Что такое пиксельные шейдеры

Обновлено: 28.06.2024

Этап пиксельного шейдера (PS) позволяет использовать богатые методы затенения, такие как попиксельное освещение и постобработка. Пиксельный шейдер — это программа, которая объединяет постоянные переменные, данные текстуры, интерполированные значения для каждой вершины и другие данные для получения выходных данных для каждого пикселя. Этап растеризатора вызывает пиксельный шейдер один раз для каждого пикселя, покрытого примитивом, однако можно указать шейдер NULL, чтобы избежать запуска шейдера.

Пиксельный шейдер

При мультисэмплинге текстуры пиксельный шейдер вызывается один раз для каждого покрытого пикселя, а для каждого покрытого мультисэмпла выполняется проверка глубины/трафарета. Образцы, прошедшие проверку глубины/трафарета, обновляются с выходным цветом пиксельного шейдера.

Встроенные функции пиксельного шейдера производят или используют производные величин относительно экранного пространства x и y. Чаще всего производные используются для расчета уровня детализации выборки текстур и, в случае анизотропной фильтрации, выбора выборок вдоль оси анизотропии. Как правило, аппаратная реализация запускает пиксельный шейдер на нескольких пикселях (например, сетке 2x2) одновременно, так что производные величин, вычисляемых в пиксельном шейдере, можно разумно аппроксимировать как дельты значений в той же точке выполнения в соседних пикселях.

Входные данные

Если конвейер настроен без геометрического шейдера, пиксельный шейдер ограничен 16 32-битными 4-компонентными входными данными. В противном случае пиксельный шейдер может принимать до 32 32-битных 4-компонентных входных данных.

Входные данные пиксельного шейдера включают атрибуты вершин (которые можно интерполировать с коррекцией перспективы или без нее) или могут обрабатываться как константы для каждого примитива. Входные данные пиксельного шейдера интерполируются из атрибутов вершин растеризируемого примитива на основе объявленного режима интерполяции. Если примитив обрезается до растеризации, режим интерполяции также учитывается во время процесса отсечения.

Атрибуты вершин интерполируются (или оцениваются) в центральных местоположениях пиксельного шейдера. Режимы интерполяции атрибутов пиксельного шейдера объявляются в объявлении входного регистра для каждого элемента либо в аргументе, либо во входной структуре. Атрибуты могут интерполироваться линейно или с центроидной выборкой. Оценка центроида актуальна только во время мультисэмплинга, чтобы покрыть случаи, когда пиксель покрыт примитивом, но центр пикселя может не быть; оценка центроида происходит как можно ближе к (не покрытому) центру пикселя.

Входные данные также могут быть объявлены с семантикой системного значения, которая помечает параметр, используемый другими этапами конвейера. Например, позиция пикселя должна быть отмечена семантикой SV_Position. Этап IA может создать один скаляр для пиксельного шейдера (используя SV_PrimitiveID); этап растеризатора также может генерировать один скаляр для пиксельного шейдера (используя SV_IsFrontFace).

Результаты

Пиксельный шейдер может выводить до 8 32-битных 4-компонентных цветов или не выводить ни одного цвета, если пиксель отбрасывается. Компоненты выходного регистра пиксельного шейдера должны быть объявлены до того, как их можно будет использовать; каждому регистру разрешена отдельная маска вывода-записи.

Используйте состояние включения записи глубины (на этапе слияния выходных данных), чтобы контролировать, будут ли данные глубины записываться в буфер глубины (или используйте инструкцию отбрасывания, чтобы отбросить данные для этого пикселя). Пиксельный шейдер также может выводить необязательное 32-битное однокомпонентное значение глубины с плавающей запятой для проверки глубины (используя семантику SV_Depth). Значение глубины выводится в регистр oDepth и заменяет интерполированное значение глубины для проверки глубины (при условии, что проверка глубины включена). Невозможно динамически переключаться между использованием глубины фиксированной функции или шейдера oDepth.

В чем между ними разница? Какой из них лучше?

6 ответов 6

DirectX 10 и OpenGL 3 представили геометрический шейдер в качестве третьего типа.

В порядке конвейера рендеринга -

Вершинный шейдер. Берет одну точку и может ее корректировать. Может использоваться для проработки сложных **расчетов вершинного освещения в качестве подготовки к следующему этапу и/или деформации точек (колебание, масштаб и т. д.).

каждый результирующий примитив передается в

Геометрический шейдер. Берет каждый преобразованный примитив (треугольник и т. д.) и может выполнять над ним вычисления. Это может добавить новые точки, удалить их или переместить по мере необходимости. Это можно использовать для динамического добавления или удаления уровней детализации из одной базовой сетки, создания математических сеток на основе точек (для сложных систем частиц) и других подобных задач.

каждый результирующий примитив преобразуется в строку развертки, и каждый пиксель, покрываемый диапазоном, проходит через

Пиксельный шейдер (фрагментный шейдер в OpenGL) — вычисляет цвет пикселя на экране на основе того, что передает вершинный шейдер, связанных текстур и данных, добавленных пользователем.Это вообще не может прочитать текущий экран, просто определите, какого цвета/прозрачности должен быть этот пиксель для текущего примитива.

эти пиксели помещаются в текущий буфер отрисовки (экран, задний буфер, рендеринг в текстуру и т. д.)

Все шейдеры могут получать доступ к глобальным данным, таким как матрица обзора мира, и разработчик может передавать простые переменные, чтобы они могли использовать их для освещения или любых других целей. Шейдеры обрабатываются на языке, похожем на ассемблер, но современные версии DirectX и OpenGL имеют встроенные компиляторы языка высокого уровня, подобные c, называемые HLSL и GLSL соответственно. У NVidia также есть компилятор шейдеров под названием CG, который работает с обоими API.

[отредактировано, чтобы отразить неправильный порядок, который у меня был раньше (геометрия->вершина->пиксель), как указано в комментарии.]

Теперь в DirectX 11 для тесселяции используются 3 новых шейдера. Новый полный порядок шейдеров: Vertex->Hull->Tesssellation->Domain->Geometry->Pixel. Я еще не использовал эти новые, поэтому не чувствую себя достаточно компетентным, чтобы описать их точно.

Пиксельный шейдер – это инструмент компьютерной графики, который позволяет создавать такие эффекты изображения, как свет, текстура, форма и цвет. Пиксельные шейдеры делают изображения более реалистичными, избавляя их от компьютеризированного вида. С помощью программы пиксельного шейдера изображения кажутся многомерными и детализированными, что позволяет зрителю почувствовать, что он смотрит глубже поверхности изображения. Пиксельный шейдер может придать очертания листу бумаги, придать блеск дверной ручке или поры на коже человека.

Мужчина держит компьютер

По сути, пиксельный шейдер работает путем преобразования изображения, пиксель за пикселем, в другое отдельное изображение. Пиксель — это отдельный элемент изображения, который содержит информацию о цвете и яркости изображения. Затенение пикселей — это узкоспециализированный процесс, так как каждый пиксель должен быть изменен индивидуально. Часто для каждого кадра необходимо адресовать более одного миллиона пикселей. Именно благодаря деталям изображение выглядит таким реалистичным.

Программы, выполняющие эту задачу, вычисляют изображения пиксель за пикселем в очень сложном процессе. После преобразования пикселей изображение передается в буфер кадра для отображения. Пиксельный шейдер предполагает использование кода. Написанный на компьютерном языке под названием High Level Shade Language (HLSL), код использует входное значение, которое возвращает цвет пикселей, поэтому буфер кадра получает исходное изображение.

Многие программы затенения пикселей позволяют пользователю контролировать уровень детализации изображений. Эти программы, разработанные для графических дизайнеров и фотографов, позволяют пользователям создавать проходы с текстурой и штриховкой. Несколько проходов создают более детальное изображение. Разработчики могут использовать пиксельные шейдеры для создания желаемых персонализированных эффектов.

Шейдер пикселей часто используется в цифровой фотографии, которая включает в себя редактирование изображений. Пиксельный шейдер получает набор инструкций, касающихся цифрового изображения, и генерирует выходное изображение пиксель за пикселем, следуя инструкциям. Чем больше размеров содержит изображение, тем больше проходов обычно использует пиксельный шейдер для выполнения преобразования.

Для обработки затенения пикселей в цифровых изображениях компьютеры часто имеют встроенный графический процессор (GPU). GPU — это графический процессор, обеспечивающий быструю обработку изображений. Однако графические процессоры ограничены тем, что они не поддерживают высокопроизводительные процедуры для изменения текстуры. Компоненты графического процессора могут обрабатывать только ограниченное количество инструкций для затенения пикселей. Поэтому часто используются специализированные программы затенения пикселей.

Мужчина держит компьютер

Программы, выполняющие эту задачу, вычисляют изображения пиксель за пикселем в очень сложном процессе. После преобразования пикселей изображение передается в буфер кадра для отображения. Пиксельный шейдер предполагает использование кода.Написанный на компьютерном языке под названием High Level Shade Language (HLSL), код использует входное значение, которое возвращает цвет пикселей, поэтому буфер кадра получает исходное изображение.

Читайте также: