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language:shader:basic

간단한 3D 파이프라인

  1. Vertex Shader → Rasterizer : 정점위치
  2. Rasterize → Pixel Shader : 픽셀위치
  3. Pixel Shader → Screen : 색상

정점쉐이더 (Vertex Shader)

  • 정점수만큼 실행 된다.
  • 정점셰이더가 출력하는 점을 모아서 픽셀을 찍을 위치를 정한다음
  • 픽셀 셰이더로 넘어간다.

BAsic (HLSL)

기본 코드

VertexShader

VS_OUTPUT vs_main( VS_INPUT input )
  • VS_INPUT : 입력용 구조체
  • VS_OUTPUT : 출력용 구조체
  • 입,출력에 대한 구조체는 형식을 스스로 정의한다.

변수 정의를 위한 타입

  • float4 : (x,y,z,w)의 성분을 갖는 벡터 변수 타입
  • float4x4 : float4 타입의 4×4 행렬 변수

입출력 부분 구조체 선언

// POSITION은 시맨틱으로 좌표정보임을 알리는 역할을 한다.
struct VS_INPUT { float4 mPosition : POSITION; }
struct VS_OUTPUT { float4 mPosition : POSITION; }

화면 변환을 위한 행렬 변수 정의

  • 모델의 정점 정보를 읽어와서
    1. 월드좌표계로 변환 (행렬곱) 후 저장
    2. 위의 값에서 뷰좌표계로 변환 (행렬곱) 후 저장
    3. 원근/평면 투시를 위한 투시 변환 (행렬곱) 후 저장

이 과정이 끝나야 화면에 표시할 수 있는 좌표계로 변환된다.

// 좌표계변환을 위한 각 행렬들. 셰이더 작성 프로그램에는 사전에 정의된 값이 있음.
float4x4 gWorldMatrix;
float4x4 gViewMatrix;
float4x4 gProjectionMatrix;

정점의 좌표 변환

VS_OUTPUT vs_main(VS_INPUT Input)
{
  VS_OUTPUT Output;
  Output.mPosition = mul( Input.mPosition, gWorldMatrix );
  Output.mPosition = mul( Output.mPosition, gViewMatrix );
  Output.mPosition = mul( Output.mPosition, gProjectionMatrix );	
  return Output;
}

픽셀셰이더

  • 리턴값이 float4 형식이지만 COLOR (rgba) 임을 명시
  • 이해하기 좋게 쓰는 듯한..
float4 ps_main() : COLOR
{
  return float4( 1.0f, 0.9f, 0.0f, 1.0f );
}

난반사 (Diffuse)

  • 여러 방향으로 고르게 퍼지는 직접광원의 하나
  • 람베르트 모델을 사용해서 난반사광의 빛의 강도를 계산한다.

람베르트 모델

  • 표면법선과 입사광의 각의 코사인을 구하면 난반사광의 양이 된다.
  • Cos는 0도일때 '1', 180일때 0이 되는 볼록한 모양의 그래프
  • 표면법선 바로 위에 광원이 있을때, 최대치
  • 표면법선과 90도 또는 그 이상이면 최소치가 된다.

난반사광 구하기

  • cos을 사용하는 대신,
  • 내적dot product연산을 활용해서 구한다.

이런 순서로

  • dot(A,B) = cos{theta} delim{|}{A}{|}delim{|}{B}{|}
    • theta : Vector_A, Vector_B의 각도
    • delim{|}{A}{|} : Vector_A의 길이
    • delim{|}{B}{|} : Vector_B의 길이
  • costheta를 구하기 위해서 자리 이동 :
    costheta = {dot(A,B)} / {delim{|}{A}{|}delim{|}{B}{|}}
  • 벡터길이를 1(단위벡터)로 설정 :
    costheta = dot(A,B)

정반사 (Specular)

정반사Supercular Light는 입사각과 출사각이 같은 빛.

  • 난반사는 전체에 골고루 퍼지는 것 대비.

정반사를 구하는 것은 퐁모델을 사용.

  • 카메라벡터가 이루는 각도의 코사인을 구해서 여러번 거듭제곱하면 구한다고..

구할때 사용할 벡터

  • 출사각 벡터
  • 카메라의 벡터
  • 이 둘의 Cos 값
  • 거듭제곱 :
    거듭제곱을 하면 cos 값이 점점 작아져서 빛이 동그라게 모이게 된다.

HLSL function

reflect() 벡터의 반사벡터를 (빛의 입사각의 반사각을 구하는) 구하는 함수
param1 : 입사각 방향벡터, param2 : 입사각이 닿는, 반사면의 법선벡터
mul() 벡터 곱하기
normalize() 노말벡터 구하기
dot() 벡터 내적을 구한다. 두 벡터의 cos{theta}를 구하는데도 사용
language/shader/basic.txt · 마지막으로 수정됨: 2014/04/23 17:20 저자 kieuns