Shader › ... › unik_s_gpgpu_shader_folien_ss2006.pdf · Shader 9 Fixed Function Pipeline (7)...

10.05.06Research Group Programming Languages / Methodologies

Shader

Johannes SpohrChristian Niemand

Shader

Inhalt

1. Fixed Function Pipeline2. Entwicklung3. Kommunikation 4. Anwendung

Shader

Fixed Function Pipeline (1)

App.Memory

Per-Vertex Operations

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Pixel(Un)PackTransfer

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

App.Memory

FragmentProcessing

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

Shader

Problematik

• Unflexibel• Kein dynamischer Workflow• Performance

–Speichertransfers

Shader

Programmable Pipeline

App.Memory

ClipProject

ViewportCull

Rasterize

PrimitiveAssembly

Per-Fragment

Operations

FrameBuffer

Operations

FrameBuffer

TextureMemory

(Geometry)

(Pixel)

(Geometry)

VertexProcessor

FragmentProcessor

Shader

Vertex Processor

• Vertex Shader• Per Vertex• Transformation• Beleuchtung• Texturkoordinaten• Texture Lookup

(SM 3.0)

• Pixel Shader• Per Pixel• Texture Lookup• Blending• Beleuchtung

FragmentProcessor

Shader

Beleuchtung nach Phong

Quelle [P1]

Shader

Effekt: Detail ohne komplexe Geometrie (1)

Quelle [P6]

Shader

Quelle [P6]

Shader

Quelle [P6]

Shader

Quelle [P6]

Shader

Vergleich

Quelle [P6]

Shader

Kurze Zusammenfassung

• Fixed Function Pipeline• Programmable Pipeline

–Programmierbare Vertex- und Fragmentprozessoren

Shader

Kommunikation

• CPU -> Grafikspeicher (Objektstruktur, Texturen)

• CPU -> GPU (Code, Parameter)• Vertex Shader -> Pixel Shader• Pixel Shader -> Framebuffer

Shader

Kommunikation

Shader

Vertexdaten

• Applikation erstellt Vertexbuffer• Vertexformat / -struktur

–Position, Normalen, Texturkoordinaten...

–Abhängig vom gewünschten Effekt

• Übergabe an API: Drawcall–Zeichnen einer Primitivenliste

Shader

Texturen2D Textur 3D Textur Cubemap

Quelle [P5]

Quelle [P4]

Quelle [P7]

Shader

Kommunikation

Shader

• Programmiersprachen–RenderMan–Assembler–GLSL–Cg / HLSL

• Compiler–Kompilierung zur Ladezeit

• Assembler

Shader

Einschränkungen (1)

Shader 1.1 Shader 2.0 Shader 3.0Pixel Shader Instruktionen 8 96 32000Vertex Shader Instruktionen 128 256 32000Dynamisches Branching Nein Nein JaVerschachtelte Schleifen Nein Ja Ja

Quelle [L1]

Shader

Einschränkungen (2)

• Eingeschränkte Ein-/Ausgabe–Keine Dateianbindung–Kein RAM-Zugriff–Keine Benutzereingabe–Keine Standardausgabe

Shader

Parameter

• Einfache Datentypen– float, int, bool–Vektor, Matrix

• Parametertypen–Uniform–Varying–Attribute

Shader

Uniform

• Applikation -> Shader• Innerhalb eines Drawcalls konstant• In Anwendung & Shader deklariert

–Anwendung schreibt–Shader liest

Shader

Kommunikation

Shader

Varying

• Vertex Shader -> Pixel Shader• Berechnung durch Vertex Shader• Interpolation über Dreiecksfläche• Pixel Shader erhält interpolierten

Wert für den jeweiligen Pixel• In beiden Shadern deklariert

Quelle [P8]

Shader

Attribute

• Vertex Buffer -> Vertex Shader• Mehrere Attribute je Vertex• In Anwendung & Vertex Shader

deklariert

Shader

Vertex Shader

• Wird pro Vertex angewendet• Transformiert Vertex relativ zum

Betrachter• Berechnet Beleuchtung• Texturkoordinaten• Texture Lookup (SM 3.0)

Shader

Morphing

• Ein Objekt oder ein Bild wird in ein anderes Objekt bzw. Bild umgeformt

• Demo

Shader

Skinning• Eingesetzt bei

Charakteranimation

• Objektstruktur wird über animierte Bones (Knochen) gelegt

• Bones haben Einflussvolumen auf Vertices

Quelle [P2] und [P3]

Shader

Pixel Shader

• Wird pro Pixel angewendet• Texture Lookup• Blending• Beleuchtung

Shader

Per Vertex Lighting

Screenshot aus RenderMonkey

Shader

Per Pixel Lighting

Shader

Bump Mapping

Shader

Zusammenfassung (1)

• Shader sind kleine Programme• Operieren auf Vertices oder Pixeln

Shader

Zusammenfassung (2)

Vertex Shader

Uniform

Pixel Shader

Geometrie

Varying

Texturen

Framebuffer

Shader

Quellenangabe (1)• Literatur

– [L1] http://www.bit-tech.net/hardware/2005/07/25/guide_to_shaders/5.html

– [L2] OpenGL Shading Language – Addison Wesley – Autor: Randi J. Rost

– [L3] The Cg Tutorial – Addison Wesley – Autor: Randima Fernando and Mark J. Kilgard

Shader

Quellenangabe (2)• Abbildungen

– [P1] http://www.ixbt.com/cpu/cpurm/general/phong.gif

– [P2] http://www.janikarvonen.com/gfx/3d/elephant_10_skinning_shot_wip.jpg

– [P3] http://www.janikarvonen.com/gfx/3d/elephant_10_skinning_wip.jpg

– [P4] http://wwwisg.cs.uni-magdeburg.de

– [P5] http://www.cambrianlabs.com/mattias/

– [P6] http://graphics.cs.brown.edu/games/SteepParallax/index.html

– [P7] http://www.photoshop-weblog.de/

– [P8] http://www.cscs.ch/~mvalle/Libro/color-interpolation.jpg

Shader

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit

Shader › ... › unik_s_gpgpu_shader_folien_ss2006.pdf · Shader 9 Fixed Function Pipeline (7)...

Documents

Transcript of Shader › ... › unik_s_gpgpu_shader_folien_ss2006.pdf · Shader 9 Fixed Function Pipeline (7)...

Intro to Shadersdmgregory.ca/misc/shadercheatsheet.pdf · Shader Variant Vertex Shader Fragment Shader Surface Shader Surface Shader Albedo Normal Emission etc. Surface shaders are

From Shader Code to a Teraﬂop: How Shader Cores Worksmidkiff/ece563/slides/GPU.pdfShader Core Shader Core Shader Core Shader Core Shader Core Shader Core Shader Core Shader Core

Adapt! Media queries and viewport

Markov Chain Update. GIS Coastline Rasterize Coastline in Matlab.

Viewport in Kerkythea

Create Shader

Shader Model 5.0 and Compute Shader Nick Thibieroz, AMD.

Computer Graphics: Shader Computer Graphics Shader.

DirectX Shader Programming

Rezanje črt in poligonov. World window & viewport window viewport screen window world window.

ViewPort v4 December 2010 - onerobot.orgWelcome to ViewPort- real time graphing, debugging and more What is ViewPort? The ViewPortTM Development Studio combines a graphical application

Shader List

Colibri T30 - Toradex · OpenGL® ES 1.1, and 2.0 Dual Core (2 fragment shader pipe, vertex shader pipe) OpenGL ES Shader Performance 16 GFLOPS Programmable pixel shader Programmable

Autodesk Entertainment Creation Suites 2015 · ShaderFX Easily create advanced HLSL, GLSL, and CgFX viewport shaders with the ShaderFX real-time visual shader editor. Shader networks

Shader model 5 0 and compute shader

Overview & Strategic Viewport

Death, Taxes & Viewport Chrome

WHAT’S NEW IN NANOCAD PLUS 6 · 3 More Raster functions: o Embedded Images o Rasterization for Vectors and Rasters. New Raster New Raster From Selection Rasterize – (Merge) Rasterize

Shader Programming

Windows and viewport