Оттенение

См. также:  Category:Shaders

Оттенение (Shader) - это набор команд, исполняемый на графическом процессоре, чтобы определить, как объект должен быть отображён. Source использует оттенения для всего в 3D мире.

Оттенением можно управлять посредством параметров, содержащихся в файлах материалов(en). В то время как самые распространенные довольно просты, существуют очень сложные для обработки таких эффектов, как тени в реальном времени, освещение и преломление.

Типы

Существует две разновидности оттенений, Точечное оттенение и Вершинное оттенение, каждое из них выполняет разные задачи в конвейере данных рендера. Оттенения заменяют собой конвейер фиксированных функций и позволяет разработчикам лучшн управлять выводом отображения, предоставляя возможность динамического изменения пикселей и вершин*. SDK включает множество существующих оттенений(en).

Языки программирования

В настоящее время существует три основных языка для программирования оттенений: High Level Shader Language (HLSL)(en), C for Graphics (Cg)(en) и OpenGL Shading Language (GLSL). Source engine использует оттенения на основе HLSL(en). Однако Cg очень схож с Cg шейдерами поэтому может быть быстро и просто портирован под HLSL.

Спецификация оттенений

Используемая версия спецификации оттенения определяет насколько современные методы оттенения поддерживаются графической картой. Это не позволяет старым графическим картам физически распознавать новые методы оттенения.

Современные версии Source поддерживают Shader Model 2.0 (включая Pixel Shader 2.0b) и Shader Model 3.0.

Примечание:Оттенения написанные под SM3 могут не работать должным образом на системах Mac и Linux из-за отсутствия поддержки Valve's runtime graphics wrapper, togl. Вы должны планировать сделать SM2.0b версию вашего оттенения, если Вы планируете поддерживать эти OC.

При создании оттенения под новые видеокарты важно не забывать поддерживать тех, у кого есть старые видеокарты иначе Вы сильно ограничите возможность использования вашей игры. Старые графические карты могут потребовать указания так называемых "резервных оттенений", когда резервное оттенение (с использованием более старой спецификации) будет использоваться в случае сбоя современного оттенения.

Если Вы хотите узнать подробнее о различный спецификациях оттенений, смотрите Статью в википедии.

Дополнительные сведения о создании оттенений для использования на платформе Source см. в разделе Создание шейдеров(en).

Вершинное оттенение

Вершинное оттенение применяются для каждой вершины, запущенной в программируемом конвейере. Its most basic goal is to transform geometry into screenspace coordinates so that the Pixel shader can rasterize an image. Vertex shaders can modify these position coordinates to perform mesh deformation. They can also receive additional information from the mesh, including normals, tangents, and texture coordinates. The vertex shader then writes to output registers; the written values are then interpolated across the vertices in the pixel shaders. Вершинное оттенение не создаёт реальные вершины.

Ниже приведен подробно прокомментированный пример вершинного оттенения, готовый к использованию в Source.

Пример Вершинного оттенения

This is a pass through shader - in so far as it makes no major modification to the vertex data, instead just passing the data through to the pixel shader stage.

1.  
2.  
3.  
4.  
5.  
6.  
7.  
8.  
9.  
10.  
11.  
12.  
13.  
14.  
15.  
16.  
17.  
18.  
19.  
20.  
21.  
22.  
23.  
24.  
25.  
26.  
27.  
28.  
29.  
30.  
31.  

// common vertex shader defines provided with this header #include "common_vs_fxc.h" // define an output structure struct VS_OUTPUT { // position vector (float4) float4 pos : POSITION0; // texture coordinates (uv - float2) float2 texCoord : TEXCOORD0; }; // main function - note C style definition // takes a position vector (float4) // returns a VS_OUTPUT struct VS_OUTPUT main( float4 inPos: POSITION ) { // declare an empty VS_OUTPUT to fill VS_OUTPUT o = (VS_OUTPUT) 0; // compute the sign of the input position inPos.xy = sign( inPos.xy); // set the output position using the xy of the input o.pos = float4( inPos.xy, 0.0f, 1.0f); // get into range [0,1] o.texCoord = (float2(o.pos.x, -o.pos.y) + 1.0f)/2.0f; return o; }

Точечное оттенение

Pixel shaders are applied for each pixel rendered to the screen. A pixel shader expects input from interpolated vertex values, which it then uses to rasterize the image. Pixel shaders can produce a huge range of effects involving the color of individual pixels such as refraction, per-pixel lighting or reflection.

A heavily commented example pixel shader, ready for use in Source is provided below.

Пример точечного оттенения

The pixel shader below is intended for use as a post-process shader and creates a grayscale effect.

1.  
2.  
3.  
4.  
5.  
6.  
7.  
8.  
9.  
10.  
11.  
12.  
13.  
14.  
15.  

// specify a texture sampler, the actual source of this is specified in a vmt sampler2D Texture0 : register( s0 );<br> // same function declaration style as vertex shaders // pixel shaders return the colour value of the pixel (hence the float4) float4 main( float2 texCoord : TEXCOORD0 ) : COLOR { // sample the texture at the specified texture coordinates float4 tex = tex2D( Texture0, texCoord );<br> // greyscale the pixel colour values // - perform a dot product between the pixel colour and the specified vector // - 0.222, 0.707, 0.071 is found throughout image processing for gray scale effects. float4 grey = dot(float3(0.222, 0.707, 0.071), tex);<br> // return the pixel colour in the form of a float4. return grey; }

Наложение оттенений в Source

Платформа Source позволяет использовать два отличающихся вида оттенения, Постобработка и Объектное, большинство эффектов и материалов используемых на платформе Source в значительной степени определяются компонентами точечного оттенения.

Постобработка

Постобработка, это обычное Пиксельное оттенение применённое к прямоугольной области изображения, отображаемым по всему экрану. Прямоугольная область содержит копию из кадрового-буфера, Пиксельный оттенение может заменить и модифицировать выходное отображение, чтобы создать разнообразные эффекты, например, базовая модификация цвета для более продвинутых процессов, таких как размытие движения и свечение.

Примечание: Эта информация не актуальна и файлы более не включены в SDK. sdk_bloom.cpp и sdk_bloom.ps20.fxc определяют одно возможное оттенение, которое может быть использовано, как альтернативный пример.

Source SDK предоставляет пример этого вида оттенения в файлах постобработки (sdk_postprocess.cpp.cpp, sdk_postprocess_vs20.fxc, и sdk_postprocess_ps20.fxc)

Продвинутая постобработка, такая как свечение и размытие движения, интегрированны на платформе Source, могут пригодиться для создании пользовательских Целей Рендеринга(en)

Объектное

Объектное оттенение на платформе Source используется на любом объекте, если ссылка на оттенение указана в применяемом файле материала (.vmt)(en) , например модели или элементы карты. Объектное оттенение можно использовать для создания преломляющего материала, динамического изменения вершин модели или других расширенных эффектов отображения.

The Source SDK provides an example of a Per-Object shader in the lightmap files (sdk_lightmap.cpp, sdk_lightmap_vs20.fxc, and sdk_lightmap_ps20.fxc)

Внешние ссылки

• A bluffer's guide to Shader Models
• NVIDIA - The Cg tutorial
• NVIDIA - GPU Gems
• NVIDIA - GPU Gems 2
• NVIDIA - GPU Gems 3
•  Shader - a Wikipedia article on the subject.
• Introduction to Shaders Tutorial from Wraiyth
• Post-Process Shader Tutorial from Wraiyth