怎样使用深度纹理

这个问题经常出现, 所以我试着来总结一下ATi和nVidia芯片对于深度纹理的支持情况. 如果发现我说错了nVidia的深度实现, 请告知我 :)

ATi和nVidia在硬件上都支持深度纹理, 虽然方法不一样. 深度纹理的创建非常相似:

* 曝光的格式
- ATi曝光了两个FOURCC 来创建16或24位深度的纹理:

#define FOURCC_DF16 ((D3DFORMAT) MAKEFOURCC('D','F','1','6')) 
#define FOURCC_DF24 ((D3DFORMAT) MAKEFOURCC('D','F','2','4')) 

DF16在R300或以上的芯片(9500+)上支持而DF24 只有RV530 和以上的芯片(X1600和X1900)才支持.
- nVidia 使用预定义的D3DFMT_D16 和D3DFMT_D24S8 格式.GeForce3 和之后的芯片都支持这个.

大多数情况下16位的格式应该满足多数需要了. 只要你适当地选择投影矩阵(近裁剪面尽量大)并且Z的范围适当, 它的精度是足够的. 强烈建议尽可能选择16位的Shadow map, 因为它具有更好的性能, 而且被广泛支持.

* 要检测这些格式的有效性, 可使用CheckDeviceFormat() API.
- 因此, 对于ATi的16位深度纹理需要调用:

hres = d3d->CheckDeviceFormat(Adapter, DeviceType, AdapterFormat, D3DUSAGE_DEPTHSTENCIL, D3DRTYPE_TEXTURE, FOURCC_DF16);

- 对于nVidia:

hres = d3d->CheckDeviceFormat(Adapter, DeviceType, AdapterFormat, D3DUSAGE_DEPTHSTENCIL, D3DRTYPE_TEXTURE, D3DFMT_D16);

注意, 检查nVidia的设备ID比上面的做法更安全, 因为nVidia的深度纹理是”重载”的现有格式(一个关键的不同就是对nVidia的深度纹理进行采样返回的不是真正意义上的深度值).

* 纹理表面(surface)创建
同样的, ATi和nVidia的调用只有一点不同:
- 对于ATI:

hres = d3ddevice->CreateTexture(ShadowMapWidth, ShadowMapHeight, 1, D3DUSAGE_DEPTHSTENCIL, FOURCC_DF16, D3DPOOL_DEFAULT, &pShadowMap);

- 对于nVidia:

hres = d3ddevice->CreateTexture(ShadowMapWidth, ShadowMapHeight, 1, D3DUSAGE_DEPTHSTENCIL, D3DFMT_D16,  D3DPOOL_DEFAULT, &pShadowMap);

* 中间的设置(surface绑定, viewport, 等等) 两者都是一样的.

* 当渲染完成后深度纹理可以当作是一张普通纹理通过SetTexture() 来使用.

* ATi和nVidia的深度纹理实现的主要不同是在shader的使用上.
- 从ATi深度纹理进行采样会返回深度值. 这需要shader取出深度并与输入的Z值进行比较. 这样允许更为灵活的为每个采样选择滤波掩模(kernel)和权重. X1600和X1900支持一项叫做Fetch4的特性, 它会在每次纹理指令执行时返回四个邻近的深度采样到目标RGBA通道. 这就使高性能的shadow map和更大的掩模成为可能.
- 从nVidia的深度纹理进行采样会返回PCF(Percentage-Closer-Filtered)的结果, 并且在采样的同时会自动与输入的Z值做比较.

自动迎合ATi或nVidia版本的深度纹理创建应该是很简单的, 因为它们在代码上非常相似. 大部分的工作在于HLSL shader代码中的#ifdef来区分ATi和nVidia风格的逐像素阴影贡献计算. 双方的开发网站上都有相应的代码和shader示例和文档.

为了确保高性能, 有两条值得注意的事情(基于实际的例子:)):

- 记着在渲染投影物体到深度纹理时关闭颜色写入(color write). 大多数情况下你会对深度纹理的内容感兴趣(运行时需要绑定一个有效的跟深度纹理/纹理大小一致的颜色缓冲(color buffer)). "忘记"关闭颜色写入会引起不必要的颜色缓冲带宽消耗.

- 关于渲染透明(alpha测试)投影物体到深度纹理: 确保只对需要透明的三角形开启了alpha测试 (或者texkill 如果目标surface不能与
D3DUSAGE_QUERY_POSTPIXELSHADER_BLENDING一起使用). 为所有投影物体 保持alpha测试开着(或使用一个texkill
shader)会让早期的Z优势失效, 因为pixel shader可能会在深度比较之前执行.
所有阴影渲染也可以使用同一个灵活的shader, 但这需要付出额外的步骤:)

Nick
European Developer Relations, ATI [e-mail]