Программирование игр, создание игрового движка, OpenGL, DirectX, физика, форум
GameDev.ru / Программирование / Статьи / Программирование шейдеров на HLSL.

Программирование шейдеров на HLSL.

Автор: Иннокентий, Paronator

Нынешнее графическое железо, такое, например, как GeForce FX5900 или Radeon9800 предоставляет пользователю возможность замены некоторых частей графического конвейера шейдером. Шейдер — это специальная программа, которая использует определенные программируемые регистры видеокарты для создания различных графических эффектов. Более новые видео-карты обеспечивают расширенные возможности программируемости шейдеров: огромное количество инструкций, динамическое ветвление и т.д.

Вступление
Обзор HLSL
  Описание языка HLSL
    Типы данных
  Использование текстур во фрагментном шейдере.
Dizzy эффект.
Модели освещения.
Specular Bump Mapping.
Wood Shader.
Оптимизация кода.
Завершение.

Вступление

Для начала немного теории. На рисунке показана упрощенная модель графического конвейера, которая условно делится на две части: обработка геометрии и обработка фрагментов (пикселей).

Изображение
Рисунок 1. Обработка геометрии.

На первой стадии графического конвейера выполняется преобразование координат (применение мировой, видовой и проекционной матриц) вершины, перевод вершины в пространство отсечения, расчет освещения, применение материалов, определение цвета каждой вершины с учетом всех источников света и генерация текстурных координат.

После выполнения этих операций наступает компоновка примитива. В этой части конвейера, вершины группируются в треугольники и подаются в растеризатор.

Изображение
Рисунок 2. Обработка фрагментов.

Растеризатор делит треугольник на фрагменты (пиксели), для которых интерполируются текстурные координаты и цвет. Затем для каждого фрагмента происходит выполнение следующих операций: проверка принадлежности пикселя, наложение текстур (заданные для фрагмента координаты текстуры определяют интерполированный цвет из элементов текстурного изображения — текселей, значение этого цвета комбинируется с цветом фрагмента), применение эффектов тумана, альфа-тест, тест шаблона (stencil-test), тест глубины, смешивание, дизеринг и логические операции. После обработки всех этих методов полученный фрагмент помещается в буфер кадра, который впоследствии выводиться на экран.

В каждую из этих частей графического конвейера можно вставить свой определенный шейдер. Существует два различных шейдера: вершинный шейдер (vertex shader) и пиксельный шейдер (pixel shader).

Вершинный шейдер выполняется для каждой вершины (в данном контексте — это структура, состоящая из нескольких вершинных атрибутов, одним из которых должна быть позиция вершины), проходящей по графическому конвейеру, и его нужно установить в разделе обработки вершин. В нем можно изменять атрибуты, такие как нормаль, позиция, текстурные координаты, цвет вершины и т.д. Эти данные вершинный шейдер получает из вершинного буфера.

Во время использования вершинного шейдера следующие части графического конвейера не выполняются: трансформация из мирового пространства в пространство отсечения, нормализация, освещение и материалы, генерация текстурных координат. Соответственно и устанавливаемые render states тоже не будут оказывать никакого эффекта на вершинный шейдер.

Пиксельные шейдеры в свою очередь предоставляют широкие возможности по обработке фрагментов. Они позволяют пользователю по шагам управлять процессом наложения текстур, определения глубины и вычисления цвета фрагментов. Что это дает? Во-первых, можно создавать в играх per-pixel lighting т.е. реальное освещение (в статье рассматриваются самые известные методы освещения). Во-вторых, позволяет создавать красивые эффекты с частицами (например, огонь, дым, капли дождя). И многое другое.

Пиксельные шейдеры выполняются для каждого фрагмента в фазе растеризации треугольников. Фрагмент (или пиксель) — точка, с оконными координатами, полученная растеризатором после выполнения над ней ряда операций. Проще говоря, результирующая точка буфере кадра, совокупность этих точек потом формирует изображение. Пиксельные шейдеры оперирует над фрагментами до заключительных стадий, т.е. до тестов глубины, альфы и stencil. Кстати, возможно в будущем и этими операциями будет управлять шейдер, кто знает… Пиксельный шейдер получает интерполированные данные (цвет, текстурные координаты) из вершинного шейдера.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 Следующая »

1 июня 2004

#3D, #Direct3D, #DirectX, #HLSL, #шейдеры


Обновление: 29 мая 2010

2001—2018 © GameDev.ru — Разработка игр