量：?Renderer* pRenderer = nullptr;

在Init函數(shù)中添加：

在Exit函數(shù)中添加：removeRenderer(pRenderer);

Renderer對(duì)象的作用，類似dx12/vulkan中的device

創(chuàng)建GraphicsQueue

添加全局變量：Queue* ? pGraphicsQueue = nullptr;

在Init函數(shù)中添加：

在Exit函數(shù)中添加：removeQueue(pRenderer, pGraphicsQueue);

注意：在Init中創(chuàng)建對(duì)象的順序，和Exit中銷毀對(duì)象的順序相反，也就是說，后創(chuàng)建的對(duì)象要更先銷毀。

給只用過openGL的同學(xué)講一下，在dx12/vulkan/metal等現(xiàn)代圖形API中，device，fence，buffer，semaphore，descriptor等的管理，從驅(qū)動(dòng)移交到了開發(fā)者手中，意味著開發(fā)者要做更多的事情。力量越大，責(zé)任就越大。

現(xiàn)代圖形API一般支持多種Queue：Graphics，Compute，Cpoy(dx12)/Blit(Vulkan)，不同的Queue意味的功能有所不同，比如Graphics Queue支持所有的Stage(VS,PS,DS,HS,GS,CS)，而Compute Queue可能只支持CS一種Stage。實(shí)際開發(fā)時(shí)某些硬件運(yùn)行開發(fā)者創(chuàng)建多個(gè)Queue，比如創(chuàng)建一個(gè)Graphics Queue和一個(gè)Compute Queue，在渲染的同時(shí)做一些通用計(jì)算任務(wù)，也就是所謂的asynccompute。

創(chuàng)建CmdPool，Cmd，F(xiàn)ence，Semaphore

添加全局變量：

const uint32_t gImageCount = 3;

CmdPool* pCmdPools[gImageCount] = { nullptr };
Cmd* ? ? pCmds[gImageCount] = { nullptr };

Fence* ? ? ? ?pRenderCompleteFences[gImageCount] = { nullptr };
Semaphore* ? ?pImageAcquiredSemaphore = nullptr;
Semaphore* ? ?pRenderCompleteSemaphores[gImageCount] = { nullptr };

在Init函數(shù)中添加：

在Exit函數(shù)中添加：

Cmd就是驅(qū)動(dòng)中的command buffer，實(shí)際渲染時(shí)，可能要經(jīng)常創(chuàng)建和銷毀command buffer，因此設(shè)計(jì)了CmdPool，使用內(nèi)存池來循環(huán)使用Cmd buffer。CmdPool/Fence/Semaphore的數(shù)量要大于等于交換鏈緩沖數(shù)量，保證資源沒有沖突。

Fence和Semaphore則是用來控制狀態(tài)同步的重要方式

• fence：Fence提供了一種粗粒度的，從Device向Host單向傳遞信息的機(jī)制。在Queue submit的時(shí)候，可以附加帶上一個(gè)Fence對(duì)象。之后Host就可以使用這個(gè)對(duì)象來查詢之前提交的狀態(tài)了

• Semaphore：Semaphore用以同步不同的queue之間，或者同一個(gè)queue不同的submission之間的執(zhí)行順序。Semaphore只在Device上生效。也因此不同于fence，沒有重置或者等待semaphore的api

創(chuàng)建Shader，VertexBuffer，RootSignature

添加全局變量：

Shader* ? pTriangleShader = nullptr;
Buffer* ? pTriangleVertexBuffer = nullptr;

RootSignature* pRootSignature = nullptr;

shader

在Init函數(shù)中添加：

在Exit函數(shù)中添加：removeShader(pRenderer, pTriangleShader);

vertex shader

pixel shader

shader文件拷貝到<exe目錄>/shader/dx下

RootSignature

在Init函數(shù)中添加：

在Exit函數(shù)中添加：removeRootSignature(pRenderer, pRootSignature);

RootSignature是DX中的概念，用來告訴GPU該如何解析CPU傳過來的buffer

等價(jià)于vulkan中的VkDescriptorSetLayout

VertexBuffer

在Init函數(shù)中添加：

在Exit函數(shù)中添加：?removeResource(pTriangleVertexBuffer);

創(chuàng)建SwapChain

添加全局變量：SwapChain* ? ?pSwapChain = nullptr;

新建一個(gè)函數(shù)?addSwapChain ：

在Load函數(shù)中添加：

在Unload函數(shù)中添加：removeSwapChain(pRenderer, pSwapChain);

注意，這次是Load和Unload函數(shù)

在Unload和Exit函數(shù)的第一行添加：waitQueueIdle(pGraphicsQueue);

SwapChain就是管理前后緩沖的對(duì)象。opengl的話，只需要調(diào)用 EGL/WGL/GLX...?提供的 swapBuffer 接口即可，但是在vulkan/dx12上，交換鏈的控制也轉(zhuǎn)交給了開發(fā)者。

創(chuàng)建Pipeline

添加全局變量：?Pipeline* pTrianglePipeline = nullptr;

在Load函數(shù)中添加：

在Unload函數(shù)中添加：removePipeline(pRenderer, pTrianglePipeline);

pipeline估計(jì)有dx使用經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)會(huì)比較熟悉，但是只有openGL經(jīng)驗(yàn)的話可能就比較陌生了

Draw Triangle

經(jīng)過了漫長(zhǎng)的準(zhǔn)備工作，終于到了繪制階段了。

添加全局變量：uint32_t gFrameIndex = 0;

并在Draw函數(shù)中添加：gFrameIndex = (gFrameIndex + 1) % gImageCount;

整個(gè)程序并不需要在Update函數(shù)中實(shí)現(xiàn)功能

首先使用acquiescenceNextImage，獲取backbuffer的RT

等待上一幀完成

Record command buffer

command buffer的內(nèi)容在beginCmd和engCmd之間，可以分成bind RT，clear，draw triangle

接下來向Graphics queue提交剛剛生成的command buffer

queueSubmit會(huì)等acquireNextImage發(fā)出pImageAcquiredSemaphore信號(hào)后開始執(zhí)行，在queueSubmit運(yùn)行完成后，會(huì)發(fā)出renderCompleteSemaphore和renderCompleteFence信號(hào)

最后是present

present等待queueSubmit完成后發(fā)出的renderCompleteSemaphore信號(hào)

在OpenGL中，submit和present都在swapbuffer的過程中由驅(qū)動(dòng)隱式完成

現(xiàn)在，點(diǎn)擊運(yùn)行，就可以看到你的第一個(gè)三角形