Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004)
シェーダーモデル 3.0
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Microsoft Visual Studio .NET 2003 Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004) シェーダーモデル 3.0 |
| ■落下する滴シェーダー(仮) | Prev Top Next |
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今回は落下する滴シェーダー(仮)です。前々からやってみようと思ってたんですが、AMDのサイトで既に紹介されていました。しかも３年と半年前に。 Water Droplet Movement on Glassです。PDFファイルなので開くときは注意してください。
さて上の画像ですが、ゆがんでいるのがわかるでしょうか？まあ静止画では面白くもなんともないですが、実際に動かしてみるとなかなか面白い動きをします。
今回は解説なしでいきなりソースを見ていきます。ソース見ながら解説していきます。
---DropletsFallingShader.fx---
float2 TexOffset; //１テクセル分上下左右位置へのオフセット値
float2 AddDropletsPos; //追加する滴のテクセル位置
float Distortion; //ゆがみの調整値
sampler tex0 : register(s0);
sampler tex1 : register(s1);
sampler tex2 : register(s2);
struct VS_OUTPUT
{
float4 Pos : POSITION;
float2 Tex : TEXCOORD0;
};
VS_OUTPUT VS( float4 Pos : POSITION,
float4 Color : COLOR0,
float2 Tex : TEXCOORD0 )
{
VS_OUTPUT Out;
Out.Pos = Pos;
Out.Tex = Tex;
return Out;
}
struct PS_OUTPUT
{
float4 Col1 : COLOR0;
float4 Col2 : COLOR1;
};
//滴マップを更新
float4 UpdateDropletsMap( float2 Tex )
{
float4 Out = 0.0f;
//ノイズマップのサンプリング
float4 c1 = tex2D( tex2, Tex + float2( -TexOffset.x * 2.0f, 0.0f ) );
float4 c2 = tex2D( tex2, Tex + float2( -TexOffset.x, 0.0f ) );
float4 c3 = tex2D( tex2, Tex );
float4 c4 = tex2D( tex2, Tex + float2( TexOffset.x, 0.0f ) );
float4 c5 = tex2D( tex2, Tex + float2( TexOffset.x * 2.0f, 0.0f ) );
//真下へ
if( c3.r <= c2.r && c3.r <= c4.r || c2.r == c4.r )
Out += tex2D( tex0, Tex + float2( 0.0f, -TexOffset.y ) );
//左へ
if( !( c4.r <= c3.r && c4.r <= c5.r || c3.r == c5.r ) && c3.r <= c5.r )
Out += tex2D( tex0, Tex + float2( TexOffset.x, -TexOffset.y ) );
//右へ
if( !( c2.r <= c1.r && c2.r <= c3.r || c1.r == c3.r ) && c3.r < c1.r )
Out += tex2D( tex0, Tex + float2( -TexOffset.x, -TexOffset.y ) );
return Out;
}
//滴を追加する
PS_OUTPUT PS_AddDroplets( VS_OUTPUT In )
{
PS_OUTPUT Out;
Out.Col1 = UpdateDropletsMap( In.Tex );
//滴を追加する
if( abs( In.Tex.x - AddDropletsPos.x ) <= TexOffset.x * 0.3f &&
abs( In.Tex.y - AddDropletsPos.y ) <= TexOffset.y * 0.3f )
{
Out.Col1 = float4( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
}
Out.Col2 = tex2D( tex1, In.Tex ) + Out.Col1 - 0.002f;
return Out;
}
//滴を追加しない
PS_OUTPUT PS_NoneAddDroplets( VS_OUTPUT In )
{
PS_OUTPUT Out;
Out.Col1 = UpdateDropletsMap( In.Tex );
Out.Col2 = tex2D( tex1, In.Tex ) + Out.Col1 - 0.002f;
return Out;
}
//ブラーを適応する
float4 PS_Blur( VS_OUTPUT In ) : COLOR0
{
//テクセルを取得
float2 Texel0 = In.Tex + float2( -TexOffset.x, 0.0f );
float2 Texel1 = In.Tex + float2( TexOffset.x, 0.0f );
float2 Texel2 = In.Tex + float2( 0.0f, TexOffset.y );
float2 Texel3 = In.Tex + float2( 0.0f, -TexOffset.y );
float2 Texel4 = In.Tex + float2( -TexOffset.x, -TexOffset.y );
float2 Texel5 = In.Tex + float2( TexOffset.x, -TexOffset.y );
float2 Texel6 = In.Tex + float2( -TexOffset.x, TexOffset.y );
float2 Texel7 = In.Tex + float2( TexOffset.x, TexOffset.y );
//取得したテクセル位置のカラー情報を取得する。
//それぞれのカラー値にウェイトをかけている。このウェイト値はすべての合計が 1.0f になるように調整する。
float4 p0 = tex2D( tex0, In.Tex ) * 0.2f;
float4 p1 = tex2D( tex0, Texel0 ) * 0.1f;
float4 p2 = tex2D( tex0, Texel1 ) * 0.1f;
float4 p3 = tex2D( tex0, Texel2 ) * 0.1f;
float4 p4 = tex2D( tex0, Texel3 ) * 0.1f;
float4 p5 = tex2D( tex0, Texel4 ) * 0.1f;
float4 p6 = tex2D( tex0, Texel5 ) * 0.1f;
float4 p7 = tex2D( tex0, Texel6 ) * 0.1f;
float4 p8 = tex2D( tex0, Texel7 ) * 0.1f;
//カラーを合成する
return p0 + p1 + p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8;
}
//法線マップを作成する
float4 PS_CreateNormalMap( VS_OUTPUT In ) : COLOR0
{
//上下左右のテクセル位置の高さを取得する
float H1 = tex2D( tex0, In.Tex + float2( TexOffset.x, 0.0f ) ).r;
float H2 = tex2D( tex0, In.Tex + float2( 0.0f, TexOffset.y ) ).r;
float H3 = tex2D( tex0, In.Tex + float2( -TexOffset.x, 0.0f ) ).r;
float H4 = tex2D( tex0, In.Tex + float2( 0.0f, -TexOffset.y ) ).r;
//X 方向の高さの変化量を計算する
//波の高さ情報は -1.0f 〜 1.0f の範囲で格納されているので 0.0f 〜 1.0f に変換する
float tu = 0.5f * ( H3 - H1 ) + 0.5f;
//Y 方向の高さの変化量を計算する
//波の高さ情報は -1.0f 〜 1.0f の範囲で格納されているので 0.0f 〜 1.0f に変換する
float tv = 0.5f * ( H4 - H2 ) + 0.5f;
return float4( float3( tu, tv, 1.0f ), 1.0f );
}
//バックバッファのイメージをゆがませる
float4 PS_Final( VS_OUTPUT In ) : COLOR0
{
float4 Out;
float4 offset = tex2D( tex0, In.Tex );
offset.rgb = ( offset.rgb - 0.5f ) * 2.0f;
offset.r *= -1.0f;
//滴の輪郭を取得する
float p = 1.0f - dot( normalize( offset.rgb ), float3( 0.0f, 0.0f, 1.0f ) );
Out = tex2D( tex1, In.Tex + offset * Distortion ) + p;
return Out;
}
technique TShader
{
//滴を追加する
pass P0
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_3_0 PS_AddDroplets();
}
//滴を追加しない
pass P1
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_3_0 PS_NoneAddDroplets();
}
//ブラーを適応する
pass P2
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_2_0 PS_Blur();
}
//法線マップを作成する
pass P3
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_2_0 PS_CreateNormalMap();
}
//バックバッファのイメージをゆがませる
pass P4
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_2_0 PS_Final();
}
}
今回は5パスです。1パス目と2パス目はどちらか一方を使用するだけなので実際には1フレームに4パス処理します。 結構長いんですが、サーフェイスの解像度を小さくできるので案外負荷はかからないようです。 とはいっても1パス目と2パス目のif文の羅列はなんとかしたいところですが。 しかもこのif文のせいでSM3.0でないと動かないプログラムになってしまったし。
前置きはこれくらいにして解説していきます。
●１パス目と２パス目
ここでは滴の座標を更新し、レンダーターゲットサーフェイスに出力する処理と、
滴の通った軌跡を出力する処理を行います。
２回の処理を同時に行うため、マルチレンダーターゲットサーフェイス２枚にそれぞれ出力します。
滴マップ
滴の軌跡マップ
滴マップ上の点が滴の現在の座標です。これが左右にぶれながら落下していきます。 滴の軌跡マップはその滴の通った軌跡となります。上のほうが黒くなっているのは、水の量が少なくなっていることを示します。
で具体的なアルゴリズムはというと
図１
赤い四角はターゲットとなるピクセルです。このピクセルを３方向ある緑の四角のうち、一つのピクセルに移動させることを考えます。
緑の四角は摩擦係数を持ちます。ここで摩擦係数と呼ぶのは物理学的には間違っているかもしれませんが、要するに重力に反発する上向きの力と考えてください。
この値は、ピクセルごとにランダムな値を持ちます。そして摩擦係数が最も小さいピクセルへ滴を移動させることになります。
図２
色が明るいほど摩擦係数が大きいものと思ってください。図２の場合、下に滴を移動させます。これは2の摩擦係数が1,3と比較して最も小さいためです。また1,3の摩擦係数が同じ場合も同様に下に滴を移動させます。
図３
図３の場合、左下に滴を移動させます。これは1の摩擦係数が3の摩擦係数より小さいためです。
図４
図４の場合、右下に滴を移動させます。これは3の摩擦係数が1の摩擦係数より小さいためです。
説明を簡略化するためにこのように説明しましたが、実際にシェーダーで実装する場合は赤い四角と緑の四角を逆に考える必要があるので注意してください。
で摩擦係数ですが、次のようなノイズマップを使用します。
ノイズマップ
色の幅を小さくすれば、1,3の摩擦係数が同じになりやすくなるため、真下に移動しやすくなります。
最後に１パスと２パスの違いですが、１パス目は滴を追加でき、２パス目は滴を追加しません。それだけの違いです。毎フレーム追加してもいいじゃんと思う場合は結合してください。
●３パス目
ぼかした滴の軌跡マップ
滴の軌跡マップをぼかします。ブラーフィルターについては既出なので説明は省略します。ブラーフィルターを参照してください。
今回からシェーダーの設計方法を変更します。見やすくなるようにひとつのクラスで処理を完結するようにします。
ぼかす意味は次の処理で法線マップを作成するためで、ここではそのための準備として高さマップを作成しています。
●４パス目
法線マップ
３パス目で作成したぼかした滴の軌跡マップをもとに法線マップを作成します。
これも既出なので省略します。波シェーダーを参照してください。
●５パス目
４パス目で作成した法線マップをもとにバックバッファのイメージをゆがませて、最終イメージとします。
法線の方向と逆向きの位置のピクセルをサンプリングして出力しているだけの単純な処理です。
あと滴の輪郭を取得するなんてこともやってますが、これは滴の軌跡の輪郭部分を明るくするための処理です。
滴の軌跡の形がイマイチわからなくなる場合があるため、このような処理を入れましたが、はずいてもいいと思います。
---DropletsFallingShader.h---
//D3D2DSQUAREクラスは表面化散乱(Subsurface Scattering) ページ参照
class DROPLETS_FALLING_SHADER : public D3D2DSQUARE
{
private:
LPD3DXEFFECT m_pEffect;
D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pTexOffset, m_pAddDropletsPos, m_pDistortion;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice;
//滴マップ
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pDropletsTexture[2];
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pDropletsSurface[2];
//滴の軌跡マップ
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pDropletsLocusTexture[2];
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pDropletsLocusSurface[2];
//ブラー適応
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pBlurTexture;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pBlurSurface;
//法線マップ
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pNormalTexture;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pNormalSurface;
//滴マップの参照インデックス
int m_RenderTargetIndex;
//ガラスの摩擦係数テクスチャー
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pNoiseTexture;
//滴を適応する
LPDIRECT3DTEXTURE9 UpdateDroplets( D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters, LPDIRECT3DTEXTURE9 pBackBufferTexture, UINT Pass );
public:
DROPLETS_FALLING_SHADER( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters );
DROPLETS_FALLING_SHADER( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, UINT Width, UINT Height );
~DROPLETS_FALLING_SHADER();
void Invalidate();
void Restore();
HRESULT Load( TCHAR* pNoiseTextureName );
//滴を追加する
LPDIRECT3DTEXTURE9 Render( D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters, LPDIRECT3DTEXTURE9 pBackBufferTexture, float AddDropletsPosX, float AddDropletsPosY, float Distortion );
//滴を追加しない
LPDIRECT3DTEXTURE9 Render( D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters, LPDIRECT3DTEXTURE9 pBackBufferTexture, float Distortion );
BOOL IsOK();
LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; };
};
---DropletsFallingShader.cpp---
DROPLETS_FALLING_SHADER::DROPLETS_FALLING_SHADER( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters ) : D3D2DSQUARE( pd3dDevice, pd3dParameters )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
for( int i=0; i<2; i++ )
{
m_pDropletsTexture[i] = NULL;
m_pDropletsSurface[i] = NULL;
m_pDropletsLocusTexture[i] = NULL;
m_pDropletsLocusSurface[i] = NULL;
}
m_pBlurTexture = NULL;
m_pBlurSurface = NULL;
m_pNormalTexture = NULL;
m_pNormalSurface = NULL;
m_pNoiseTexture = NULL;
m_pEffect = NULL;
m_RenderTargetIndex = 0;
}
DROPLETS_FALLING_SHADER::DROPLETS_FALLING_SHADER( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, UINT Width, UINT Height ) : D3D2DSQUARE( pd3dDevice, Width, Height )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
for( int i=0; i<2; i++ )
{
m_pDropletsTexture[i] = NULL;
m_pDropletsSurface[i] = NULL;
m_pDropletsLocusTexture[i] = NULL;
m_pDropletsLocusSurface[i] = NULL;
}
m_pBlurTexture = NULL;
m_pBlurSurface = NULL;
m_pNormalTexture = NULL;
m_pNormalSurface = NULL;
m_pNoiseTexture = NULL;
m_pEffect = NULL;
m_RenderTargetIndex = 0;
}
DROPLETS_FALLING_SHADER::~DROPLETS_FALLING_SHADER()
{
Invalidate();
SafeRelease( m_pNoiseTexture );
SafeRelease( m_pEffect );
}
//デバイスがロストしたときにコールする関数
void DROPLETS_FALLING_SHADER::Invalidate()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnLostDevice();
for( int i=0; i<2; i++ )
{
SafeRelease( m_pDropletsTexture[i] );
SafeRelease( m_pDropletsSurface[i] );
SafeRelease( m_pDropletsLocusTexture[i] );
SafeRelease( m_pDropletsLocusSurface[i] );
}
SafeRelease( m_pBlurTexture );
SafeRelease( m_pBlurSurface );
SafeRelease( m_pNormalTexture );
SafeRelease( m_pNormalSurface );
m_RenderTargetIndex = 0;
}
void DROPLETS_FALLING_SHADER::Restore()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->OnResetDevice();
for( int i=0; i<2; i++ )
{
D3DXCreateTexture( m_pd3dDevice,
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetWidth(),
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetHeight(),
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pDropletsTexture[i] );
m_pDropletsTexture[i]->GetSurfaceLevel( 0, &m_pDropletsSurface[i] );
D3DXCreateTexture( m_pd3dDevice,
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetWidth(),
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetHeight(),
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pDropletsLocusTexture[i] );
m_pDropletsLocusTexture[i]->GetSurfaceLevel( 0, &m_pDropletsLocusSurface[i] );
}
D3DXCreateTexture( m_pd3dDevice,
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetWidth(),
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetHeight(),
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pBlurTexture );
m_pBlurTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pBlurSurface );
D3DXCreateTexture( m_pd3dDevice,
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetWidth(),
(DWORD)D3D2DSQUARE::GetHeight(),
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pNormalTexture );
m_pNormalTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pNormalSurface );
LPDIRECT3DSURFACE9 OldSurface = NULL;
m_pd3dDevice->GetRenderTarget( 0, &OldSurface );
LPDIRECT3DSURFACE9 OldDepthStencilSurface = NULL;
m_pd3dDevice->GetDepthStencilSurface( &OldDepthStencilSurface );
//デプスバッファは使用しないので無効にする
m_pd3dDevice->SetDepthStencilSurface( NULL );
for( int i=0; i<2; i++ )
{
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pDropletsSurface[i] );
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 1, m_pDropletsLocusSurface[i] );
m_pd3dDevice->Clear( 0L, NULL, D3DCLEAR_TARGET, 0x0, 1.0f, 0L );
}
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, OldSurface );
SafeRelease( OldSurface );
m_pd3dDevice->SetDepthStencilSurface( OldDepthStencilSurface );
SafeRelease( OldDepthStencilSurface );
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 1, NULL );
}
}
HRESULT DROPLETS_FALLING_SHADER::Load( TCHAR* pNoiseTextureName )
{
D3DCAPS9 caps;
HRESULT hr;
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps( &caps );
if( caps.VertexShaderVersion >= D3DVS_VERSION( 1, 1 ) && caps.PixelShaderVersion >= D3DPS_VERSION( 3, 0 ) )
{
//シェーダーの初期化
LPD3DXBUFFER pErr = NULL;
hr = D3DXCreateEffectFromFile( m_pd3dDevice, _T("DropletsFallingShader.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr );
if( FAILED( hr ) )
return -1;
m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" );
m_pTexOffset = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "TexOffset" );
m_pAddDropletsPos = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "AddDropletsPos" );
m_pDistortion = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "Distortion" );
D3DXVECTOR2 Size;
Size.x = 1.0f / D3D2DSQUARE::GetWidth();
Size.y = 1.0f / D3D2DSQUARE::GetHeight();
m_pEffect->SetFloatArray( m_pTexOffset, (float*)&Size, sizeof( D3DXVECTOR2 ) );
m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique );
}
else
{
return -2;
}
hr = D3D2DSQUARE::Load();
if( FAILED( hr ) )
return -3;
hr = D3DXCreateTextureFromFileEx( m_pd3dDevice,
pNoiseTextureName,
D3DX_DEFAULT,
D3DX_DEFAULT,
1,
0,
D3DFMT_UNKNOWN,
D3DPOOL_MANAGED,
D3DX_DEFAULT,
D3DX_DEFAULT,
0x0,
NULL,
NULL,
&m_pNoiseTexture );
if( FAILED( hr ) )
return -4;
return S_OK;
}
LPDIRECT3DTEXTURE9 DROPLETS_FALLING_SHADER::UpdateDroplets( D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters, LPDIRECT3DTEXTURE9 pBackBufferTexture, UINT Pass )
{
if( m_pEffect )
{
D3DVIEWPORT9 OldViewport, NewViewport;
//****************************************************************
// (STEP1) 滴マップと滴の軌跡マップを更新
//****************************************************************
//ビューポートを滴マップのサイズに合わせる
m_pd3dDevice->GetViewport( &OldViewport );
CopyMemory( &NewViewport, &OldViewport, sizeof( D3DVIEWPORT9 ) );
NewViewport.Width = (DWORD)D3D2DSQUARE::GetWidth();
NewViewport.Height = (DWORD)D3D2DSQUARE::GetHeight();
m_pd3dDevice->SetViewport( &NewViewport );
//現在のレンダーターゲットサーフェイスを取得
LPDIRECT3DSURFACE9 OldSurface = NULL;
m_pd3dDevice->GetRenderTarget( 0, &OldSurface );
m_RenderTargetIndex = 1 - m_RenderTargetIndex;
//レンダーターゲットをセットする
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pDropletsSurface[1 - m_RenderTargetIndex] );
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 1, m_pDropletsLocusSurface[1 - m_RenderTargetIndex] );
LPDIRECT3DSURFACE9 OldDepthStencilSurface = NULL;
m_pd3dDevice->GetDepthStencilSurface( &OldDepthStencilSurface );
//デプスバッファを使用しないので無効にする
m_pd3dDevice->SetDepthStencilSurface( NULL );
//滴マップをテクスチャーステージ0にセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pDropletsTexture[m_RenderTargetIndex] );
//滴の軌跡マップをテクスチャーステージ1にセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 1, m_pDropletsLocusTexture[m_RenderTargetIndex] );
//ノイズマップをステージ2にセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 2, m_pNoiseTexture );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_POINT );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_POINT );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_POINT );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_POINT );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 2, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 2, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 2, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_CLAMP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_CLAMP );
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass(Pass);
D3D2DSQUARE::Render(); //2Dスプライトのレンダリング
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 1, NULL );
m_pd3dDevice->SetTexture( 1, NULL );
m_pd3dDevice->SetTexture( 2, NULL );
//****************************************************************
// (STEP2) ブラーを適応する
//****************************************************************
//ブラーマップをレンダーターゲットにする
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pBlurSurface );
//滴の軌跡マップをセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pDropletsLocusTexture[m_RenderTargetIndex] );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
//滴の軌跡マップをぼかす
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass(2);
D3D2DSQUARE::Render(); //2Dスプライトのレンダリング
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
//****************************************************************
// (STEP3) 法線マップを作成する
//****************************************************************
//重いので使用しない
////法線マップを作成
//D3DXComputeNormalMap( m_pNormalTexture,
// m_pBlurTexture,
// NULL,
// 0,
// D3DX_CHANNEL_RED,
// 0.6f
// );
//法線マップをレンダーターゲットにする
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pNormalSurface );
//ブラーマップをセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pBlurTexture );
//法線マップを作成する
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass(3);
D3D2DSQUARE::Render(); //2Dスプライトのレンダリング
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
//****************************************************************
// (STEP4) バックバッファのイメージをゆがませる
//****************************************************************
//バックバッファに戻す
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, OldSurface );
SafeRelease( OldSurface );
//ビューポートを戻す
m_pd3dDevice->SetViewport( &OldViewport );
//法線マップをセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pNormalTexture );
//バックバッファのイメージをセットする
m_pd3dDevice->SetTexture( 1, pBackBufferTexture );
//2Dスプライトの解像度を退避する
UINT OldWidth, OldHeight;
OldWidth = D3D2DSQUARE::GetWidth();
OldHeight = D3D2DSQUARE::GetHeight();
//2Dスプライトのサイズをバックバッファの解像度にリサイズ
D3D2DSQUARE::Resize( pd3dParameters );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_CLAMP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_CLAMP );
//ゆがみを適応
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass(4);
D3D2DSQUARE::Render(); //2Dスプライトのレンダリング
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
//2Dスプライトを各種マップの更新に使用している解像度にリサイズ
D3D2DSQUARE::Resize( OldWidth, OldHeight);
//デプスバッファを戻す
m_pd3dDevice->SetDepthStencilSurface( OldDepthStencilSurface );
SafeRelease( OldDepthStencilSurface );
m_pd3dDevice->SetTexture( 1, NULL );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_WRAP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_WRAP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_WRAP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 1, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_WRAP );
}
//スクリーンショットをとるためにテクスチャーを返す
// return m_pDropletsTexture[m_RenderTargetIndex];
// return m_pDropletsLocusTexture[m_RenderTargetIndex];
// return m_pBlurTexture;
return m_pNormalTexture;
}
//滴を追加する
LPDIRECT3DTEXTURE9 DROPLETS_FALLING_SHADER::Render( D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters, LPDIRECT3DTEXTURE9 pBackBufferTexture, float AddDropletsPosX, float AddDropletsPosY, float Distortion )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXVECTOR2 Dropletspos = D3DXVECTOR2( AddDropletsPosX, AddDropletsPosY );
m_pEffect->SetValue( m_pAddDropletsPos, &Dropletspos, sizeof( D3DXVECTOR2 ) );
m_pEffect->SetFloat( m_pDistortion, Distortion );
return UpdateDroplets( pd3dParameters, pBackBufferTexture, 0 );
}
return NULL;
}
//滴を追加しない
LPDIRECT3DTEXTURE9 DROPLETS_FALLING_SHADER::Render( D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters, LPDIRECT3DTEXTURE9 pBackBufferTexture, float Distortion )
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->SetFloat( m_pDistortion, Distortion );
return UpdateDroplets( pd3dParameters, pBackBufferTexture, 1 );
}
return NULL;
}
BOOL DROPLETS_FALLING_SHADER::IsOK()
{
if( m_pEffect )
return TRUE;
return FALSE;
}
いくつか注意点があります。
１．法線マップを作成する関数が存在します。D3DXComputeNormalMapです。内部的に何やってるのか知らないですが非常に重いです。 初期化処理で使用する分には問題ないですが、リアルタイムでの使用ではやめたほうがいいです。 ということでシェーダー内で実装しました。
２．各種マップのテクスチャーのポインタを戻り値で返しています。 これはすべてのマップのスクリーンショットをとるために返しているだけなので特に意味はないです。
３．途中レンダーターゲットサーフェイスの解像度を変更しています。 そのため2DスプライトであるD3D2DSQUAREクラス内の頂点座標も変更します。 D3D2DSQUAREクラス内では頂点バッファを使用しているのでこのサンプルプログラムをデバックモードで実行すると 設定によっては下記のワーニングエラーが発生します。
Static vertex buffer locked more than once per frame. Could have severe performance penalty if occuring frequently.
「頂点バッファを１フレーム内に２回以上ロックするとパフォーマンスの低下が発生します。」みたいな感じのメッセージですが、 ぶっちゃけ２回の頂点バッファのロックにより実際にどれくらいパフォーマンスが低下するのかは調査してません。 DrawIndexedPrimitiveUP使用したほうが効率がいいのかはわからないのでその辺は自己判断で必要であれば修正してください。
---Main.cpp---
LPDIRECT3D9 m_pdirect3d9 = NULL;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice = NULL;
D3DPRESENT_PARAMETERS m_d3dParameters;
D3DCAPS9 Caps;
//2Dスプライト(表面化散乱(Subsurface Scattering) ページ参照)
D3D2DSQUARE* m_pSquObj = NULL;
//落下する滴シェーダークラスの宣言
DROPLETS_FALLING_SHADER* m_pDropletsFallingShader = NULL;
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pSampleImage = NULL;
//シーンのレンダリングイメージ用サーフェイス
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pBackBufferTexture = NULL;
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pBackBufferSurface = NULL;
//スクリーンの解像度
UINT nWidth = 1024;
UINT nHeight = 768;
D3DXVECTOR4 LightPos = D3DXVECTOR4( 50.0f, 100.0f, 750.0f, 1.0f );
D3DXVECTOR4 LightDir;
D3DXVECTOR4 EyePos = D3DXVECTOR4( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f );
bool RenderOK = false;
int APIENTRY WinMain( HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE /*hPrevInstance*/,
LPSTR /*lpCmpLine*/,
INT /*nCmdShow*/)
{
char* AppName = "Tutrial";
MSG msg;
ZeroMemory(&msg, sizeof(MSG));
HWND hWnd = NULL;
WNDCLASSEX wc;
wc.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
wc.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW;
wc.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;
wc.cbClsExtra = 0;
wc.cbWndExtra = sizeof(DWORD);
wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wc.hIcon = NULL;
wc.hIconSm = NULL;
wc.lpszMenuName = NULL;
wc.lpszClassName = AppName;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject( BLACK_BRUSH );
wc.hInstance = hInstance;
::RegisterClassEx(&wc);
//****************************************************************
//ここでウィンドウの作成処理
//****************************************************************
//****************************************************************
//ここでDirect3Dの初期化を行う。
//****************************************************************
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps(&Caps);
//落下する滴シェーダークラスの初期化
m_pDropletsFallingShader = new DROPLETS_FALLING_SHADER( m_pd3dDevice, nWidth / 4, nHeight / 4 );
m_pDropletsFallingShader->Load( _T("NoiseMap.bmp") );
//2Dスプライトのロード
m_pSquObj = new D3D2DSQUARE( m_pd3dDevice, &m_d3dParameters );
m_pSquObj->Load();
D3DXCreateTextureFromFileEx( m_pd3dDevice,
_T("Back.bmp"),
D3DX_DEFAULT,
D3DX_DEFAULT,
1,
0,
D3DFMT_UNKNOWN,
D3DPOOL_MANAGED,
D3DX_DEFAULT,
D3DX_DEFAULT,
0x0,
NULL,
NULL,
&m_pSampleImage );
LightDir = D3DXVECTOR4( -LightPos.x, -LightPos.y, -LightPos.z, 0.0f );
D3DXVec3Normalize( (D3DXVECTOR3*)&LightDir, (D3DXVECTOR3*)&LightDir );
RenderOK = true;
//デバイス消失後にリストアする必要があるオブジェクトの初期化
Restore();
::ShowWindow(hWnd, SW_SHOW);
::UpdateWindow(hWnd);
do
{
if( ::PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) )
{
::TranslateMessage(&msg);
::DispatchMessage(&msg);
}
else
{
if( MainLoop(hWnd) == FALSE )
::DestroyWindow( hWnd );
}
}while( msg.message != WM_QUIT );
::UnregisterClass( AppName, hInstance );
return msg.wParam;
}
//デバイスのリセット前に開放すべきオブジェクト
void Invalidate()
{
m_pDropletsFallingShader->Invalidate();
SafeRelease( m_pBackBufferSurface );
SafeRelease( m_pBackBufferTexture );
}
//デバイスのリセット後に初期化すべきオブジェクト
void Restore()
{
m_pDropletsFallingShader->Restore();
m_pd3dDevice->CreateTexture( nWidth,
nHeight,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pBackBufferTexture,
NULL );
m_pBackBufferTexture->GetSurfaceLevel( 0, &m_pBackBufferSurface );
//固定機能パイプラインライティングを設定する
D3DLIGHT9 Light;
ZeroMemory(&Light, sizeof(D3DLIGHT9));
Light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
Light.Direction = D3DXVECTOR3( LightDir.x, LightDir.y, LightDir.z );
Light.Ambient = D3DXCOLOR( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
Light.Diffuse = D3DXCOLOR( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
Light.Specular = D3DXCOLOR( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f );
m_pd3dDevice->SetLight(0, &Light);
m_pd3dDevice->LightEnable(0, TRUE);
D3DMATERIAL9 Material;
ZeroMemory( &Material, sizeof( Material ) );
Material.Diffuse.r = 1.0f;
Material.Diffuse.g = 1.0f;
Material.Diffuse.b = 1.0f;
Material.Diffuse.a = 1.0f;
m_pd3dDevice->SetMaterial( &Material );
}
//メッセージループからコールされる関数
BOOL MainLoop( HWND HWnd )
{
HRESULT hr;
//レンダリング不可能
if( RenderOK == false )
{
hr = m_pd3dDevice->TestCooperativeLevel();
switch( hr )
{
//デバイスは消失しているがReset可能
case D3DERR_DEVICENOTRESET:
//開放
Invalidate();
//デバイスをリセットする
hr = m_pd3dDevice->Reset( &m_d3dParameters );
switch( hr )
{
//デバイスロスト
case D3DERR_DEVICELOST:
break;
//内部ドライバーエラー
case D3DERR_DRIVERINTERNALERROR:
return FALSE;
break;
//メソッドの呼び出しが無効です
case D3DERR_INVALIDCALL:
return FALSE;
break;
case S_OK:
//初期化
Restore();
RenderOK = true;
}
break;
}
}
//レンダリング可能
else
{
D3DXMATRIX matPProj, matView, matWorld;
//遠近射影座標変換
//クリップ面はアプリケーションごとに調整すること
D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matPProj,
D3DX_PI/4.0f,
4.0f / 3.0f,
30.0f,
700.0f );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matPProj );
//ビュー座標変換
D3DXMatrixIdentity( &matView );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );
m_pd3dDevice->BeginScene();
//レンダーターゲットを切り替える
LPDIRECT3DSURFACE9 OldSurface = NULL;
m_pd3dDevice->GetRenderTarget( 0, &OldSurface );
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, m_pBackBufferSurface );
m_pd3dDevice->Clear( 0L,
NULL,
D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
0x0,
1.0f,
0L
);
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
//適当にレンダリング
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pSampleImage );
m_pSquObj->Render();
//レンダーターゲットサーフェイスを戻す
m_pd3dDevice->SetRenderTarget( 0, OldSurface );
SafeRelease( OldSurface );
LPDIRECT3DTEXTURE9 tex = NULL;
if( rand()%3 == 0 )
tex = m_pDropletsFallingShader->Render( &m_d3dParameters, m_pBackBufferTexture, (float)(rand()%100) * 0.01f, (float)(rand()%100) * 0.01f, 0.1f );
else
tex = m_pDropletsFallingShader->Render( &m_d3dParameters, m_pBackBufferTexture, 0.1f );
m_pd3dDevice->EndScene();
hr = m_pd3dDevice->Present( NULL, NULL, NULL, NULL );
//デバイスロストのチェック
switch( hr )
{
//デバイスロスト
case D3DERR_DEVICELOST:
RenderOK = false;
break;
//内部ドライバーエラー
case D3DERR_DRIVERINTERNALERROR:
return FALSE;
break;
//メソッドの呼び出しが無効です
case D3DERR_INVALIDCALL:
return FALSE;
break;
}
}
return TRUE;
}
以上です。
タイトルの(仮)はいい名称が思いつかないために、つけただけなので特に意味ないです(笑)。