HLSL学习笔记（一）：基础

前言

五一在家无事，于是学习了一下HLSL，基于XAN4.0的。学习完了也就总结一下，纯粹是新手学习的经验之谈，纰漏之处还望见谅，不喜勿喷。

HLSL是一种使用GPU渲染出图像的技术，不仅可以改变最终呈现的颜色，还可以物体的大小、胖瘦和位置等。例如物体的碎裂效果就可以使用HLSL来渲染得到。

数据类型

数据类型有值类型、向量、矩阵、采样器、和结构体。

1.值类型

　　bool 布尔变量

　　half 16为整形

　　int 32位整形

　　float 单精度浮点数

　　double 双精度浮点数

　　声明方式：float f;

　　赋值方式：f = 1;

2.向量

　　声明方式：float4 f;

　　赋值方式：f = {1,2,3,4};

　　取值方式：float3 ff = f.rgb;

　　
　　说明：向可以通过xyzw或者rgba访问向量中的指定字段，x或者r就是代表0号字段。不仅可以单独操作一个字段，还可以对多个字段同时操作，例如3*f.xyz，就是将f中的xyz都乘以个3。

3.矩阵

　　声明方式：float2x4 f;   先行后列。

　　赋值方式：f = {1,1,2,2,3,3,4,4};

　　取值方式：float ff = f[0][0];

　　说明：如果要对矩阵做乘法运算，请使用mul函数，另外，mul(ff,f)与mul(f,ff)的结果是不一样的。

4.采样器

　　声明方式：

　　　　texture Texture; //纹理变量
　　　　sampler TextureSampler = sampler_state //纹理采样器
　　　　{
    　　　　Texture = <Texture>; //纹理采样器使用的纹理对象
    　　　　MinFilter = Linear; //缩小图形使用线性滤波
    　　　　MagFilter = Linear; //放大图形使用线性滤波
    　　　　MipFilter = Linear; //Mipmap使用线性滤波
    　　　　AddressU = Wrap; //U方向上的纹理寻址模式采用Wrap方式
    　　　　AddressV = Wrap; //V方向上的纹理寻址模式采用Wrap方式
　　　　};

　　赋值方式：在C#中对Texture赋值，effect.Parameters["Texture"].SetValue(Game.Content.Load<Texture2D>("*"));

　　取值方式：tex2D(TextureSampler, TEXCOORD0);

　　说明：MinFilter、MagFilter、MipFilter、AddressU、AddressV是可选项，如果不写将会使用默认值，也就是上面赋予的值。

5.结构体

　　声明方式：

　　　　struct VertexShaderInput
　　　　{
　　　　　　float4 Position : POSITION;
　　　　　　float2 TextureCoordinates : TEXCOORD0;
　　　　　　float3 Normal: NORMAL;
　　　　};

　　　　VertexShaderInput input;

　　　　此处与C#语法有些区别，直接这么写，不需要再写个new什么的。

　　赋值方式：与C#语法一致。

　　取值方式：与C#语法一致。

　　说明：其它的地方都好理解，关键是每个字段后面还有个“小尾巴”，这是什么玩意啊？这个我也不太清楚，自己想当然感觉吧，应该就是显存里面有一些特殊的空间，它们有着自己名字，比如TEXCOORD0什么的，就像C#中的Dictionary。

　　所以TextureCoordinates这行的意思是 创建一个float2类型的向量，它的名字是TextureCoordinates，值存储在TEXCOORD0这个内存空间。

　　Position的意思对所有POSITION（POSITION0-POSITION9，貌似是这样。）内存空间的引用。

　　这也就说明了入口函数的参数为什么可以千变万化，其实只是换了个名字，数据该在哪永远都在哪。

　　

语法

　　语法什么的，与C#相差不大，不过还是有点区别的，至于区别的地方，我所知道的上面都写出来了。

函数列表

本表来自网络，我对说明做了些修改。

Name	Syntax	Description
abs	abs(x)	返回x的绝对值。对x的每个元素都会独立计算一次。Absolute value (per component).
acos	acos(x)	返回x的反余弦值。对x的每个元素都会独立计算一次。Returns the arccosine of each component of x.
all	all(x)	检测x的所有元数的值是否为0.Test if all components of x are nonzero.
any	any(x)	检测x是否有某个元数的值为0.Test if any component of x is nonzero.
asfloat	asfloat(x)	将x转换为float类型。Convert the input type to a float.
asin	asin(x)	返回x的反正弦值。对x的每个元素都会独立计算一次。
asint	asint(x)	将x转换为int类型。Convert the input type to an integer.
asuint	asuint(x)	将x转换为uint类型。
atan	atan(x)	返回x的反正切值。
atan2	atan2(y, x)	返回y、x的反正切值。
ceil	ceil(x)	返回大于或等于x的最小整数。
clamp	clamp(x, min, max)	将x截取在[min, max]范围内。
clip	clip(x)	如果x中存在值小于0的参数，则丢弃当前像素。
cos	cos(x)	返回x的余弦值。
cosh	cosh(x)	返回x的双曲余弦值。
cross	cross(x, y)	返回x、y的叉积。
D3DCOLORtoUBYTE4	D3DCOLORtoUBYTE4(x)	混合和缩放4D向量x用于补偿一些对UBYTE4支持的硬件。Swizzles and scales components of the 4D vector x to compensate for the lack of UBYTE4 support in some hardware.
ddx	ddx(x)	返回关于屏幕坐标x轴的偏导数。
ddy	ddy(x)	返回关于屏幕坐标y轴的偏导数。
degrees	degrees(x)	将x（弧度）转换到角度。
determinant	determinant(m)	返回的正方形矩阵m的行列式。
distance	distance(x, y)	返回x、y之间的距离。
dot	dot(x, y)	返回x、y的点积。
exp	exp(x)	返回以e为底数，x为指数的指数函数值。
exp2	exp2(x)	返回以2为底数，x为指数的指数函数值。对x的每个字段都会计算一次。
faceforward	faceforward(n, i, ng)	检测多边形是否位于正面。-n * sign(•(i, ng))。
floor	floor(x)	返回小于等于x的最大整数。
fmod	fmod(x, y)	返回x/y的浮点余数。
frac	frac(x)	返回x的小数部分。
frexp	frexp(x, exp)	返回x的尾数和指数。
fwidth	fwidth(x)	返回 abs(ddx(x)) + abs(ddy(x))，
GetRenderTargetSampleCount	GetRenderTargetSampleCount()	返回渲染目标采样器的个数。Returns the number of render-target samples.
GetRenderTargetSamplePosition	GetRenderTargetSamplePosition(x)	返回关于给定采样器的一个采样点(x,y)。Returns a sample position (x,y) for a given sample index.
isfinite	isfinite(x)	如果x为有限值则返回true，否则返回false。
isinf	isinf(x)	如果x为无限值则返回true，否则返回false。
isnan	isnan(x)	如果x为NAN或QNAN则返回true，否则返回false。
ldexp	ldexp(x, exp)	frexp的逆运算，返回 x * 2 ^ exp。
length	length(v)	返回v向量的长度。
lerp	lerp(x, y, s)	对x、y进行插值计算。Returns x + s(y - x)。
lit	lit(n • l, n • h, m)	返回光照向量（环境光，漫反射光，镜面高光，1）。
log	log(x)	返回以e为底的对数。
log10	log10(x)	返回以10为底的对数。
log2	log2(x)	返回以2为底的对数。
max	max(x, y)	返回x、y中较大值。
min	min(x, y)	返回x、y中较小值。
modf	modf(x, out ip)	把x分割为整数和小数部分。
mul	mul(x, y)	返回x、y矩阵相乘的积。
noise	noise(x)	Generates a random value using the Perlin-noise algorithm.
normalize	normalize(x)	返回单位化向量，定义为 x / length(x)。
pow	pow(x, y)	返回x^y。
radians	radians(x)	将x（角度）转换到弧度。
reflect	reflect(i, n)	返回入射光线i对表面法线n的反射光线。
refract	refract(i, n, R)	返回在入射光线i，表面法线n，折射率为R下的折射光线。
round	round(x)	返回最接近x的整数。
rsqrt	rsqrt(x)	返回x平方根的倒数。 1 / sqrt(x) 。
saturate	saturate(x)	把x截取在[0, 1]之间。
sign	sign(x)	返回x的符号。
sin	sin(x)	返回x的正弦值。
sincos	sincos(x, out s, out c)	返回x的正弦值和余弦值。
sinh	sinh(x)	返回x的双曲正弦值。
smoothstep	smoothstep(min, max, x)	如果x的范围是[min, max]，则返回一个介于0和1之间的Hermite插值。
sqrt	sqrt(x)	返回x的平方根，对x的每个字段都会计算一次。
step	step(a, x)	返回 (x >= a) ? 1 : 0 。
tan	tan(x)	返回x的正切值。
tanh	tanh(x)	返回x的双曲正切值。
tex1D	tex1D(s, t)	返回纹理s在t位置的颜色。1D texture lookup.
tex1Dbias	tex1Dbias(s, t)	使用bias返回纹理s在t位置的颜色。1D texture lookup with bias.
tex1Dgrad	tex1Dgrad(s, t, ddx, ddy)	1D texture lookup with a gradient.
tex1Dlod	tex1Dlod(s, t)	使用LOD返回纹理s在t位置的颜色。1D texture lookup with LOD.
tex1Dproj	tex1Dproj(s, t)	使用透视分离返回纹理s在t位置的颜色。1D texture lookup with projective divide.
tex2D	tex2D(s, t)	返回纹理s在t位置的颜色。
tex2Dbias	tex2Dbias(s, t)	2D texture lookup with bias.
tex2Dgrad	tex2Dgrad(s, t, ddx, ddy)	2D texture lookup with a gradient.
tex2Dlod	tex2Dlod(s, t)	2D texture lookup with LOD.
tex2Dproj	tex2Dproj(s, t)	2D texture lookup with projective divide.
tex3D	tex3D(s, t)	3D texture lookup.
tex3Dbias	tex3Dbias(s, t)	3D texture lookup with bias.
tex3Dgrad	tex3Dgrad(s, t, ddx, ddy)	3D texture lookup with a gradient.
tex3Dlod	tex3Dlod(s, t)	3D texture lookup with LOD.
tex3Dproj	tex3Dproj(s, t)	3D texture lookup with projective divide.
texCUBE	texCUBE(s, t)	Cube texture lookup.
texCUBEbias	texCUBEbias(s, t)	Cube texture lookup with bias.
texCUBEgrad	texCUBEgrad(s, t, ddx, ddy)	Cube texture lookup with a gradient.
texCUBElod	tex3Dlod(s, t)	Cube texture lookup with LOD.
texCUBEproj	texCUBEproj(s, t)	Cube texture lookup with projective divide.
transpose	transpose(m)	返回m的转置矩阵。
trunc	trunc(x)	将x的所有元素从浮点值截断到整数值。