「プログラマブルシェーダー」を編集中

'''プログラマブルシェーダー'''（[[英語]]：programmable shader）とは、[[グラフィックカード]]上の[[シェーダー]]で独自の[[プログラム]]（カスタムシェーダー）を実行させられるものをいう。

==概要==
=== 紀元前 ===
初期の[[シェーダー]]は「[[ハードウェアT&L]]（最近では対義語的に[[固定シェーダー]]と呼ばれることが多い）」などと呼ばれ、いわゆる[[API]]的な感じで「ライティングをする」などの固定機能が[[GPU]]に用意されていた。これは[[プログラマー]]は何も考えず[[3Dモデル]]とその[[ワールド座標]]などの[[データ]]を[[GPU]]に送信するだけで全自動で表示用の2D画像が返ってくるというものであった。

この方式はバカでも扱える簡潔明瞭さという利点と、だれが作っても似たように絵になるという欠点があった。

===第一世代===
「だれが作っても似たように絵になる」というのが気に食わない人が現れた。

そのような奇人変人のために[[バーテックスシェーダ]]や[[ピクセルシェーダ]]での処理を[[アセンブラ]]のような[[プログラミング言語]]で自前で記述できるようにした「第一世代のプログラマブルシェーダー」が登場した。

2000年11月に発表されたDirectX 8の「DirectXアセンブリ言語」や2002年に発表されたOpenGLの「ARB」などが該当する。

===第二世代===
第一世代はあまりに難易度が高かった。
そこに颯爽と登場したのが第二世代の「[[Cg言語]]」であった。
[[C言語]]風に記述できるスグレモノであった。

ただ「[[Cg言語]]は[[NVIDIA]]製」ということもあり、競合他社は宗教上の理由で使えないという問題が発生した。そこで[[マイクロソフト]]が[[HLSL]]、[[クロノスグループ]]が[[GLSL]]という似品をすぐさま開発した。

こいつらの登場により大したことない描画にすら「自前のプログラマブルシェーダーを用意するのは当たり前」というクソみたいな風潮が蔓延し、3Dを扱う[[プログラマー]]に求められる作業量・記述量は劇的に増えた。

=== 第三世代 ===
そして次に登場したのが「[[統合シェーダー]]」と呼ばれる第三世代のプログラマブルシェーダーである。
これは[[バーテックスシェーダ]]や[[ピクセルシェーダー]]の概念をなくし、「ひとつの汎用的なシェーダー」でバーテックスシェーダとピクセルシェーダでやってた処理を実行すればいいじゃんという代物である。

しかも従来の定型的な2つの処理だけでなく、「パイプライン」というものに何個の処理でも詰め込めるように改良された。「１回の処理でピクセルシェーダーを２回呼ぶ」なんてこともできるようになり、「1回目のピクセルシェーダーで普通に描画して、2回目のピクセルシェーダーで画面全体を1枚のテクスチャに見立てて[[アンチエイリアシング]]」などといった技法も登場した。

パイプラインの組み立てなどを考える必要性がでてきて、3Dを扱う[[プログラマー]]に求められる作業量・記述量はさらに激増した。

===備考===
プログラマブルシェーダーが進化するほど3Dを扱う[[プログラマー]]に求められる作業量・記述量は劇的に増え続けた。[[プログラミング]]するのがアホらしくなるほどであった。

その結果、自前実装は面倒くさすぎ、[[ゲームエンジン]]が用意するプログラマブルシェーダー（実質固定シェーダー）でいいじゃん。という空気になり、[[Unity]]や[[Unreal Engine]]などの[[ゲームエンジン]]が爆発的に普及した。

つまり今でも99%くらいの開発者には[[ハードウェアT&L]]で十分なのでだったのであった。

==デバッグ==

===HLSL===
Visual Studio Graphics Analyzerで行う。

*「デバッグ」→「グラフィックス」→「グラフィックス デバッグの開始」
*フレームキャプチャを行う
*サムネイルの上にあるフレーム番号をクリックする
*Visual Studio Graphics Analyzerが起動する

===Metal===
Xcodeで行う。

*普通にデバッグ実行する
*中段ツールバー（ステップ実行などがあるところ）のカメラアイコンをクリックする
**[[ファイル:Xcode-metal-shader-debug-1.png|境界|520x520ピクセル]]
**右側デバッグナビゲーターに「GPU」が追加され、メインウインドウが切り替わる
**中段ツールバーも入れ替わり、ゴキブリアイコンが登場する

*中段ツールバーのゴキブリアイコンをクリックする
**[[ファイル:Xcode-metal-shader-debug-2.png|520x520ピクセル]]
**バーテックスシェーダか、フラグメントシェーダかを選ぶダイアログが表示される
***上部のタブでバーテックスシェーダとフラグメントシェーダを切り替え
***中段のメインウインドウでポリゴンやピクセルを選ぶ
***下部の「DEBUG」ボタンを押すとステップ実行やウォッチ変数の表示が開始される

===GLSL===
目視。ひたらす目視。OpenGL系にステップ実行やウォッチ変数など求めてはいけない。

==関連項目==
*[[CUDA]] = 最先端、[[NVIDIA]]製品でしか動かない
*[[HLSL]] = [[CUDA]]から実験的な機能を排除したもの。唯一まともなデバッガがある。
*[[GLSL]] = [[OpenGL]]や[[Valkan]]などで使われている。
*[[Metal]] = [[Apple]]製品は[[OpenGL]]が禁止されこれ一本になった

[[category: GPU]]
[[category: 3DCG]]