シェーダー

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シェーダー英語:shader)とは、画像を描画時に加工する機能である。

DXライブラリのシェーダー[編集]

DXライブラリにおいては、シェーダーをC言語っぽい言語で書き、付属のツールでコンパイルすることができる。

頂点シェーダー[編集]

未稿

ピクセルシェーダー[編集]

バイナリの主な拡張子は".pso"すなわち「ぷそ」である。

テクスチャ(プログラムで指定した画像)上の位置(左上を(0.0,0.0)、右下を(1.0,1.0)とする)などのパラメータが渡され、 その位置に書き込みたい色のデータを返す。 色のデータは、RGBAの各要素をそれぞれ0.0~1.0の実数で表す形式で入出力する。

例:グレースケール

//おまじない
struct PS_INPUT {
	float4 DiffuseColor	: COLOR0;
	float4 SpecularColor	: COLOR1;
	float2 TextureCoord0	: TEXCOORD0;
	float2 TextureCoord1	: TEXCOORD1;
};

struct PS_OUTPUT {
	float4 Output		: COLOR0;
};

sampler DiffuseMapTexture : register(s0);

//メインのプログラムを書く
PS_OUTPUT main(PS_INPUT PSInput) {
	PS_OUTPUT PSOutput;
	float4 nowColor;

	//指定された場所のテクスチャの色を取得するおまじない
	nowColor=tex2D(DiffuseMapTexture,PSInput.TextureCoord0);
	//グレースケールにする計算
	PSOutput.Output.r=0.298912f*nowColor.r+0.586611f*nowColor.g+0.114478f*nowColor.b;
	PSOutput.Output.g=PSOutput.Output.r;
	PSOutput.Output.b=PSOutput.Output.r;
	PSOutput.Output.a=nowColor.a;
	//計算結果を返す
	return PSOutput;
}

一応行列の積などの計算もできそうだが、普通に計算したほうが速いし正確。

DirectXのシェーダー[編集]

DirectXでは上位シェーダーモデルとしてHLSL(High-Level Shader Language:上位レベルシェーダ言語)が採用されている。

HLSLはDirectX9から実装された高級シェーダー言語であり、C言語風な書き方ができるようになっている。

現在、シェーダーモデル1~5までが存在しており、それぞれでの使える機能・対応するDirectX自体のバージョンが違うため、注意が必要となる

Direct3D 9の場合(シェーダーモデル1.x~3.0)は、頂点シェーダーとピクセルシェーダーの二つが提供されていた。

Direct3D 10.xの場合(シェーダーモデル4.x)は、そこにジオメトリシェーダーが追加。

Direct3D 11.xの場合(シェーダーモデル5.0)では、ハルシェーダー、ドメインシェーダー、コンピュートシェーダー(計算シェーダー、演算シェーダー)が追加となった。

ただし、コンピュートシェーダーに関してはグラフィックパイプラインの機能ではなく、物理衝突演算やアニメーション計算などの計算時にGPUを使用するための機能として提供されている。

なお、ファイルの拡張子.fxとなっている


例:HLSLによる単純な3Dポリゴンの描画(バージョンはvs2.0,ps2.0)


//グローバル変数
float4x4 worldViewProjMat; //射影変換用行列

//テクスチャ
texture modelTexture; // テクスチャ情報の格納

// サンプラー(テクスチャの状態を規定する構造体)
sampler texSampler = sampler_state
{
  Texture =<modelTexture>;
  MinFilter =LINEAR;
  MagFilter =LINEAR;
  MipFilter =NONE;

  AddressU =Clamp;
  AddressV =Clamp;
};

//頂点シェーダからピクセルシェーダーに渡す構造体
struct VertexShaderResult
{
  float4 Position : POSITION;
  float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};

//頂点シェーダ
VertexShaderResult VS( float4 _pos:POSITION, float2 _texCoord:TEXCOORD)
{
  VertexShaderResult Out = (VertexShaderResult )0;//出力データ
  Out.Position = mul(_pos, worldViewProjMat);//位置座標
  Out.TexCoord = _texCoord;//テクスチャ座標
  return Out;
}

//ピクセルシェーダ
float4 PS( VertexShaderResult _vertexResult ):COLOR
{
  // テクスチャの貼り付け
  return tex2D( texSampler , _vertexResult.TexCoord );
}

// テクニック
// DirectX側でこのテクニックを指定することで
// このテクニックで指定した頂点シェーダーとピクセルシェーダーで描画を行う
technique SampleShader
 {
  pass P0
  {
   VertexShader = compile vs_2_0 VS(); // 頂点シェーダーを2.0のシェーダーモデルで描画
   PixelShader = compile ps_2_0 PS();  // ピクセルシェーダーを2.0のシェーダーモデルで描画
  }
 }

Unityのシェーダー[編集]

未稿

OpenGLのシェーダー[編集]

未稿

関連項目[編集]

参考文献[編集]