DirectX11--深刻理解與使用2D紋理資源

時間 2019-11-07

標籤 directx11 directx 深刻理解使用 2d 紋理資源简体版

原文原文鏈接

前言

寫教程到如今，我發現有關紋理資源的一些解說和應用都寫的太過度散，致使連我本身找起來都不方便。如今決定把這部分的內容整合起來，儘量作到一篇搞定全部2D紋理相關的內容，其中包括：html

紋理映射的基礎回顧
DirectXTex庫中的DDSTextureLoader、WICTextureLoader和ScreenGrab
2D紋理的通常建立方法
2D紋理數組的通常建立方法
2D紋理立方體的通常建立方法
紋理子資源
紋理資源的完整複製
紋理子資源指定區域的複製
紋理從GPU映射回CPU進行讀寫
使用內存初始化紋理

DirectX11 With Windows SDK完整目錄git

Github項目源碼github

歡迎加入QQ羣: 727623616 能夠一塊兒探討DX11，以及有什麼問題也能夠在這裏彙報。編程

紋理映射的基礎回顧

因爲內容重複，這裏只給出跳轉連接：數組

紋理座標系網絡

過濾器app

對紋理進行採樣函數

DDSTextureLoader和WICTextureLoader庫

DDS位圖和WIC位圖

DDS是一種圖片格式，是DirectDraw Surface的縮寫，它是DirectX紋理壓縮（DirectX Texture Compression，簡稱DXTC）的產物。由NVIDIA公司開發。大部分3D遊戲引擎均可以使用DDS格式的圖片用做貼圖，也能夠製做法線貼圖。其中dds格式支持1D紋理、2D紋理、2D紋理數組、2D紋理立方體、3D紋理，支持mipmaps，並且你還能夠進行紋理壓縮。佈局

WIC（Windows Imaging Component）是一個能夠擴展的平臺，爲數字圖像提供底層API，它能夠支持bmp、dng、ico、jpeg、png、tiff等格式的位圖的編碼與解碼。優化

如何添加進你的項目

在DirectXTex中打開DDSTextureLoader文件夾和WICTextureLoader文件夾，分別找到對應的頭文件和源文件(不帶12的)，並加入到你的項目中

DDSTextureLoader

CreateDDSTextureFromFile函數--從文件讀取DDS紋理

HRESULT CreateDDSTextureFromFile(
    ID3D11Device* d3dDevice,                // [In]D3D設備
    const wchar_t* szFileName,              // [In]dds圖片文件名
    ID3D11Resource** texture,               // [Out]輸出一個指向資源接口類的指針，也能夠填nullptr
    ID3D11ShaderResourceView** textureView, // [Out]輸出一個指向着色器資源視圖的指針，也能夠填nullptr
    size_t maxsize = 0,                     // [In]限制紋理最大寬高，若超過則內部會縮放，默認0不限制
    DDS_ALPHA_MODE* alphaMode = nullptr);   // [In]忽略
    
HRESULT CreateDDSTextureFromFile(
    ID3D11Device* d3dDevice,                // [In]D3D設備
    ID3D11DeviceContext* d3dContext,        // [In]D3D設備上下文
    const wchar_t* szFileName,              // [In]dds圖片文件名
    ID3D11Resource** texture,               // [Out]輸出一個指向資源接口類的指針，也能夠填nullptr
    ID3D11ShaderResourceView** textureView, // [Out]輸出一個指向着色器資源視圖的指針，也能夠填nullptr
    size_t maxsize = 0,                     // [In]限制紋理最大寬高，若超過則內部會縮放，默認0不限制
    DDS_ALPHA_MODE* alphaMode = nullptr);   // [In]忽略

第二個重載版本用於爲DDS位圖生成mipmaps，但大多數狀況下你能載入的DDS位圖自己都自帶mipmaps了，與其運行時生成，不如提早爲它製做mipmaps。

CreateDDSTextureFromFileEx函數--從文件讀取DDS紋理的加強版

上面兩個函數都使用了這個函數，並且若是你想要更強的擴展性，就能夠了解一下：

HRESULT CreateDDSTextureFromFileEx(
    ID3D11Device* d3dDevice,                // [In]D3D設備
    const wchar_t* szFileName,              // [In].dds文件名
    size_t maxsize,                         // [In]限制紋理最大寬高，若超過則內部會縮放，默認0不限制
    D3D11_USAGE usage,                      // [In]使用D3D11_USAGE枚舉值指定數據的CPU/GPU訪問權限
    unsigned int bindFlags,                 // [In]使用D3D11_BIND_FLAG枚舉來決定該數據的使用類型
    unsigned int cpuAccessFlags,            // [In]D3D11_CPU_ACCESS_FLAG枚舉值
    unsigned int miscFlags,                 // [In]D3D11_RESOURCE_MISC_FLAG枚舉值
    bool forceSRGB,                         // [In]強制使用SRGB，默認false
    ID3D11Resource** texture,               // [Out]獲取建立好的紋理(可選)
    ID3D11ShaderResourceView** textureView, // [Out]獲取建立好的紋理資源視圖(可選)
    DDS_ALPHA_MODE* alphaMode = nullptr);   // [Out]忽略(可選)
    
HRESULT CreateDDSTextureFromFileEx(
    ID3D11Device* d3dDevice,                // [In]D3D設備
    ID3D11DeviceContext* d3dContext,        // [In]D3D設備上下文
    const wchar_t* szFileName,              // [In].dds文件名
    size_t maxsize,                         // [In]限制紋理最大寬高，若超過則內部會縮放，默認0不限制
    D3D11_USAGE usage,                      // [In]使用D3D11_USAGE枚舉值指定數據的CPU/GPU訪問權限
    unsigned int bindFlags,                 // [In]使用D3D11_BIND_FLAG枚舉來決定該數據的使用類型
    unsigned int cpuAccessFlags,            // [In]D3D11_CPU_ACCESS_FLAG枚舉值
    unsigned int miscFlags,                 // [In]D3D11_RESOURCE_MISC_FLAG枚舉值
    bool forceSRGB,                         // [In]強制使用SRGB，默認false
    ID3D11Resource** texture,               // [Out]獲取建立好的紋理(可選)
    ID3D11ShaderResourceView** textureView, // [Out]獲取建立好的紋理資源視圖(可選)
    DDS_ALPHA_MODE* alphaMode = nullptr);   // [Out]忽略(可選)

CreateDDSTextureFromMemory函數--從內存建立DDS紋理

這裏我只介紹簡易版本的，由於跟上面提到的函數差異只是讀取來源不同，其他參數我就再也不贅述：

HRESULT CreateDDSTextureFromMemory(
    ID3D11Device* d3dDevice,                // [In]D3D設備
    const uint8_t* ddsData,                 // [In]原dds文件讀取到的完整二進制流
    size_t ddsDataSize,                     // [In]原dds文件的大小
    ID3D11Resource** texture,               // [Out]獲取建立好的紋理(可選)
    ID3D11ShaderResourceView** textureView, // [Out]獲取建立好的紋理資源視圖(可選)
    size_t maxsize = 0,                     // [In]限制紋理最大寬高，若超過則內部會縮放，默認0不限制
    DDS_ALPHA_MODE* alphaMode = nullptr);   // [Out]忽略(可選)

若是你須要生成mipmaps，就使用帶D3D設備上下文的重載版本。

WICTextureLoader

CreateWICTextureFromFileEx

因爲用法上和DDSTextureLoader大同小異，我這裏也只提CreateWICTextureFromFileEx函數：

HRESULT CreateWICTextureFromFileEx(
    ID3D11Device* d3dDevice,                // [In]D3D設備
    const wchar_t* szFileName,              // [In]位圖文件名
    size_t maxsize,                         // [In]限制紋理最大寬高，若超過則內部會縮放，默認0不限制
    D3D11_USAGE usage,                      // [In]使用D3D11_USAGE枚舉值指定數據的CPU/GPU訪問權限
    unsigned int bindFlags,                 // [In]使用D3D11_BIND_FLAG枚舉來決定該數據的使用類型
    unsigned int cpuAccessFlags,            // [In]D3D11_CPU_ACCESS_FLAG枚舉值
    unsigned int miscFlags,                 // [In]D3D11_RESOURCE_MISC_FLAG枚舉值
    unsigned int loadFlags,                 // [In]默認WIC_LOADER_DEAULT
    ID3D11Resource** texture,               // [Out]獲取建立好的紋理(可選)
    ID3D11ShaderResourceView** textureView);// [Out]獲取建立好的紋理資源視圖(可選)

ScreenGrab庫

ScreenGrab既能夠用於屏幕截屏輸出，也能夠將你在程序中製做好的紋理輸出到文件。

在DirectXTex中找到ScreenGrab文件夾，將ScreenGrab.h和ScreenGrab.cpp加入到你的項目中便可使用。

但爲了能保存WIC類別的位圖，還須要包含頭文件wincodec.h以使用裏面一些關於WIC控件的GUID。ScreenGrab的函數位於名稱空間DirectX內。

SaveDDSTextureToFile函數--以.dds格式保存紋理

HRESULT SaveDDSTextureToFile(
    ID3D11DeviceContext* pContext,  // [In]設備上下文
    ID3D11Resource* pSource,        // [In]必須爲包含ID3D11Texture2D接口類的指針
    const wchar_t* fileName );      // [In]輸出文件名

理論上它能夠保存紋理、紋理數組、紋理立方體。

SaveWICTextureToFile函數--以指定WIC型別的格式保存紋理

HRESULT SaveWICTextureToFile(
    ID3D11DeviceContext* pContext,  // [In]設備上下文
    ID3D11Resource* pSource,        // [In]必須爲包含ID3D11Texture2D接口類的指針
    REFGUID guidContainerFormat,    // [In]須要轉換的圖片格式對應的GUID引用
    const wchar_t* fileName,        // [In]輸出文件名
    const GUID* targetFormat = nullptr,     // [In]忽略
    std::function<void(IPropertyBag2*)> setCustomProps = nullptr ); // [In]忽略

下表給出了經常使用的GUID：

GUID	文件格式
GUID_ContainerFormatPng	png
GUID_ContainerFormatJpeg	jpg
GUID_ContainerFormatBmp	bmp
GUID_ContainerFormatTiff	tif

這裏演示瞭如何保存後備緩衝區紋理到文件：

ComPtr<ID3D11Texture2D> backBuffer;
// 輸出截屏
mSwapChain->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Texture2D), reinterpret_cast<void**>(backBuffer.GetAddressOf()));
HR(SaveDDSTextureToFile(md3dImmediateContext.Get(), backBuffer.Get(), L"Screenshot\\output.dds"));
HR(SaveWICTextureToFile(md3dImmediateContext.Get(), backBuffer.Get(), GUID_ContainerFormatPng, L"Screenshot\\output.png"));

若是輸出的dds文件打開後發現圖像質量貌似有問題，你能夠檢驗輸出紋理的alpha值(關閉Alpha通道查看位圖一般能夠恢復正常)，也能夠嘗試用DDSView程序來打開文件觀看(圖像自己可能沒有問題但程序不能完美預覽高版本產生的dds文件)。

2D紋理

Direct3D 11容許咱們建立1D紋理、2D紋理、3D紋理，分別對應的接口爲ID3D11Texture1D, ID3D11Texture2D和ID3D11Texture3D。建立出來的對象理論上不只在內存中佔用了它的實現類所需空間，還在顯存中佔用了必定空間以存放紋理的實際數據。

因爲實際上咱們最經常使用到的就是2D紋理，所以這裏不會討論1D紋理和3D紋理的內容。

首先讓咱們看看D3D11對一個2D紋理的描述：

typedef struct D3D11_TEXTURE2D_DESC
{
    UINT Width;                     // 紋理寬度
    UINT Height;                    // 紋理高度
    UINT MipLevels;                 // 容許的Mip等級數
    UINT ArraySize;                 // 能夠用於建立紋理數組，這裏指定紋理的數目，單個紋理使用1
    DXGI_FORMAT Format;             // DXGI支持的數據格式，默認DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM
    DXGI_SAMPLE_DESC SampleDesc;    // MSAA描述
    D3D11_USAGE Usage;              // 使用D3D11_USAGE枚舉值指定數據的CPU/GPU訪問權限
    UINT BindFlags;                 // 使用D3D11_BIND_FLAG枚舉來決定該數據的使用類型
    UINT CPUAccessFlags;            // 使用D3D11_CPU_ACCESS_FLAG枚舉來決定CPU訪問權限
    UINT MiscFlags;                 // 使用D3D11_RESOURCE_MISC_FLAG枚舉
}   D3D11_TEXTURE2D_DESC;

typedef struct DXGI_SAMPLE_DESC
{
    UINT Count;                     // MSAA採樣數
    UINT Quality;                   // MSAA質量等級
} DXGI_SAMPLE_DESC;

這裏特別要講一下MipLevels：

若是你但願它不產生mipmap，則應當指定爲1(只包含最大的位圖自己)
若是你但願它可以產生完整的mipmap，能夠指定爲0，這樣你就不須要手工去算這個紋理最大支持的mipmap等級數了，在建立好紋理後，能夠再調用ID3D11Texture2D::GetDesc來查看實際的MipLevels值是多少
若是你指定的是其它的值，這裏舉個例子，該紋理的寬高爲400x400，mip等級爲3時，該紋理會產生400x400，200x200和100x100的mipmap

對於常常做爲着色器資源的紋理，一般是不能對其開啓MSAA的，應當把Count設爲1，Quality設爲0

緊接着是DXGI_FORMAT：

它用於指定紋理存儲的數據格式，最經常使用的就是DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM了。這種格式在內存的排布能夠用下面的結構體表示：

struct {
    uint8_t r;
    uint8_t g;
    uint8_t b;
    uint8_t a;
};

瞭解這個對咱們後期經過內存填充紋理十分重要。

而後是Usage：

D3D11_USAGE	CPU讀	CPU寫	GPU讀	GPU寫
D3D11_USAGE_DEFAULT			√	√
D3D11_USAGE_IMMUTABLE			√
D3D11_USAGE_DYNAMIC		√	√
D3D11_USAGE_STAGING	√	√	√	√

若是一個紋理以D3D11_USAGE_DEFAULT的方式建立，那麼它可使用下面的這些方法來更新紋理：

ID3D11DeviceContext::UpdateSubresource
ID3D11DeviceContext::CopyResource
ID3D11DeviceContext::CopySubresourceRegion

經過DDSTextureLoader或WICTextureLoader建立出來的紋理默認都是這種類型

而若是一個紋理以D3D11_USAGE_IMMUTABLE的方式建立，則必須在建立階段就完成紋理資源的初始化。此後GPU只能讀取，也沒法對紋理再進行修改

D3D11_USAGE_DYNAMIC建立的紋理一般須要頻繁從CPU寫入，使用ID3D11DeviceContext::Map方法將顯存映射回內存，通過修改後再調用ID3D11DeviceContext::UnMap方法應用更改。並且它對紋理有諸多的要求，直接從下面的ERROR能夠看到：
D3D11 ERROR: ID3D11Device::CreateTexture2D: A D3D11_USAGE_DYNAMIC Resource must have ArraySize equal to 1. [ STATE_CREATION ERROR #101: CREATETEXTURE2D_INVALIDDIMENSIONS]
D3D11 ERROR: ID3D11Device::CreateTexture2D: A D3D11_USAGE_DYNAMIC Resource must have MipLevels equal to 1. [ STATE_CREATION ERROR #102: CREATETEXTURE2D_INVALIDMIPLEVELS]

上面說到，紋理只能是單個，不能是數組，且mip等級只能是1，即不能有mipmaps

而D3D11_USAGE_STAGING則徹底容許在CPU和GPU之間的數據傳輸，但它只能做爲一個相似中轉站的資源，而不能綁定到渲染管線上，即你也不能用該紋理生成mipmaps。好比說有一個D3D11_USAGE_DEFAULT你想要從顯存拿到內存，只能經過它以ID3D11DeviceContext::CopyResource或者ID3D11DeviceContext::CopySubresourceRegion方法來複制一份到本紋理，而後再經過ID3D11DeviceContext::Map方法取出到內存。

如今來到BindFlags：

如下是和紋理有關的D3D11_BIND_FLAG枚舉成員：

D3D11_BIND_FLAG	描述
D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE	紋理能夠做爲着色器資源綁定到渲染管線
D3D11_BIND_STREAM_OUTPUT	紋理能夠做爲流輸出階段的輸出點
D3D11_BIND_RENDER_TARGET	紋理能夠做爲渲染目標的輸出點，而且指定它能夠用於生成mipmaps
D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL	紋理能夠做爲深度/模板緩衝區
D3D11_BIND_UNORDERED_ACCESS	紋理能夠綁定到無序訪問視圖做爲輸出

再看看CPUAccessFlags：

D3D11_CPU_ACCESS_FLAG	描述
D3D11_CPU_ACCESS_WRITE	容許經過映射方式從CPU寫入，它不能做爲管線的輸出，且只能用於`D3D11_USAGE_DYNAMIC`和`D3D11_USAGE_STAGING`綁定的資源
D3D11_CPU_ACCESS_READ	容許經過映射方式給CPU讀取，它不能做爲管線的輸出，且只能用於`D3D11_USAGE_STAGING`綁定的資源

能夠用按位或的方式同時指定上述枚舉值，若是該flag設爲0能夠得到更好的資源優化操做。

最後是和紋理相關的MiscFlags：

D3D11_RESOURCE_MISC_FLAG	描述
D3D11_RESOURCE_MISC_GENERATE_MIPS	容許經過`ID3D11DeviceContext::GenerateMips`方法生成mipmaps
D3D11_RESOURCE_MISC_TEXTURECUBE	容許該紋理做爲紋理立方體使用，要求必須是至少包含6個紋理的`Texture2DArray`

ID3D11Device::CreateTexture2D--建立一個2D紋理

填充好D3D11_TEXTURE2D_DESC後，你才能夠用它建立一個2D紋理：

HRESULT ID3D11Device::CreateTexture2D( 
    const D3D11_TEXTURE2D_DESC *pDesc,          // [In] 2D紋理描述信息
    const D3D11_SUBRESOURCE_DATA *pInitialData, // [In] 用於初始化的資源
    ID3D11Texture2D **ppTexture2D);             // [Out] 獲取到的2D紋理

過程我就不演示了。

2D紋理的資源視圖(以着色器資源視圖爲例)

建立好紋理後，咱們還須要讓它綁定到資源視圖，而後再讓該資源視圖綁定到渲染管線的指定階段。

D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC的定義以下：

typedef struct D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC
    {
    DXGI_FORMAT Format;
    D3D11_SRV_DIMENSION ViewDimension;
    union 
        {
        D3D11_BUFFER_SRV Buffer;
        D3D11_TEX1D_SRV Texture1D;
        D3D11_TEX1D_ARRAY_SRV Texture1DArray;
        D3D11_TEX2D_SRV Texture2D;
        D3D11_TEX2D_ARRAY_SRV Texture2DArray;
        D3D11_TEX2DMS_SRV Texture2DMS;
        D3D11_TEX2DMS_ARRAY_SRV Texture2DMSArray;
        D3D11_TEX3D_SRV Texture3D;
        D3D11_TEXCUBE_SRV TextureCube;
        D3D11_TEXCUBE_ARRAY_SRV TextureCubeArray;
        D3D11_BUFFEREX_SRV BufferEx;
        }   ;
    }   D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC;
};

其中Format要和紋理建立時的Format一致，對於2D紋理來講，應當指定D3D11_SRV_DIMENSION爲D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D。

而後D3D11_TEX2D_SRV結構體定義以下：

typedef struct D3D11_TEX2D_SRV
{
    UINT MostDetailedMip;
    UINT MipLevels;
}   D3D11_TEX2D_SRV;

經過MostDetailedMap咱們能夠指定開始使用的紋理子資源，MipLevels則指定使用的子資源數目。若是要使用完整mipmaps，則須要指定MostDetailedMap爲0， MipLevels爲-1.

例如我想像下圖那樣使用mip等級爲1到2的紋理子資源，能夠指定MostDetailedMip爲1，MipLevels爲2.

建立着色器資源視圖的演示以下：

D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc;
srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
srvDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
srvDesc.Texture2D.MipLevels = 1;
srvDesc.Texture2D.MostDetailedMip = 0;
HR(md3dDevice->CreateShaderResourceView(tex.Get(), &srvDesc, texSRV.GetAddressOf()));

ID3D11DeviceContext::*SSetShaderResources方法--設置着色器資源

咱們建立着色器資源的目的就是以它做爲媒介，傳遞給着色器使用。上面打*意味着渲染管線的全部可編程着色器階段都有該方法。

此外，着色器資源視圖不只能夠綁定紋理資源，還能夠綁定緩衝區資源。

目前在DDSTextureLoader和WICTextureLoader中，咱們只須要用到紋理的着色器資源。這裏以ID3D11DeviceContext::PSSetShaderResources爲例：

void ID3D11DeviceContext::PSSetShaderResources(
    UINT StartSlot, // [In]起始槽索引，對應HLSL的register(t*)
    UINT NumViews,  // [In]着色器資源視圖數目
    ID3D11ShaderResourceView * const *ppShaderResourceViews // [In]着色器資源視圖數組
);

紋理子資源(Texture Subresources)

一般咱們將包含mipmaps的紋理稱做紋理，那麼紋理子資源實際上指的就是其中的一個mip等級對應的2維數組(針對2維紋理來講)。好比512x512的紋理加載進來包含的mipmap等級數(Mipmap Levels)爲10，包含了從512x512, 256x256, 128x128...到1x1的10個二維數組顏色數據，這十個紋理子資源在紋理中的內存是緊湊的，沒有內存填充。

例如：上述紋理(R8G8B8A8格式) mip等級爲1的紋理子資源首元素地址爲從mip等級爲0的紋理子資源首元素地址再偏移512x512x4字節的地址。

Direct3D API使用Mip切片(Mip slice)來指定某一mip等級的紋理子資源，也有點像索引。好比mip slice值爲0時，對應的是512x512的紋理，而mip slice值1對應的是256x256，以此類推。

描述一個紋理子資源的兩種結構體：D3D11_SUBRESOURCE_DATA 和 D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE

若是你想要爲2D紋理進行初始化，那麼你要接觸到的結構體類型爲D3D11_SUBRESOURCE_DATA。定義以下：

typedef struct D3D11_SUBRESOURCE_DATA
{
    const void *pSysMem;    // 用於初始化的數據
    UINT SysMemPitch;       // 當前子資源一行所佔的字節數(2D/3D紋理使用)
    UINT SysMemSlicePitch;  // 當前子資源一個完整切片所佔的字節數(僅3D紋理使用)
}   D3D11_SUBRESOURCE_DATA;

而若是你使用的是ID3D11DeviceContext::Map方法來獲取一個紋理子資源，那麼獲取到的是D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE，其定義以下：

typedef struct D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE {
    void *pData;        // 映射到內存的數據or須要提交的地址範圍
    UINT RowPitch;      // 當前子資源一行所佔的字節數(2D/3D紋理有意義)
    UINT DepthPitch;    // 當前子資源一個完整切片所佔的字節數(僅3D紋理有意義)
} D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE;

若一張512x512的紋理(R8G8B8A8)，那麼它的RowPitch爲512x4=2048字節，同理在初始化一個512x512的紋理(R8G8B8A8)，它的RowPitch有可能爲512x4=2048字節。

注意：在運行的時候，RowPitch和DepthPitch有可能會比你所指望的值更大一些，由於在每一行的數據之間有可能會填充數據進去以對齊。

一般狀況下咱們但願讀出來的RGBA是連續的，然而下述映射回內存的作法是錯誤的，由於每一行的數據都有填充，讀出來的話你可能會發現圖像會有錯位：

std::vector<unsigned char> imageData;
m_pd3dImmediateContext->Map(texOutputCopy.Get(), 0, D3D11_MAP_READ, 0, &mappedData);
memcpy_s(imageData.data(), texWidth * texHeight * 4, mappedData.pData, texWidth * texHeight * 4);
m_pd3dImmediateContext->Unmap(texOutputCopy.Get(), 0);

下面的讀取方式纔是正確的：

std::vector<unsigned char> imageData;
m_pd3dImmediateContext->Map(texOutputCopy.Get(), 0, D3D11_MAP_READ, 0, &mappedData);
unsigned char* pData = reinterpret_cast<unsigned char*>(mappedData.pData);
for (UINT i = 0; i < texHeight; ++i)
{
    memcpy_s(&imageData[i * texWidth], texWidth * 4, pData, texWidth * 4);
    pData += mappedData.RowPitch;
}
pImpl->d3dContext->Unmap(texOutputCopy.Get(), 0);

獲取一份不容許CPU讀寫的紋理到內存中

一般這種資源的類型有多是D3D11_USAGE_IMMUTABLE或者D3D11_USAGE_DEFAULT。咱們須要按下面的步驟進行：

建立一個D3D11_USAGE_STAGING的紋理，指定CPU讀取權限，紋理寬高一致，Mip等級和數組大小都爲1；
進行內存映射，而後使用ID3D11DeviceContext::CopyResource方法拷貝一份到咱們新建立的紋理，注意須要嚴格按照上面提到的讀取方式進行讀取，最後解除映射。

ID3D11DeviceContext::CopyResource方法--複製一份資源

該方法經過GPU將一份完整的源資源複製到目標資源：

void ID3D11DeviceContext::CopyResource(
    ID3D11Resource *pDstResource,   // [InOut]目標資源
    ID3D11Resource *pSrcResource    // [In]源資源
);

可是須要注意：

不支持以D3D11_USAGE_IMMUTABLE建立的目標資源
二者資源類型要一致
二者不能是同一個指針
要有同樣的維度(包括寬度，高度，深度，大小)
要有兼容的DXGI格式，二者格式最好是能相同，或者至少是相同的組別，好比DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,DXGI_FORMAT_R32G32B32_UINT和DXGI_FORMAT_R32G32B32_TYPELESS相互間就能夠複製。
二者任何一個在調用該方法的時候不能被映射(先前調用過ID3D11DeviceContext::Map方法又沒有Unmap)
容許深度/模板緩衝區做爲源或目標資源

經過內存初始化紋理

如今咱們嘗試經過代碼的形式來建立一個紋理(以項目09做爲修改)，代碼以下：

uint32_t ColorRGBA(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b, uint8_t a)
{
    return (r | (g << 8) | (b << 16) | (a << 24));
}


bool GameApp::InitResource()
{
    uint32_t black = ColorRGBA(0, 0, 0, 255), orange = ColorRGBA(255, 108, 0, 255);

    // 紋理內存映射，用黑色初始化
    std::vector<uint32_t> textureMap(128 * 128, black);
    uint32_t(*textureMap)[128] = reinterpret_cast<uint32_t(*)[128]>(textureArrayMap.data());

    for (int y = 7; y <= 17; ++y)
        for (int x = 25 - y; x <= 102 + y; ++x)
            textureMap[y][x] = textureMap[127 - y][x] = orange;

    for (int y = 18; y <= 109; ++y)
        for (int x = 7; x <= 120; ++x)
            textureMap[y][x] = orange;

    // 建立紋理
    D3D11_TEXTURE2D_DESC texDesc;
    texDesc.Width = 128;
    texDesc.Height = 128;
    texDesc.MipLevels = 1;
    texDesc.ArraySize = 1;
    texDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
    texDesc.SampleDesc.Count = 1;       // 不使用多重採樣
    texDesc.SampleDesc.Quality = 0;
    texDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    texDesc.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
    texDesc.CPUAccessFlags = 0;
    texDesc.MiscFlags = 0;  // 指定須要生成mipmap

    D3D11_SUBRESOURCE_DATA sd;
    uint32_t * pData = textureMap.data();
    sd.pSysMem = pData;
    sd.SysMemPitch = 128 * sizeof(uint32_t);
    sd.SysMemSlicePitch = 128 * 128 * sizeof(uint32_t);


    ComPtr<ID3D11Texture2D> tex;
    HR(m_pd3dDevice->CreateTexture2D(&texDesc, &sd, tex.GetAddressOf()));

    D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc;
    srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
    srvDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
    srvDesc.Texture2D.MipLevels = 1;
    srvDesc.Texture2D.MostDetailedMip = 0;
    HR(m_pd3dDevice->CreateShaderResourceView(tex.Get(), &srvDesc, m_pTexSRV.GetAddressOf()));
    
    // ...
}

其它部分的代碼修改就不講了，最終效果以下：

可是若是你想要以初始化的方式來建立帶mipmap的Texture2D紋理，則在初始化的時候須要提供D3D11_SUBRESOURCE_DATA數組，元素數目爲MipLevels.

再或者若是你是要以初始化的方式來建立帶mipmap的Texture2D紋理數組，則提供的元素數目爲MipLevels * ArraySize.

2D紋理數組

以前提到，D3D11_TEXTURE2D_DESC中能夠經過指定ArraySize的值來將其建立爲紋理數組。

HLSL中的2D紋理數組

首先來到HLSL代碼，咱們之因此不使用下面的這種形式建立紋理數組：

Texture2D gTexArray[7] : register(t0);

// 像素着色器
float4 PS(VertexPosHTex pIn) : SV_Target
{
    float4 texColor = gTexArray[gTexIndex].Sample(gSam, float2(pIn.Tex));
    return texColor;
}

是由於這樣作的話HLSL編譯器會報錯：sampler array index must be a literal experssion，即pin.PrimID的值也必須是個字面值，而不是變量。但咱們仍是想要可以根據變量取對應紋理的能力。

正確的作法應當是聲明一個Texture2DArray的數組：

Texture2DArray gTexArray : register(t0);

Texture2DArray一樣也具備Sample方法，用法示例以下：

// 像素着色器
float4 PS(VertexPosHTex pIn) : SV_Target
{
    float4 texColor = gTexArray.Sample(gSam, float3(pIn.Tex, gTexIndex));
    return texColor;
}

Sample方法的第一個參數依然是採樣器

而第二個參數則是一個3D向量，其中x與y的值對應的仍是紋理座標，而z份量即使是個float，主要是用於做爲索引值選取紋理數組中的某一個具體紋理。同理索引值0對應紋理數組的第一張紋理，1對應的是第二張紋理等等...

使用紋理數組的優點是，咱們能夠一次性預先建立好全部須要用到的紋理，並綁定到HLSL的紋理數組中，而不須要每次都從新綁定一個紋理。而後咱們再使用索引值來訪問紋理數組中的某一紋理。

D3D11CalcSubresource函數--計算子資源的索引值

對於紋理數組，每一個元素都會包含一樣的mip等級數。Direct3D API使用數組切片(array slice)來訪問不一樣紋理，也是至關於索引。這樣咱們就能夠把全部的紋理資源用下面的圖來表示，假定下圖有4個紋理，每一個紋理包含3個子資源，則當前指定的是Array Slice爲2，Mip Slice爲1的子資源。

而後給定當前紋理數組每一個紋理的mipmap等級數(Mipmap Levels)，數組切片(Array Slice)和Mip切片(Mip Slice)，咱們就能夠用下面的函數來求得指定子資源的索引值：

inline UINT D3D11CalcSubresource(UINT MipSlice, UINT ArraySlice, UINT MipLevels )
{ return MipSlice + ArraySlice * MipLevels; }

建立一個紋理數組

如今咱們手頭上僅有的就是DDSTextureLoader.h和WICTextureLoader.h中的函數，但這裏面的函數每次都只能加載一張紋理。咱們還須要修改龍書樣例中讀取紋理的函數，具體的操做順序以下：

一個個讀取存有紋理的文件，建立出一系列ID3D11Texture2D對象，這裏的每一個對象單獨包含一張紋理；
建立一個ID3D11Texture2D對象，它同時也是一個紋理數組；
將以前讀取的全部紋理有條理地複製到剛建立的紋理數組對象中；
爲該紋理數組對象建立建立一個紋理資源視圖（Shader Resource View）。

爲了不出現一些問題，這裏實現的紋理數組加載的函數只考慮寬度和高度、數據格式、mip等級都一致的狀況。

在d3dUtil.h中實現了這樣兩個函數：

// ------------------------------
// CreateDDSTexture2DArrayFromFile函數
// ------------------------------
// 該函數要求全部的dds紋理的寬高、數據格式、mip等級一致
// [In]d3dDevice            D3D設備
// [In]d3dDeviceContext     D3D設備上下文
// [In]fileNames            dds文件名數組
// [OutOpt]textureArray     輸出的紋理數組資源
// [OutOpt]textureArrayView 輸出的紋理數組資源視圖
// [In]generateMips         是否生成mipmaps
HRESULT CreateDDSTexture2DArrayFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::vector<std::wstring>& fileNames,
    ID3D11Texture2D** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView** textureArrayView,
    bool generateMips = false);

// ------------------------------
// CreateWICTexture2DArrayFromFile函數
// ------------------------------
// 該函數要求全部的dds紋理的寬高、數據格式、mip等級一致
// [In]d3dDevice            D3D設備
// [In]d3dDeviceContext     D3D設備上下文
// [In]fileNames            dds文件名數組
// [OutOpt]textureArray     輸出的紋理數組資源
// [OutOpt]textureArrayView 輸出的紋理數組資源視圖
// [In]generateMips         是否生成mipmaps
HRESULT CreateWICTexture2DArrayFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::vector<std::wstring>& fileNames,
    ID3D11Texture2D** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView** textureArrayView,
    bool generateMips = false);

還有就是d3dUtil.cpp用到的函數CreateTexture2DArray

第一步是紋理的加載，這裏`CreateDDSTexture2DArrayFromFile函數的實現以下：

HRESULT CreateDDSTexture2DArrayFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::vector<std::wstring>& fileNames,
    ID3D11Texture2D** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView** textureArrayView,
    bool generateMips)
{
    // 檢查設備、着色器資源視圖、文件名數組是否非空
    if (!d3dDevice || !textureArrayView || fileNames.empty())
        return E_INVALIDARG;

    HRESULT hResult;
    // ******************
    // 讀取全部紋理
    //

    UINT arraySize = (UINT)fileNames.size();
    std::vector<ID3D11Texture2D*> srcTexVec(arraySize);
    std::vector<D3D11_TEXTURE2D_DESC> texDescVec(arraySize);
    for (UINT i = 0; i < arraySize; ++i)
    {
        // 因爲這些紋理並不會被GPU使用，咱們使用D3D11_USAGE_STAGING枚舉值
        // 使得CPU能夠讀取資源
        hResult = CreateDDSTextureFromFileEx(d3dDevice,
            fileNames[i].c_str(), 0, D3D11_USAGE_STAGING, 0,
            D3D11_CPU_ACCESS_WRITE | D3D11_CPU_ACCESS_READ,
            0, false, (ID3D11Resource**)&srcTexVec[i], nullptr);

        // 讀取失敗則釋放以前讀取的紋理並返回
        if (FAILED(hResult))
        {
            for (UINT j = 0; j < i; ++j)
                SAFE_RELEASE(srcTexVec[j]);
            return hResult;
        }

        // 讀取建立好的紋理信息
        srcTexVec[i]->GetDesc(&texDescVec[i]);

        // 須要檢驗全部紋理的mipLevels，寬度和高度，數據格式是否一致，
        // 若存在數據格式不一致的狀況，請使用dxtex.exe(DirectX Texture Tool)
        // 將全部的圖片轉成一致的數據格式
        if (texDescVec[i].MipLevels != texDescVec[0].MipLevels || texDescVec[i].Width != texDescVec[0].Width ||
            texDescVec[i].Height != texDescVec[0].Height || texDescVec[i].Format != texDescVec[0].Format)
        {
            for (UINT j = 0; j < i; ++j)
                SAFE_RELEASE(srcTexVec[j]);
            return E_FAIL;
        }
    }

    hResult = CreateTexture2DArray(d3dDevice, d3dDeviceContext, srcTexVec,
        D3D11_USAGE_DEFAULT,
        D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE | (generateMips ? D3D11_BIND_RENDER_TARGET : 0),
        0,
        (generateMips ? D3D11_RESOURCE_MISC_GENERATE_MIPS : 0),
        textureArray,
        textureArrayView);

    for (UINT i = 0; i < arraySize; ++i)
        SAFE_RELEASE(srcTexVec[i]);
    return hResult;
}

而WIC版的區別僅在於把CreateDDSTextureFromFileEx替換爲CreateWICTextureFromFileEx：

hResult = CreateWICTextureFromFileEx(d3dDevice,
    fileNames[i].c_str(), 0, D3D11_USAGE_STAGING, 0,
    D3D11_CPU_ACCESS_WRITE | D3D11_CPU_ACCESS_READ,
    0, WIC_LOADER_DEFAULT, (ID3D11Resource**)&srcTexVec[i], nullptr);

因爲咱們給紋理設置的是D3D11_USAGE_STAGING，它沒法綁定到渲染管線上生成mipmaps，若是讀進來的是dds紋理，它可能自己就自帶mipmaps，也可能沒有。因此建立mipmap的操做得在後續建立的紋理數組來完成。

在瞭解CreateTexture2DArray函數的實現前，你須要下面這些內容：

ID3D11DeviceContext::Map函數--獲取指向子資源中數據的指針並拒絕GPU對該子資源的訪問

HRESULT ID3D11DeviceContext::Map(
    ID3D11Resource           *pResource,          // [In]包含ID3D11Resource接口的資源對象
    UINT                     Subresource,         // [In]子資源索引
    D3D11_MAP                MapType,             // [In]D3D11_MAP枚舉值，指定讀寫相關操做
    UINT                     MapFlags,            // [In]填0，忽略
    D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE *pMappedResource     // [Out]獲取到的已經映射到內存的子資源
);

D3D11_MAP枚舉值類型的成員以下：

D3D11_MAP成員	含義
D3D11_MAP_READ	映射到內存的資源用於讀取。該資源在建立的時候必須綁定了 D3D11_CPU_ACCESS_READ標籤
D3D11_MAP_WRITE	映射到內存的資源用於寫入。該資源在建立的時候必須綁定了 D3D11_CPU_ACCESS_WRITE標籤
D3D11_MAP_READ_WRITE	映射到內存的資源用於讀寫。該資源在建立的時候必須綁定了 D3D11_CPU_ACCESS_READ和D3D11_CPU_ACCESS_WRITE標籤
D3D11_MAP_WRITE_DISCARD	映射到內存的資源用於寫入，以前的資源數據將會被拋棄。該資源在建立的時候必須綁定了D3D11_CPU_ACCESS_WRITE和 D3D11_USAGE_DYNAMIC標籤
D3D11_MAP_WRITE_NO_OVERWRITE	映射到內存的資源用於寫入，但不能複寫已經存在的資源。該枚舉值只能用於頂點/索引緩衝區。該資源在建立的時候須要有D3D11_CPU_ACCESS_WRITE標籤，在Direct3D 11不能用於設置了D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER標籤的資源，但在 11.1後能夠。具體能夠查閱MSDN文檔

ID3D11DeviceContext::UpdateSubresource函數[2]--將內存數據拷貝到不可進行映射的子資源中

這個函數在以前咱們主要是用來將內存數據拷貝到常量緩衝區中，如今咱們也能夠用它將內存數據拷貝到紋理的子資源當中：

void ID3D11DeviceContext::UpdateSubresource(
  ID3D11Resource  *pDstResource,    // [In]目標資源對象
  UINT            DstSubresource,   // [In]對於2D紋理來講，該參數爲指定Mip等級的子資源
  const D3D11_BOX *pDstBox,         // [In]這裏一般填nullptr，或者拷貝的數據寬高比當前子資源小時能夠指定範圍 
  const void      *pSrcData,        // [In]用於拷貝的內存數據
  UINT            SrcRowPitch,      // [In]該2D紋理的 寬度*數據格式的位數
  UINT            SrcDepthPitch     // [In]對於2D紋理來講並不須要用到該參數，所以能夠任意設置
);

ID3D11DeviceContext::UnMap函數--讓指向資源的指針無效並從新啓用GPU對該資源的訪問權限

void ID3D11DeviceContext::Unmap(
    ID3D11Resource *pResource,      // [In]包含ID3D11Resource接口的資源對象
    UINT           Subresource      // [In]須要取消的子資源索引
);

D3D11_TEX2D_ARRAY_SRV結構體

在建立着色器目標視圖時，你還須要填充共用體中的D3D11_TEX2D_ARRAY_SRV結構體：

typedef struct D3D11_TEX2D_ARRAY_SRV
{
    UINT MostDetailedMip;       
    UINT MipLevels;
    UINT FirstArraySlice;
    UINT ArraySize;
}   D3D11_TEX2D_ARRAY_SRV;

經過FirstArraySlice咱們能夠指定開始使用的紋理，ArraySize則指定使用的紋理數目。

例如我想指定像上面那樣的範圍，能夠指定FirstArraySlice爲1，ArraySize爲2，MostDetailedMip爲1，MipLevels爲2.

ID3D11DeviceContext::GenerateMips--爲紋理資源視圖綁定的全部紋理建立完整的mipmap鏈

因爲經過該函數讀取進來的紋理mip等級可能只有1，若是還須要建立mipmap鏈的話，還須要用到下面的方法。

void ID3D11DeviceContext::GenerateMips(
  ID3D11ShaderResourceView *pShaderResourceView // [In]須要建立mipamp鏈的SRV
);

好比一張1024x1024的紋理，通過該方法調用後，就會生成剩餘的512x512, 256x256 ... 1x1的子紋理資源，加起來一共是11級mipmap。

在調用該方法以前，須要作好大量的準備：

在建立2D紋理資源時，Usage爲D3D11_USAGE_DEFAULT以容許GPU寫入，BindFlags要綁定D3D11_BIND_RENDER_TARGET和D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE，MiscFlags設置D3D11_RESOURCE_MISC_GENERATE_MIPS枚舉值，mipLevels設置爲0使得在建立紋理的時候會自動預留出其他mipLevel所須要用到的內存大小。
若是是2D紋理，將圖片的RGBA數據寫入到子資源0中。此時建立好的紋理，子資源0爲圖片內容，其他子資源爲黑色。若是是2D紋理數組，你能夠利用D3D11CalcSubresource爲全部紋理元素的首mipLevel來填充圖片。
爲該2D紋理資源建立着色器資源視圖，指定MostDetailedMip爲0，MipLevels爲-1以訪問完整mipmaps。

作好這些準備後你才能夠調用GenerateMips，不然可能會產生異常。

最終CreateTexture2DArray的實現以下：

HRESULT CreateTexture2DArray(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    std::vector<ID3D11Texture2D*>& srcTexVec,
    D3D11_USAGE usage,
    UINT bindFlags,
    UINT cpuAccessFlags,
    UINT miscFlags,
    ID3D11Texture2D** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView** textureArrayView)
{

    if (!textureArray && !textureArrayView || !d3dDevice || !d3dDeviceContext || srcTexVec.empty())
        return E_INVALIDARG;

    HRESULT hResult;
    UINT arraySize = (UINT)srcTexVec.size();
    bool generateMips = (bindFlags & D3D11_BIND_RENDER_TARGET) &&
        (miscFlags & D3D11_RESOURCE_MISC_GENERATE_MIPS);
    // ******************
    // 建立紋理數組
    //

    D3D11_TEXTURE2D_DESC texDesc;
    srcTexVec[0]->GetDesc(&texDesc);

    D3D11_TEXTURE2D_DESC texArrayDesc;
    texArrayDesc.Width = texDesc.Width;
    texArrayDesc.Height = texDesc.Height;
    texArrayDesc.MipLevels = generateMips ? 0 : texDesc.MipLevels;
    texArrayDesc.ArraySize = arraySize;
    texArrayDesc.Format = texDesc.Format;
    texArrayDesc.SampleDesc.Count = 1;      // 不能使用多重採樣
    texArrayDesc.SampleDesc.Quality = 0;
    texArrayDesc.Usage = usage;
    texArrayDesc.BindFlags = bindFlags;
    texArrayDesc.CPUAccessFlags = cpuAccessFlags;
    texArrayDesc.MiscFlags = miscFlags;

    ID3D11Texture2D* texArray = nullptr;
    hResult = d3dDevice->CreateTexture2D(&texArrayDesc, nullptr, &texArray);
    if (FAILED(hResult))
    {
        return hResult;
    }

    texArray->GetDesc(&texArrayDesc);
    // ******************
    // 將全部的紋理子資源賦值到紋理數組中
    //

    UINT minMipLevels = (generateMips ? 1 : texArrayDesc.MipLevels);
    // 每一個紋理元素
    for (UINT i = 0; i < texArrayDesc.ArraySize; ++i)
    {
        // 紋理中的每一個mipmap等級
        for (UINT j = 0; j < minMipLevels; ++j)
        {
            D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedTex2D;
            // 容許映射索引i紋理中，索引j的mipmap等級的2D紋理
            d3dDeviceContext->Map(srcTexVec[i],
                j, D3D11_MAP_READ, 0, &mappedTex2D);

            d3dDeviceContext->UpdateSubresource(
                texArray,
                D3D11CalcSubresource(j, i, texArrayDesc.MipLevels), // i * mipLevel + j
                nullptr,
                mappedTex2D.pData,
                mappedTex2D.RowPitch,
                mappedTex2D.DepthPitch);
            // 中止映射
            d3dDeviceContext->Unmap(srcTexVec[i], j);
        }
    }

    // ******************
    // 建立紋理數組的SRV
    //
    if (textureArrayView)
    {
        D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC viewDesc;
        viewDesc.Format = texArrayDesc.Format;
        viewDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2DARRAY;
        viewDesc.Texture2DArray.MostDetailedMip = 0;
        viewDesc.Texture2DArray.MipLevels = texArrayDesc.MipLevels;
        viewDesc.Texture2DArray.FirstArraySlice = 0;
        viewDesc.Texture2DArray.ArraySize = arraySize;

        hResult = d3dDevice->CreateShaderResourceView(texArray, &viewDesc, textureArrayView);

        // 生成mipmaps
        if (hResult == S_OK && generateMips)
        {
            d3dDeviceContext->GenerateMips(*textureArrayView);
        }
    }

    // 檢查是否須要紋理數組
    if (textureArray)
    {
        *textureArray = texArray;
    }
    else
    {
        SAFE_RELEASE(texArray);
    }

    return hResult;
}

2D紋理立方體

2D紋理立方體的其實是在以2D紋理數組資源的基礎上建立出來的着色器紋理資源視圖，經過視圖指定哪6個連續的紋理做爲紋理立方體。這也意味着你能夠在一個2D紋理數組上建立多個紋理立方體。

Direct3D提供了枚舉類型D3D11_TEXTURECUBE_FACE來標識立方體某一表面：

typedef enum D3D11_TEXTURECUBE_FACE {
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_X = 0,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_X = 1,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_Y = 2,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_Y = 3,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_Z = 4,
    D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_Z = 5
} D3D11_TEXTURECUBE_FACE;

能夠看出:

索引0指向+X表面;
索引1指向-X表面;
索引2指向+Y表面;
索引3指向-Y表面;
索引4指向+Z表面;
索引5指向-Z表面;

使用立方體映射意味着咱們須要使用3D紋理座標進行尋址，經過向量的形式來指定使用立方體某個表面的其中一點。

在HLSL中，立方體紋理用TextureCube來表示。

建立一個紋理立方體

對於建立好的DDS立方體紋理，咱們只須要使用DDSTextureLoader就能夠很方便地讀取進來：

HR(CreateDDSTextureFromFile(
    device.Get(), 
    cubemapFilename.c_str(), 
    nullptr, 
    textureCubeSRV.GetAddressOf()));

然而從網絡上可以下到的天空盒資源常常要麼是一張天空盒貼圖，要麼是六張天空盒的正方形貼圖，用DXTex導入仍是比較麻煩的一件事情。咱們也能夠本身編寫代碼來構造立方體紋理。

將一張天空盒貼圖轉化成立方體紋理須要經歷如下4個步驟：

讀取天空盒的貼圖
建立包含6個紋理的數組
選取原天空盒紋理的6個子正方形區域，拷貝到該數組中
建立立方體紋理的SRV

而將六張天空盒的正方形貼圖轉換成立方體須要經歷這4個步驟:

讀取這六張正方形貼圖
建立包含6個紋理的數組
將這六張貼圖完整地拷貝到該數組中
建立立方體紋理的SRV

能夠看到這兩種類型的天空盒資源在處理上有不少類似的地方。

// ------------------------------
// CreateWICTexture2DCubeFromFile函數
// ------------------------------
// 根據給定的一張包含立方體六個面的位圖，建立紋理立方體
// 要求紋理寬高比爲4:3，且按下面形式佈局:
// .  +Y .  .
// -X +Z +X -Z 
// .  -Y .  .
// [In]d3dDevice            D3D設備
// [In]d3dDeviceContext     D3D設備上下文
// [In]cubeMapFileName      位圖文件名
// [OutOpt]textureArray     輸出的紋理數組資源
// [OutOpt]textureCubeView  輸出的紋理立方體資源視圖
// [In]generateMips         是否生成mipmaps
HRESULT CreateWICTexture2DCubeFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::wstring& cubeMapFileName,
    ID3D11Texture2D** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView** textureCubeView,
    bool generateMips = false);

// ------------------------------
// CreateWICTexture2DCubeFromFile函數
// ------------------------------
// 根據按D3D11_TEXTURECUBE_FACE索引順序給定的六張紋理，建立紋理立方體
// 要求位圖是一樣寬高、數據格式的正方形
// 你也能夠給定超過6張的紋理，而後在獲取到紋理數組的基礎上自行建立更多的資源視圖
// [In]d3dDevice            D3D設備
// [In]d3dDeviceContext     D3D設備上下文
// [In]cubeMapFileNames     位圖文件名數組
// [OutOpt]textureArray     輸出的紋理數組資源
// [OutOpt]textureCubeView  輸出的紋理立方體資源視圖
// [In]generateMips         是否生成mipmaps
HRESULT CreateWICTexture2DCubeFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::vector<std::wstring>& cubeMapFileNames,
    ID3D11Texture2D** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView** textureCubeView,
    bool generateMips = false);

從完成天空盒位圖生成紋理立方體的實現

如今咱們要將位圖讀進來，這是讀取一張完成天空盒的實現版本的開頭

HRESULT CreateWICTexture2DCubeFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::wstring & cubeMapFileName,
    ID3D11Texture2D ** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView ** textureCubeView,
    bool generateMips)
{
    // 檢查設備、設備上下文是否非空
    // 紋理數組和紋理立方體視圖只要有其中一個非空便可
    if (!d3dDevice || !d3dDeviceContext || !(textureArray || textureCubeView))
        return E_INVALIDARG;

    // ******************
    // 讀取天空盒紋理
    //

    ID3D11Texture2D* srcTex = nullptr;
    ID3D11ShaderResourceView* srcTexSRV = nullptr;

    // 該資源用於GPU複製
    HRESULT hResult = CreateWICTextureFromFileEx(d3dDevice,
        d3dDeviceContext,
        cubeMapFileName.c_str(),
        0,
        D3D11_USAGE_DEFAULT,
        D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE | (generateMips ? D3D11_BIND_RENDER_TARGET : 0),
        0,
        (generateMips ? D3D11_RESOURCE_MISC_GENERATE_MIPS : 0),
        WIC_LOADER_DEFAULT,
        (ID3D11Resource**)&srcTex,
        (generateMips ? &srcTexSRV : nullptr));

    // 文件未打開
    if (FAILED(hResult))
    {
        return hResult;
    }
    
    // ...

如今咱們能夠利用CreateWICTextureFromFileEx函數內部幫咱們預先生成mipmaps，必需要同時提供d3dDeviceContext和srcTexSRV才能生成。

並且關於紋理的拷貝操做能夠不須要從GPU讀到CPU再進行，而是直接在GPU之間進行拷貝，所以能夠將usage設爲D3D11_USAGE_DEFAULT，cpuAccessFlags設爲0.

接下來須要建立一個新的紋理數組。首先須要填充D3D11_TEXTURE2D_DESC結構體內容，這裏的大部分參數能夠從天空盒紋理取得。

對於mip等級須要特別處理，好比一個4096x3072的完成天空盒位圖，其生成的mip等級是13，可是對於裏面的1024x1024立方體表面，其生成的mip等級是11，能夠獲得這樣的一個關係：紋理數組的mip等級比讀進來的天空盒位圖mip等級少2.

UINT squareLength = texDesc.Width / 4;
    texArrayDesc.Width = squareLength;
    texArrayDesc.Height = squareLength;
    texArrayDesc.MipLevels = (generateMips ? texDesc.MipLevels - 2 : 1);    // 立方體的mip等級比整張位圖的少2
    texArrayDesc.ArraySize = 6;
    texArrayDesc.Format = texDesc.Format;
    texArrayDesc.SampleDesc.Count = 1;
    texArrayDesc.SampleDesc.Quality = 0;
    texArrayDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    texArrayDesc.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
    texArrayDesc.CPUAccessFlags = 0;
    texArrayDesc.MiscFlags = D3D11_RESOURCE_MISC_TEXTURECUBE;   // 容許從中建立TextureCube
    
    ID3D11Texture2D* texArray = nullptr;
    hResult = d3dDevice->CreateTexture2D(&texArrayDesc, nullptr, &texArray);
    if (FAILED(hResult))
    {
        SAFE_RELEASE(srcTex);
        SAFE_RELEASE(srcTexSRV);
        return hResult;
    }

D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE和D3D11_RESOURCE_MISC_TEXTURECUBE的標籤記得不要遺漏。

D3D11_BOX結構體

如今咱們須要對源位圖進行節選，但節選以前，首先咱們須要瞭解定義3D盒的結構體D3D11_BOX：

typedef struct D3D11_BOX {
    UINT left;  
    UINT top;
    UINT front;
    UINT right;
    UINT bottom;
    UINT back;
} D3D11_BOX;

3D box使用的是下面的座標系，和紋理座標系很像：

因爲選取像素採用的是半開半閉區間，如[left, right)，在指定left, top, front的值時會選到該像素，而不對想到right, bottom, back對應的像素。

對於1D紋理來講，是沒有Y軸和Z軸的，所以須要令back=0, front=1, top=0, bottom=1才能表示當前的1D紋理，若是出現像back和front相等的狀況，則不會選到任何的紋理像素區間。

而2D紋理沒有Z軸，在選取像素區域前須要置back=0, front=1。

3D紋理(體積紋理)能夠看作一系列紋理的堆疊，所以front和back能夠用來選定哪些紋理須要節選。

ID3D11DeviceContext::CopySubresourceRegion方法--從指定資源選取區域複製到目標資源特定區域

void ID3D11DeviceContext::CopySubresourceRegion(
    ID3D11Resource  *pDstResource,  // [In/Out]目標資源
    UINT            DstSubresource, // [In]目標子資源索引
    UINT            DstX,           // [In]目標起始X值
    UINT            DstY,           // [In]目標起始Y值
    UINT            DstZ,           // [In]目標起始Z值
    ID3D11Resource  *pSrcResource,  // [In]源資源
    UINT            SrcSubresource, // [In]源子資源索引
    const D3D11_BOX *pSrcBox        // [In]指定複製區域
);

例如如今咱們要將該天空盒的+X面對應的mipmap鏈拷貝到ArraySlice爲0(即D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_X)的目標資源中，則能夠像下面這樣寫：

D3D11_BOX box;
    // box座標軸以下: 
    //    front
    //   / 
    //  /_____right
    //  |
    //  |
    //  bottom
    box.front = 0;
    box.back = 1;

    for (UINT i = 0; i < texArrayDesc.MipLevels; ++i)
    {
        // +X面拷貝
        box.left = squareLength * 2;
        box.top = squareLength;
        box.right = squareLength * 3;
        box.bottom = squareLength * 2;
        d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
            texArray,
            D3D11CalcSubresource(i, D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_X, texArrayDesc.MipLevels),
            0, 0, 0,
            srcTex,
            i,
            &box);
            
        // -X面拷貝
        box.left = 0;
        box.top = squareLength;
        box.right = squareLength;
        box.bottom = squareLength * 2;
        d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
            texArray,
            D3D11CalcSubresource(i, D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_X, texArrayDesc.MipLevels),
            0, 0, 0,
            srcTex,
            i,
            &box);

        // +Y面拷貝
        box.left = squareLength;
        box.top = 0;
        box.right = squareLength * 2;
        box.bottom = squareLength;
        d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
            texArray,
            D3D11CalcSubresource(i, D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_Y, texArrayDesc.MipLevels),
            0, 0, 0,
            srcTex,
            i,
            &box);


        // -Y面拷貝
        box.left = squareLength;
        box.top = squareLength * 2;
        box.right = squareLength * 2;
        box.bottom = squareLength * 3;
        d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
            texArray,
            D3D11CalcSubresource(i, D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_Y, texArrayDesc.MipLevels),
            0, 0, 0,
            srcTex,
            i,
            &box);

        // +Z面拷貝
        box.left = squareLength;
        box.top = squareLength;
        box.right = squareLength * 2;
        box.bottom = squareLength * 2;
        d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
            texArray,
            D3D11CalcSubresource(i, D3D11_TEXTURECUBE_FACE_POSITIVE_Z, texArrayDesc.MipLevels),
            0, 0, 0,
            srcTex,
            i,
            &box);

        // -Z面拷貝
        box.left = squareLength * 3;
        box.top = squareLength;
        box.right = squareLength * 4;
        box.bottom = squareLength * 2;
        d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
            texArray,
            D3D11CalcSubresource(i, D3D11_TEXTURECUBE_FACE_NEGATIVE_Z, texArrayDesc.MipLevels),
            0, 0, 0,
            srcTex,
            i,
            &box);
        
        // 下一個mipLevel的紋理寬高都是原來的1/2
        squareLength /= 2;
    }

最後就是建立紋理立方體着色器資源視圖了：

if (textureCubeView)
    {
        D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC viewDesc;
        viewDesc.Format = texArrayDesc.Format;
        viewDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURECUBE;
        viewDesc.TextureCube.MostDetailedMip = 0;
        viewDesc.TextureCube.MipLevels = texArrayDesc.MipLevels;

        hResult = d3dDevice->CreateShaderResourceView(texArray, &viewDesc, textureCubeView);
    }
    
    // 檢查是否須要紋理數組
    if (textureArray)
    {
        *textureArray = texArray;
    }
    else
    {
        SAFE_RELEASE(texArray);
    }

    SAFE_RELEASE(srcTex);
    SAFE_RELEASE(srcTexSRV);

    return hResult;
}

從六張天空盒的位圖建立立方體紋理

第一步是讀取六張紋理，並根據須要生成mipmaps：

HRESULT CreateWICTexture2DCubeFromFile(
    ID3D11Device * d3dDevice,
    ID3D11DeviceContext * d3dDeviceContext,
    const std::vector<std::wstring>& cubeMapFileNames,
    ID3D11Texture2D ** textureArray,
    ID3D11ShaderResourceView ** textureCubeView,
    bool generateMips)
{
    // 檢查設備與設備上下文是否非空
    // 文件名數目須要不小於6
    // 紋理數組和資源視圖只要有其中一個非空便可
    UINT arraySize = (UINT)cubeMapFileNames.size();

    if (!d3dDevice || !d3dDeviceContext || arraySize < 6 || !(textureArray || textureCubeView))
        return E_INVALIDARG;

    // ******************
    // 讀取紋理
    //

    HRESULT hResult;
    std::vector<ID3D11Texture2D*> srcTexVec(arraySize, nullptr);
    std::vector<ID3D11ShaderResourceView*> srcTexSRVVec(arraySize, nullptr);
    std::vector<D3D11_TEXTURE2D_DESC> texDescVec(arraySize);

    for (UINT i = 0; i < arraySize; ++i)
    {
        // 該資源用於GPU複製
        hResult = CreateWICTextureFromFile(d3dDevice,
            (generateMips ? d3dDeviceContext : nullptr),
            cubeMapFileNames[i].c_str(),
            (ID3D11Resource**)&srcTexVec[i],
            (generateMips ? &srcTexSRVVec[i] : nullptr));

        // 讀取建立好的紋理信息
        srcTexVec[i]->GetDesc(&texDescVec[i]);

        // 須要檢驗全部紋理的mipLevels，寬度和高度，數據格式是否一致，
        // 若存在數據格式不一致的狀況，請使用dxtex.exe(DirectX Texture Tool)
        // 將全部的圖片轉成一致的數據格式
        if (texDescVec[i].MipLevels != texDescVec[0].MipLevels || texDescVec[i].Width != texDescVec[0].Width ||
            texDescVec[i].Height != texDescVec[0].Height || texDescVec[i].Format != texDescVec[0].Format)
        {
            for (UINT j = 0; j < i; ++j)
            {
                SAFE_RELEASE(srcTexVec[j]);
                SAFE_RELEASE(srcTexSRVVec[j]);
            }
            return E_FAIL;
        }
    }

而後是建立數組，即使提供的紋理數目超過6，也是容許的：

// ******************
    // 建立紋理數組
    //
    D3D11_TEXTURE2D_DESC texArrayDesc;
    texArrayDesc.Width = texDescVec[0].Width;
    texArrayDesc.Height = texDescVec[0].Height;
    texArrayDesc.MipLevels = (generateMips ? texDescVec[0].MipLevels : 1);
    texArrayDesc.ArraySize = arraySize;
    texArrayDesc.Format = texDescVec[0].Format;
    texArrayDesc.SampleDesc.Count = 1;
    texArrayDesc.SampleDesc.Quality = 0;
    texArrayDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    texArrayDesc.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
    texArrayDesc.CPUAccessFlags = 0;
    texArrayDesc.MiscFlags = D3D11_RESOURCE_MISC_TEXTURECUBE;   // 容許從中建立TextureCube

    ID3D11Texture2D* texArray = nullptr;
    hResult = d3dDevice->CreateTexture2D(&texArrayDesc, nullptr, &texArray);

    if (FAILED(hResult))
    {
        for (UINT i = 0; i < arraySize; ++i)
        {
            SAFE_RELEASE(srcTexVec[i]);
            SAFE_RELEASE(srcTexSRVVec[i]);
        }

        return hResult;
    }

因爲咱們不須要指定源位圖的具體區域，能夠將pSrcBox設置爲nullptr：

// ******************
    // 將原紋理的全部子資源拷貝到該數組中
    //
    texArray->GetDesc(&texArrayDesc);

    for (UINT i = 0; i < arraySize; ++i)
    {
        for (UINT j = 0; j < texArrayDesc.MipLevels; ++j)
        {
            d3dDeviceContext->CopySubresourceRegion(
                texArray,
                D3D11CalcSubresource(j, i, texArrayDesc.MipLevels),
                0, 0, 0,
                srcTexVec[i],
                j,
                nullptr);
        }
    }

最後就是建立立方體紋理着色器資源視圖，默認只指定0到5索引的紋理，若是這個紋理數組包含索引6-11的紋理，你還想建立一個新的視圖的話，就能夠拿取建立好textureArray，而後本身再寫建立視圖相關的調用：

// ******************
    // 建立立方體紋理的SRV
    //
    if (textureCubeView)
    {
        D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC viewDesc;
        viewDesc.Format = texArrayDesc.Format;
        viewDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURECUBE;
        viewDesc.TextureCube.MostDetailedMip = 0;
        viewDesc.TextureCube.MipLevels = texArrayDesc.MipLevels;

        hResult = d3dDevice->CreateShaderResourceView(texArray, &viewDesc, textureCubeView);
    }

    // 檢查是否須要紋理數組
    if (textureArray)
    {
        *textureArray = texArray;
    }
    else
    {
        SAFE_RELEASE(texArray);
    }

    // 釋放全部資源
    for (UINT i = 0; i < arraySize; ++i)
    {
        SAFE_RELEASE(srcTexVec[i]);
        SAFE_RELEASE(srcTexSRVVec[i]);
    }

    return hResult;
}

至此有關2D紋理相關的講解就基本上結束了。

DirectX11 With Windows SDK完整目錄

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