「定数バッファ」を編集中

'''定数バッファ'''（[[英語]]：Constant Buffer、通称：cbuffer）とは、[[CPU]]で動く[[プログラム]]の[[変数]]群を、[[GPU]]で動く[[プログラマブルシェーダー]]に[[定数]]群（バッファ）としてドスンと送り込む機構をいう。

[[OpenGL]]界隈では宗教上の理由により「[[Uniform Buffer Object]]」という方言が使われている。
意味はほぼ同じである。

== 概要 ==
まず前提条件として[[シェーダー]]へ渡す[[変数]]（[[定数]]）は[[ドローコール]]のたびに再設定するものであり、その変数（定数）は１回のドローコールが終わると自動的に消去される。

次に[[CPU]]側で動く[[プログラム]]の[[変数]]を[GPU]]側で動く[[プログラマブルシェーダー]]に[[定数]]として送り込むには、

; Direct3D 9
ドローコールの直前に毎回SetVertexShaderConstant命令やSetPixelShaderConstant命令を使って1個1個送り込んでいた。つまり1フレームを描画のたびに[[メインメモリ]]から[[VRAM]]に小さな[[データ]]の転送を繰り返していた。

; Direct3D 10
定数バッファ（Constant Buffer、cbuffer）を作成してGPU(VRAM)に送信しておき、以後はドローコールの直前にその定数バッファの[[ポインタ]]だけを送り込むようになった。

つまり定数バッファを利用することで[[頂点バッファ]]や[[インデックスバッファ]]などと同様に再利用でき、かつ毎回送信するデータもポインタひとつで済むようになった。

== 利点 ==
シェーダー定数には主に[[ディレクショナルライト]]や[[ポイントライト]]の座標や明るさなどを格納していることが多い。これらはゲームシーンの中でそんなに勢いよく変化するものではない。[[ゲーム]]内で時間経過とともに「昼から夜に」「夜から昼に」なるものでも[[フレームレート]]単位でみたら変化などないに等しい。何千回、何万回という[[ドローコール]]で1回変化するくらいのものである。そもそも常に同じ天候や室内などの場合はほぼ変化がない。

シェーダー定数で激しく変化する値といえば「カメラの位置」くらいである。
ならば、その部分だけ書き換えて他の部分は再利用した方が効率が良い。

== 注意：16バイトアライメント ==

ほとんどのプラットフォームで「定数バッファの要素」は「16byteアライメント」となっています。
構造体のフィールド変数を上から順番に足したものが16バイト単位でなければなりません。


; 問題ない例
<source lang="c">
struct cb {
    float2 v1;      //  +8 = 8
    float2 v2;      //  +8 = 16
}
</source>


; ダメな例
以下は16バイトを超えているのでダメです。
<source lang="c">
struct cb {
    float3 v1;      // +12 = 12
    float2 v2;      //  +8 = 20 (16を超えてるのでダメです)
}
</source>

上記のような場合は16バイト区切りになるようにダミー変数を挿入しましょう。
<source lang="c">
struct cb {
    float3 v1;      // +12 = 12
    float  _dummy1; //  +4 = 16

    float2 v2;      //  +8 = 8
    float2 _dummy2; //  +8 = 16
}
</source>


=== もっとも確実な解決策 ===
もっとも簡単な解決方法は「すべて16バイトの float4 ( vec4 ) を使うこと」です。

数バイトが無駄だと思っても16バイトのfloat4で代用しましょう。

定数バッファがバカみたいに巨大化するようなことはまずなく、[[スマートウォッチ]]の[[SoC]]ですら初代[[プレイステーション]]より高性能で高速な今の時代、たった数十バイトで体感速度なんて変わりません。

その数十バイトであらゆる悩みから解放されます。

== 関連項目 ==
* [[バーテックスシェーダー]]
* [[バーテックスバッファ]]（[[頂点バッファ]]）
* [[インデックスバッファ]]
* [[コンスタントバッファ]]（[[定数バッファ]]）
* [[三角形の秘密についてリークする]]

[[category: 3DCG]]
[[category: シェーディング言語]]
[[category: HLSL]]