Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL

Karol Sobiesiak, Piotr Sydow

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-18397-4

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2015

Liczba stron:

345

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Sobiesiak, Karol; Sydow, Piotr. Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL. Red. . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015, 345 s. ISBN 978-83-01-18397-4

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Sobiesiak, K.

A1 Sydow, P.

T1 Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2015

SN 978-83-01-18397-4

Bibliografia BibTex:

@Book{ 147385, author = "Sobiesiak, Karol and Sydow, Piotr", editor = "", title = "Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2015", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-18397-4" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Sobiesiak, Karol

AU - Sydow, Piotr

ED -

TI - Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2015

SN - 978-83-01-18397-4

ER -

Netografia (standard APA):

Sobiesiak, Karol; Sydow, Piotr. Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015 [dostęp: 02 05 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/shadery-zaawansowane-programowanie-w-glsl-karol-sobiesiak-piotr-sydow-147385.

programowanie, grafika komputerowa, OpenGL, shadery

Programowanie procesorów graficznych (GPU) staje się coraz popularniejsze. Dzieje się tak przede wszystkim z powodu dynamicznie rozwijającego się rynku gier i zapotrzebowania na deweloperów w tej dziedzinie, ale również z powodu wysokich możliwośc...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-18397-4

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2015

Liczba stron:

345

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Rozdział 1. Wstęp10
1.1. Do kogo jest skierowana ta książka?11
1.2. Przydatne narzędzia12
Rozdział 2. Zrozumieć GPU14
2.1. Co to jest Shader?14
2.2. Architektura GPU15
2.2.1. GPU versus CPU16
2.2.2. Jednostki wykonawcze GPU17
2.2.3. Przełączanie kontekstu i unikanie opóźnień20
2.2.4. Przetwarzanie rozgałęzień21
2.2.5. Model pamięci23
Rozdział 3. Potok renderujący OpenGL30
3.1. Najważniejsze etapy potoku grafi cznego30
3.1.1. Przetwarzanie geometrii30
3.1.2. Rasteryzacja31
3.1.3. Przetwarzanie fragmentów32
3.2. Wprowadzenie do programowalnego potoku33
3.1.4. Postprocess fragmentów33
3.2.1. Shader wierzchołków34
3.2.2. Teselacja35
3.2.3. Shader geometrii38
3.2.4. Shader fragmentów39
3.3. Kompilacja40
3.3.1. Proces kompilacji, wiązania i linkowania40
3.3.2. Wielokrotne wiązanie shaderów tego samego typu43
3.3.3. Rozłączne programy44
3.3.4. Status kompilacji47
Rozdział 4. Podstawy programowania50
4.1. Język programowania shaderów GLSL50
4.2. Profile51
4.3. Interpretacja schematów konstrukcji programistycznych52
4.4. Nazwy identyfi katorów obiektów53
4.5. Preprocesor53
4.5.1. Kontrola wersji shadera (#version)54
4.5.2. Defi niowanie symboli oraz makrodefi nicji (#defi ne, #undef)55
4.5.3. Kontrola warunkowej kompilacji (#if, #ifdef, #ifndef, #elif, #else, #endif)59
4.5.4. Wspomaganie warunkowej kompilacji (#error)60
4.5.5. Wspomaganie diagnostyki kodu źródłowego (#line)60
4.5.6. Sterowanie działaniem kompilatora (#pragma)61
4.5.7. Zarządzanie zestawem rozszerzeń języka GLSL (#extension)62
4.6. Typy danych65
4.6.1. Bazowe typy numeryczne – skalary66
4.6.2. Pochodne typy numeryczne – wektory71
4.6.3. Pochodne typy numeryczne – macierze77
4.6.4. Typy uchwytów84
4.6.5. Typ subroutine84
4.6.6. Struktury85
4.6.7. Tablice87
4.7. Zmienne93
4.7.1. Zmienne wewnętrzne94
4.7.2. Zmienne interfejsu95
4.7.3. Blok interfejsu97
4.7.4. Deklaracja obiektów użytkownika w modułach shadera99
4.8. Zakres zmiennych100
4.9. Operatory102
4.10. Instrukcje kontroli przepływu103
4.11. Funkcje105
4.11.1. Deklaracja funkcji106
4.11.2. Definicja funkcji107
4.11.3. Przeładowywanie funkcji107
4.11.4. Parametry funkcji i wartości zwracane108
Rozdział 5. Dane113
5.1. Generyczny magazyn danych (obiekt bufora)114
5.1.1. Tworzenie buforów115
5.1.2. Wiązanie buforów115
5.1.3. Zarządzanie stanem obiektów buforowych118
5.1.4. Swobodny dostęp do danych bufora123
5.1.5. Kopiowanie buforów125
5.1.6. Odczytywanie zawartości buforów125
5.2. Zmienne oraz bloki uniform126
5.1.7. Usuwanie buforów126
5.2.1. Domyślny blok uniform127
5.2.2. Nazwany blok uniform134
5.3. Zmienne oraz bloki buffer148
5.3.1. Blok buforowy149
5.3.2. Kontrola dostępu do pamięci152
5.3.3. Operacje atomowe na zmiennych buforowych156
5.3.4. Organizacja danych w bloku158
5.3.5. Własności stanu zmiennych oraz bloków buforowych159
5.3.6. Pozyskiwanie lokacji zmiennych buforowych oraz aktualizacja danych160
5.3.7. Wiązanie bloku buforowego160
5.4. Sformatowany magazyn danych (obiekt tekstury)161
5.4.1. Reprezentacja tekstur w OpenGL162
5.4.2. Struktura magazynu danych162
5.4.3. Tworzenie oraz usuwanie tekstur165
5.4.4. Wiązanie tekstur166
5.4.5. Alokacja oraz aktualizacja magazynu danych dla tekstur170
5.4.6. Tekstura buforowa172
5.5. Tekstury w shaderach174
5.5.1. Mechanizm teksturowania175
5.5.2. Zmienne sampler178
5.5.3. Podstawowa metoda dostępu do złożonych typów tekstur182
5.5.4. Funkcje wbudowane odpytywania tekstur190
5.5.5. Zaawansowane funkcje wbudowane dostępu do danych tekstury191
5.6. Obrazy w shaderach197
5.6.1. Zmienne image198
5.6.2. Podstawowe operacje na obrazie203
5.6.3. Operacje atomowe na obrazie205
5.7. Liczniki atomowe208
5.7.1. Tworzenie liczników208
5.7.2. Własności stanu liczników atomowych209
5.7.3. Wiązanie buforów z licznikami209
5.7.4. Operacje atomowe210
5.8. Dodatkowe metody synchronizacji w dostępie do danych211
5.8.1. Synchronizacja dostępu w shaderach211
5.8.2. Synchronizacja dostępu w API213
Rozdział 6. Programowanie potoku renderującego214
6.1. Przykładowy program zawierający wszystkie podstawowe shadery214
6.2. Ogólny obraz komunikacji międzyetapowej219
6.3. Przekazywanie danych w potoku221
6.3.1. Atrybuty shadera wierzchołków222
6.3.2. Interfejsy in/out między etapami224
6.3.3. Lokacje przy przekazywaniu danych między shaderami229
6.3.4. Pełne a częściowe dopasowanie231
6.3.5. Komponenty w lokacjach232
6.3.6. Sposoby interpolacji przy przekazywaniu danych do shadera fragmentów233
6.3.7. Wbudowany blok gl_PerVertex237
6.4. Przebieg i własności teselacji242
6.4.1. Deklaracja płatu i jego przekształcenie na właściwy prymityw poddawany teselacji243
6.4.2. Stopnie teselacji244
6.4.3. Opcje rozstawu246
6.4.4. Teselacja trójkąta247
6.4.5. Teselacja czworokąta251
6.4.6. Teselacja izolinii253
6.5. Programowanie shadera wierzchołków254
6.5.1. Optymalizacja liczby wywołań255
6.5.2. Zmienne wbudowane256
6.6. Programowanie shadera kontroli teselacji257
6.6.1. Przepływ danych i deklaracja liczby wywołań258
6.6.2. Współbieżny dostęp do danych wyjściowych260
6.7. Programowanie shadera ewaluacji teselacji262
6.6.3. Zmienne wbudowane262
6.7.1. Przepływ danych263
6.7.2. Konfi guracja prymitywów za pomocą wejściowego kwalifi katora layout264
6.8. Programowanie shadera geometrii265
6.7.3. Zmienne wbudowane265
6.8.1. Interfejs wejścia i deklaracja liczby wywołań shadera266
6.8.2. Interfejs wyjścia – deklaracja prymitywu i emisja wierzchołków267
6.8.3. Dedykowane prymitywy przylegające270
6.9. Programowanie shadera fragmentów273
6.8.4. Zmienne wbudowane273
6.9.1. Renderowanie do bufora ramki274
6.9.2. Odrzucanie fragmentów275
6.9.3. Modyfikacja współrzędnych fragmentów276
6.9.4. Wczesny test fragmentów i modyfi kacja buforu głębokości276
6.9.5. Funkcje wbudowane i wywołania wspomagające279
6.9.6. Zmienne wbudowane283
Rozdział 7. Mechanizmy uzupełniające285
7.1. Renderowanie do tekstur285
7.1.1. Przygotowanie aplikacji285
7.1.2. Renderowanie do wielu tekstur jako osobnych załączników koloru287
7.1.3. Renderowanie do tekstur złożonych z wykorzystaniem shadera geometrii290
7.2. Mechanizm Shader Subroutine292
7.2.1. Funkcje wywoływane statycznie i dynamicznie293
7.2.2. Elementy składniowe mechanizmu295
7.2.3. Przykładowa implementacja298
7.2.4. Konfigurowanie powiązań zmiennych z funkcjami subroutine300
Rozdział 8. Shader obliczeniowy304
8.1. Wprowadzenie304
8.1.1. Kompilacja i użycie shadera obliczeniowego305
8.2. Wywołania shadera obliczeniowego i grupy wykonawcze306
8.2.1. Identyfikacja wywołania307
8.2.2. Ograniczenia liczby wywołań308
8.3. Charakterystyka przetwarzania309
8.3.1. Przetwarzanie lokalnych grup roboczych309
8.3.2. Pamięć współdzielona – kwalifikator shared310
8.3.3. Synchronizacja311
Dodatek314
Dodatek A314
Dodatek B315
Dodatek C316
Dodatek D318
Dodatek E327
Dodatek F336
Słownik pojęć342
Bibliografia344

Wstęp

Czasy,wktórychprogramybyłypisanenajczęściejpodkątemwykorzystaniaza-

sobówobliczeniowychcentralnegoprocesoraCPU(ang.centralprocessingunit),

właśniesięskończyły.DzisiajnietylkokomputeryosobisteklasyPClubMac,lecz

takżetabletyismartfonyopróczukładuCPUmająpotężnąjednostkęobliczenio-

wąGPU(ang.graphicsprocessingunit).Corazpowszechniejszastajesięwiedza

otym,jakwykorzystaćmocdrzemiącąwtychukładach,tymbardziej,żeżyjemy

wświecie,wktórymjestważnanietylkosamainformacjaijejprzetwarzanie,

lecztakżejejwizualizacja.AwtejdziedzinieakuratGPUsprawdzasięnadwyraz

dobrze,zwłaszczagdyproblemdotyczywizualizacji3D.

JeszczenapoczątkuXXIwiekuukładytebyłystosunkowowolneiograniczone

programistycznie.Renderowaniefotorealistycznychscenwczasierzeczywistym

znajdowałosięjedyniewsferzegłębokichmarzeńprogramistóworazartystów

tworzącychwizualizacje.Wgrachkomputerowych,produkowanychwtamtym

okresierozwojutechnologii3D,trudnobyłouzyskaćbardziejzaawansowaneefek-

tywizualne,nawetoświetlenieicieniebyłynajczęściejstatyczne,realizowaneprzy

użyciuinformacjiwypalanychbezpośrednionateksturach.Możliwościudostępnia-

neprzezAPIbibliotekgraﬁcznychiarchitekturęukładówGPUztamtegookresu

byłymocnoograniczoneidałosiętoodczućszczególniewbranżytworzeniagier

wideo.Naszczęściepostęptechnologicznyrozwiązałzczasemkwestięwydajno-

ści,aprogramistomdałwiększąswobodędziałania.Zaczęłypojawiaćsięshadery,

dziękiktórymprogramiścimogliprzejśćzmocnoograniczonegokonﬁgurowania

pracyGPUzapośrednictwemAPInabardziejbezpośrednikontaktzukładem,

programująccałydostępnypotokrenderującywedługuznania.Liczbadostępnych

shaderówstopnioworosła.Doczekaliśmysięteżrewolucji,jakąbyłozastosowanie

układugraﬁcznegodoGPGPU(ang.GeneralpurposecomputingonGPU),które

zostałoudostępnionewpostaciCUDAprzezﬁrmęNvidiaczyOpenCLprzezﬁrmę

Apple(dzisiajopiekęnadrozwojemOpenCL,podobniejakOpenGL,sprawuje

grupaKhronos).Natakąotwartośćprogramistycznąakceleratorówgraﬁcznych,

zbliżonądoCPU,czekałowieleosób.WkońcuzawitałaonarównieżdoOpenGL

podpostaciąshaderaobliczeniowego(ang.computeshader).Niedostarczaon

możetakichmożliwości,jakiemająCUDAczyOpenCL,jednakpozwalanaprostą

Brak wyników

Shadery. Zaawansowane programowanie w GLSL

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra