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'''シェーダー'''（[[英語]]：shader）とは、主に[[GPU]]で行う処理を記述する[[プログラミング言語]]の総称である。
'''シェーダー'''（[[英語]]：shader）とは、本来は3DCGにおいて「陰影処理を行うこと」をいう。現在では「[[GPU]]で行う様々な処理の総称」となっている。


== 概要 ==
==概要==
[[GPU]]で動く[[プログラミング]]を書く[[プログラミング言語]]のことである。
シェーダーは大きくわけて[[GPU]]が固定機能として持つ「[[固定シェーダー]]」と、[[プログラマー]]が独自の処理を記述できる「[[プログラマブルシェーダー]]」に分けられる。
ほとんどの[[ゲームフレームワーク]]や[[ゲームエンジン]]などでは無駄に[[プログラミング]]しなくても定番のレンダリング処理はあらかじめ[[固定シェーダー]]として用意されている。


GPUなので画像データの加工に特化したものが多いが、最近は[[人工知能]]だ[[ブロックチェーン]]だと[[GPGPU]]の絡みで普通の計算もし易い仕様の言語が増えている。
現在ではプログラマブルシェーダーが主流であるため「シェーダー＝プログラマブルシェーダー」となっていることが多い。2018年時点で固定シェーダーを採用している現役製品は[[ニンテンドー3DS]]くらいである。


== DXライブラリのシェーダー ==
また、ほとんどの[[ゲームフレームワーク]]や[[ゲームエンジン]]では無駄に[[プログラミング]]しなくても定番のレンダリング処理はあらかじめ[[固定シェーダー]]として用意されている。これらでは内部的にはプログラマブルシェーダーを叩いているがソフトウェア的に固定シェーダーに見せている。
 
最近は[[人工知能]]だ[[ブロックチェーン]]だと[[GPGPU]]の絡みで普通の計算もし易い仕様の[[プログラミング言語]]も増えている。
 
 
==DXライブラリのシェーダー==
[[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。
[[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 ===
===頂点シェーダー===
未稿
未稿


=== ピクセルシェーダー ===
===ピクセルシェーダー===
バイナリの主な[[拡張子]]は".pso"すなわち「[[ファンタジースターオンライン|ぷそ]]」である。
バイナリの主な[[拡張子]]は".pso"すなわち「[[ファンタジースターオンライン|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、
[[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。
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。
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]]化
例：[[グレースケール]]化
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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。
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==
==DirectXのシェーダー==
[[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。
[[DirectX]]では「[[HLSL]]」を用いる。


[[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。
==Unityのシェーダー==
Unityでは「[[CG言語]]」を用いる。


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
==OpenGLのシェーダー==
 
[[OpenGL]]および[[OpenGL ES]]は「[[GLSL]]」を用いる。
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]]は「[[.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)
<pre>
 
//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
  }
}
 
</pre>
 
== Unityのシェーダー ==
未稿
 
== OpenGLのシェーダー ==
未稿


== 関連項目 ==
==Metalのシェーダー==
* [[画像処理]]
Metalでは「[[Metal Shading Language]]」を用いる。
* [[シェーディング言語]]
* [[MonoGame/シェーダーを使う]]


== 参考文献 ==
== Vulkanのシェーダー ==
{{reflist}}
[[Vulkan]]では「[[GLSL]]」および「[[HLSL]]」の2種類が利用可能となった。


{{stub}}
==関連項目==
*[[画像処理]]
*[[シェーディング言語]]
*[[MonoGameでシェーダーを使う]]


[[category: コンピューター・グラフィックス]]
[[category: コンピューター・グラフィックス]]
[[category: 3DCG]]
[[category: GPU]]
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