Łączenie shaderów efektu

Funkcja Direct2D używa optymalizacji nazywanej łączeniem shaderów efektów, która łączy kilkukrotne przejścia renderowania efektów graficznych w jedno.

• Przegląd łączenia shaderów efektów
• linkowanie shaderów efektów
• Tworzenie niestandardowego efektu zgodnego z łączeniem shaderów
• Przykładowy shader efektu zgodny z łączeniem
• Kompilowanie kompatybilnego shadera dla łączenia
  • Krok 1. Kompilowanie funkcji eksportu
  • Krok 2. Kompilowanie pełnego cieniowania i osadzanie funkcji eksportu
• Eksportuj specyfikacje funkcji
• Tematy pokrewne

Omówienie łączenia shaderów efektu

Optymalizacje łączenia shaderów efektu są oparte na łączeniu shaderów HLSL, cesze Direct3D 11.2, która umożliwia generowanie shaderów pikseli i wierzchołków w czasie wykonywania przez powiązanie wstępnie skompilowanych funkcji shaderów. Na poniższych ilustracjach przedstawiono koncepcję łączenia shaderów efektów w wykresie efektowym. Pierwsza ilustracja przedstawia typowy wykres efektu Direct2D z czterema transformacjami renderowania. Bez łączenia shaderów każda transformacja wymaga przejścia renderowania i powierzchni pośredniej; w sumie ten graf wymaga 4 przebiegów i 3 pośrednich.

Druga ilustracja przedstawia ten sam wykres efektu, w którym każda transformacja renderowania została zastąpiona wersją funkcji z możliwością łączenia. Direct2D jest w stanie połączyć cały graf i wykonać go w jednym przebiegu bez wymagania żadnych pośrednich. Może to zapewnić znaczny spadek czasu wykonywania procesora GPU i zmniejszenie maksymalnego użycia pamięci procesora GPU.

Łączenie cieniowania efektów działa na poszczególnych przekształceniach w ramach efektu; Oznacza to, że nawet wykres z pojedynczym efektem może korzystać z łączenia cieniowania, jeśli ten efekt ma wiele prawidłowych przekształceń.

Używanie łączenia shaderów efektu

Jeśli tworzysz aplikację Direct2D, która używa efektów, nie musisz podejmować żadnych działań, aby skorzystać z łączenia cieniowania efektów. Funkcja Direct2D automatycznie analizuje wykres efektów, aby określić najbardziej optymalny sposób łączenia każdej transformacji.

Autorzy efektów są odpowiedzialni za zaimplementowanie swoich efektów w sposób, który wspiera łączenie shaderów efektów; aby uzyskać więcej informacji, zobacz sekcję Tworzenie efektu zgodnego z połączeniem shaderów poniżej. Wszystkie wbudowane efekty obsługują łączenie shaderów.

Funkcja Direct2D łączy sąsiadujące przekształcenia renderowania tylko w sytuacjach, gdy jest to korzystne. Uwzględnia wiele czynników podczas określania, czy połączyć dwa przekształcenia. Na przykład łączenie shaderów nie jest wykonywane, jeśli jedna z transformacji używa shaderów wierzchołków lub shaderów obliczeniowych, ponieważ można połączyć tylko shadery pikseli. Ponadto, jeśli efekt nie został utworzony jako zgodny z łączeniem cieniowania, otaczające przekształcenia nie będą z nim powiązane.

W przypadku, gdy takie zagrożenie łączenia istnieje, Direct2D nie będzie łączyć żadnych przekształceń sąsiadujących z zagrożeniem, ale nadal podejmie próbę połączenia pozostałej części grafu.

Tworzenie niestandardowego efektu kompatybilnego z łączeniem shaderów

Jeśli tworzysz własny niestandardowy efekt Direct2D, musisz upewnić się, że jego transformacje obsługują łączenie shadera efektu. Wymaga to pewnych drobnych zmian w sposobie implementacji poprzednich efektów niestandardowych. Jeśli transformacja w ramach efektu niestandardowego nie obsługuje łączenia shaderów, funkcja Direct2D nie połączy jej z żadnymi przekształceniami przylegającymi do niej w grafie efektowym.

Jako autor efektów niestandardowych należy pamiętać o kilku kluczowych pojęciach i wymaganiach:

• Brak zmian w implementacjach interfejsu

  Nie trzeba modyfikować żadnego kodu implementowania różnych interfejsów efektu, takich jak ID2D1DrawTransform.

• Podaj pełną i eksportową wersję funkcji cieniowania

  Należy podać wersję funkcji eksportu cieniowania efektu, które można połączyć za pomocą funkcji Direct2D. Ponadto należy nadal udostępniać oryginalny, pełny cieniator; Dzieje się tak, ponieważ funkcja Direct2D wybiera w czasie wykonywania odpowiednią wersję cieniowania w zależności od tego, czy łączenie cieniowania ma być stosowane do określonego linku na wykresie.

  Jeśli przekształcenie zapewnia tylko pełny shader piksela (za pośrednictwem ID2D1EffectContext::LoadPixelShader), nie będzie połączone z sąsiednimi przekształceniami.

• Funkcje pomocnicze

  Direct2D zapewnia funkcje pomocnicze HLSL i makra, które automatycznie generują zarówno pełną, jak i eksportującą wersję funkcji cieniowania. Te pomocniki można znaleźć w d2d1effecthelpers.hlsli. Ponadto, kompilator HLSL (FXC) umożliwia wstawienie shadera funkcji eksportu do pola prywatnego w pełnym shaderze. W ten sposób wystarczy utworzyć cieniowanie tylko raz i przekazać obie wersje do direct2D jednocześnie. Zarówno d2d1effecthelpers.hlsli, jak i kompilator FXC są zawarte w ramach zestawu Windows SDK.

  Funkcje pomocnika:

  • D2DGetInput
  • D2DSampleInput
  • D2DSampleInputAtOffset
  • D2DSampleInputAtPosition
  • D2DGetInputCoordinate
  • D2DGetScenePosition
  • D2D_PS_ENTRY

  Można również ręcznie utworzyć dwie wersje każdego cieniowania i skompilować je dwa razy, o ile specyfikacje opisane poniżej w Eksportuj specyfikacje funkcji są spełnione.

• Cieniowanie pikseli tylko

  Direct2D nie obsługuje łączenia shaderów obliczeniowych ani wierzchołkowych. Jeśli jednak efekt używa zarówno shaderów wierzchołków, jak i pikseli, wynik działania shadera pikseli wciąż można połączyć.

• proste i złożone próbkowanie

  Łączenie funkcji cieniowania działa przez połączenie danych wyjściowych cieniowania jednego piksela z wejściem kolejnego przebiegu cieniowania pikseli. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy cieniowanie pikseli zużywające wymaga tylko jednej wartości wejściowej do wykonania obliczeń; ta wartość zwykle pochodziłaby z próbkowania tekstury wejściowej na współrzędnych tekstury emitowanych przez cieniowanie wierzchołków. Taki shader pikseli jest znany z wykonywania prostego próbkowania.

  

  Niektóre shadery pikseli, takie jak rozmycie Gaussa, obliczają dane wyjściowe z wielu próbek wejściowych, a nie tylko pojedynczej próbki. Taki shader pikseli wykonuje złożone próbkowanie.

  

  Tylko funkcje cieniowania z prostymi danymi wejściowymi mogą mieć dane wejściowe udostępniane przez inną funkcję cieniowania. Funkcje cieniowania ze złożonymi danymi wejściowymi muszą być dostarczane z teksturą wejściową do próbkowania. Oznacza to, że Direct2D nie połączy shaderu ze złożonymi danymi wejściowymi ze swoim poprzednikiem.

  W przypadku korzystania z pomocników HLSL Direct2Dnależy wskazać w HLSL, czy cieniator używa złożonych lub prostych danych wejściowych.

Przykładowy shader efektu zgodnego z połączeniem

Korzystając z pomocników D2D, poniższy fragment kodu reprezentuje prosty shader efektu kompatybilny z linkowaniem.

#define D2D_INPUT_COUNT 1
#define D2D_INPUT0_SIMPLE
#include “d2d1effecthelpers.hlsli”

D2D_PS_ENTRY(LinkingCompatiblePixelShader)
{
    float4 input = D2DGetInput(0);
    input.rgb *= input.a;
    return input;
}          

W tym krótkim przykładzie zwróć uwagę, że nie zadeklarowano żadnych parametrów funkcji, że liczba danych wejściowych i typ poszczególnych danych wejściowych jest zadeklarowana przed funkcją entry, dane wejściowe są pobierane przez wywołanie D2DGetInputi że dyrektywy preprocesora muszą być zdefiniowane przed dołączenia pliku pomocniczego.

Shader zgodny z łączeniem musi zapewnić zarówno jednoprzepustowy shader pikseli, jak i funkcję eksportu shadera. Makro D2D_PS_ENTRY umożliwia wygenerowanie każdego z nich na podstawie tego samego kodu, gdy jest używane w połączeniu ze skryptem kompilacji cieniowania.

Podczas kompilowania pełnego cieniowania makra są rozszerzane na następujący kod, który ma sygnaturę wejściową zgodną z efektami D2D.

Texture2D<float4> InputTexture0;
SamplerState InputSampler0;

float4 LinkingCompatiblePixelShader(
    float4 pos   : SV_POSITION,
    float4 posScene : SCENE_POSITION,
    float4 uv0  : TEXCOORD0
    ) : SV_Target
    {
        float4 input = InputTexture0.Sample(InputSampler0, uv0.xy);
        input.rgb *= input.a;
        return input;
    }    

Podczas kompilowania wersji funkcji eksportu tego samego kodu jest generowany następujący kod:

// Shader function version
export float4 LinkingCompatiblePixelShader_Function(
    float4 input0 : INPUT0)
    {
        input.rgb *= input.a;
        return input;
    }      

Należy pamiętać, że dane wejściowe tekstury, zwykle pobierane przez próbkowanie tekstury2D, zostały zastąpione danymi wejściowymi funkcji (input0).

Aby zapoznać się z pełnym, krok po kroku opisem tworzenia efektu kompatybilnego z łączeniem, zapoznaj się z samouczkiem Efekty niestandardowe oraz przykładem Efekty niestandardowe obrazu Direct2D.

Kompilowanie łączenia zgodnego cieniowania

Aby można było zlinkować, blob shadera pikseli przekazany do D2D musi zawierać zarówno pełne wersje funkcji, jak i eksportowane wersje shadera. Jest to realizowane przez osadzenie skompilowanej funkcji eksportu w obszarze D3D_BLOB_PRIVATE_DATA.

Gdy shadery są tworzone za pomocą funkcji pomocniczych D2D, cel kompilacji D2D musi być zdefiniowany w czasie kompilacji. Typy docelowe kompilacji są D2D_FULL_SHADER i D2D_FUNCTION.

Kompilowanie kompatybilnego z linkowaniem shaderu efektu to proces dwuetapowy:

• Skompiluj funkcję eksportu
• Skompiluj pełny moduł cieniowania i osadź funkcję eksportu

Krok 1. Kompilowanie funkcji eksportu

fxc /T <shadermodel> <MyShaderFile>.hlsl /D D2D_FUNCTION /D D2D_ENTRY=<entry> /Fl <MyShaderFile>.fxlib           

Aby skompilować wersję funkcji eksportu dla twojego shadera, należy przekazać następujące flagi do FXC.

Krok 2. Kompilowanie pełnego cieniowania i osadzanie funkcji eksportu

fxc /T ps_<shadermodel> <MyShaderFile>.hlsl /D D2D_FULL_SHADER /D D2D_ENTRY=<entry> /E <entry> /setprivate <MyShaderFile>.fxlib /Fo <MyShader>.cso /Fh <MyShader>.h           

Aby skompilować pełną wersję shader z osadzoną wersją eksportu, należy przekazać następujące flagi do FXC.

Eksportowanie specyfikacji funkcji

Istnieje możliwość – choć nie jest to zalecane – aby utworzyć zgodny cieniator efektu bez korzystania z pomocników dostarczonych przez D2D. Należy zachować ostrożność, aby upewnić się, że zarówno pełny shader, jak i sygnatury wejściowe funkcji eksportowania są zgodne ze specyfikacjami D2D.

Specyfikacje dla pełnych shaderów są takie same jak w wcześniejszych wersjach systemu Windows. Krótko mówiąc, parametry wejściowe cieniowania pikseli muszą być takie jak SV_POSITION, SCENE_POSITION i jeden TEXCOORD na dane wejściowe efektu.

W przypadku funkcji eksportu musi ona zwrócić typ danych float4, a jej dane wejściowe muszą być jednym z następujących typów:

• Proste dane wejściowe

  float4 d2d_inputN : INPUTN         
  

  W przypadku prostych danych wejściowych D2D wstawi funkcję Sample między teksturą wejściową a funkcją cieniowania, albo dane wejściowe będą dostarczane przez dane wyjściowe innej funkcji cieniowania.

• Złożone dane wejściowe

  float4 d2d_uvN  : TEXCOORDN                
  

  W przypadku złożonych danych wejściowych D2D będzie przekazywać współrzędne tekstury zgodnie z opisem w dokumentacji systemu Windows 8.

• Lokalizacja wyjściowa

  float4 d2d_posScene : SCENE_POSITION                
  

  Można zdefiniować tylko jedno dane wejściowe SCENE_POSITION. Ten parametr powinien być uwzględniony tylko w razie potrzeby, ponieważ tylko jedna funkcja na połączony moduł cieniowania może korzystać z tego parametru.

Semantyka musi być zdefiniowana jak powyżej, ponieważ D2D sprawdzi semantykę, aby zdecydować, jak połączyć funkcje. Jeśli jakiekolwiek dane wejściowe funkcji nie są zgodne z jednym z powyższych typów, funkcja zostanie odrzucona do łączenia cieniowania.

Tematy pokrewne

pomocników HLSL

interfejs ID3D11Linker

interfejs ID3D11FunctionLinkingGraph