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3D描画基礎知識
- 4. レンダリングパイプライン 描画開始 頂点計算 (Vertex Shader) ピクセル計算 (Pixel Shader) (Fragment Shader) クリッピング ビューポート変換 走査・補完 描画終了
- 5. 描画開始 ● 描画に必要なデータ転送 – 頂点データ ● 座標/テクスチャUV/頂点色/などなど – テクスチャ – 姿勢行列(WVP Matrix) – アニメーション行列(Bone Matrix)(Joint Matrix) – その他シェーダに必要なパラメータ
- 7. 頂点データの構造 ● 頂点データの配列 – struct VERTEX { FLOAT x, y, z; // 座標 FLOAT rhw; // 頂点計算済みフラグ DWORD color; // 頂点色 FLOAT tu, tv; // テクスチャUV }; – シェーダによって必要なパラメータが違う ● 頂点インデックスの配列
- 10. UV値とST値 ● どちらもテクスチャ上の位置を示す値 ● UV値 – 0.0〜1.0 で表すテクスチャ上の座標 – 直感的 ● ST値 – 0.0〜1.0 で表すテクスチャトランスフォーム後の テクスチャ上の座標 – あまり使わない
- 12. 姿勢行列(WVP Matrix) ● World x View x Projection = WVP ● World Matrix – オブジェクトの位置/回転/拡縮を格納した行列 ● View Matrix – カメラの位置/回転/拡縮を格納した行列の逆行列 ● Projection Matrix – 射影変換行列 ● この行列を使えばCPU側でも深度(後述)が計算できる
- 13. World Matrix ● 位置(Translate) ● 回転(Rotate) ● 拡縮(Scale) cosθ -sinθ sinθ cosθ x y z cosθ sinθ -sinθ cosθ cosθ -sinθ sinθ cosθ x y z ※右手座標系の場合
- 16. Projection Matrix ● 透視射影行列 ( Perspective Projection ) – 近くのものほど大きく見える変換 – 通常はこちら ● 並行射影行列 ( Orthogonal Projection ) – 近くても遠くても同じ見え方の変換 – UIなどはこちら
- 18. 図を使った比較 並行射影透視射影
- 19. 頂点計算 ● 頂点が画面のどの位置にあるのかを計算 ● 頂点のBoneからの座標 x Bone x WVP – シェーダによってはそれ以外の計算を行うことも ● 頂点色やUV値を計算することも ● 法線(Normal)を計算する – 影の計算(後述)ですごく重要 – 影以外の意味としてもすごく重要 – 特殊なことをやりたければ法線使えばなんとかなる
- 20. クリッピング ● 画面外のポリゴンについて 描画処理しないようにする処理 ● 頂点計算はされてしまったあとなので CPU側で弾く処理も重要 – バウンディングボックスによるクリッピング(CPU) が一般的かも？ – LOD(Level of Detail)による処理低減も ● LOD : 遠くのオブジェクト用のモデルデータ
- 25. 深度 ● Depth Buffer / Z Buffer – 同じものです ● 手前のポリゴンが奥のポリゴンに 上書きされないようにする機構 ● DepthBuffer用のテクスチャに 深度情報を書き込む
- 29. 描画順による描画結果の違い
- 31. モデルを半透明にする際の小技 1.深度のみをレンダリング (ピクセルの描画は行わない) 2.深度と等しいピクセルのみを 再度レンダリング - DEPTH_TEST = EQUAL 3.最前面のピクセルだけ描画が可能 - それ以外の場合はその時考えましょう
- 33. 座標系 ● 左手座標系(DirectX) – Z+方向が奥 ● 右手座標系(OpenGLなど) – Z+方向が手前 ● ポリゴンの表判定が逆 ● 行列のかける順番が違う – 行列の中の値の位置も違う ● 詳しくはGoogle先生に
- 36. 影 ● 3Dの中で最も大切なもの
- 38. シェーダ ● 好きなように描画できるようにする プログラムのこと ● HLSL(High-Level Shader Language) が主流かも？ ● GLSL(OpenGL Shading Language) もあるにはある ● Cg言語(C for Graphics)や アセンブラを直接書く方法も
- 40. 質疑応答
- 41. ご清聴ありがとうございました。