Введение в программирование шейдеров для начинающих

Дизайн

Шейдеры — это простые программы, которые описывают черты любого вершина или пиксель. Вершинные шейдеры описывают атрибуты (положение, координаты текстуры, цвета и т. д.) вершины, а пиксельные шейдеры описывают характеристики (цвет, z-глубина и альфа значение) пикселя. Вершинный шейдер вызывается для каждой вершины в примитивный (возможно, после мозаика); таким образом, одна вершина входит, одна (обновленная) вершина выходит. Затем каждая вершина отображается как серия пикселей на поверхности (блок памяти), которая в конечном итоге будет отправлена на экран.

Шейдеры заменяют часть графического оборудования, обычно называемую конвейером фиксированных функций (FFP), так называемую, потому что она выполняет освещение и наложение текстуры жестко запрограммированным способом. Шейдеры представляют собой программируемую альтернативу этому жестко запрограммированному подходу.

Базовый графический конвейер как следует:

ЦП отправляет инструкции (скомпилированные язык затенения программ) и геометрические данные в графический процессор, расположенный на видеокарте.
В вершинном шейдере геометрия преобразуется.
Если шейдер геометрии находится в блоке обработки графики и активен, выполняются некоторые изменения геометрии сцены.
Если шейдер тесселяции находится в блоке обработки графики и активен, геометрия сцены может быть изменена. подразделяется.
Расчетная геометрия триангулирована (разбита на треугольники).
Треугольники разбиты на фрагмент четырехугольника (один четырехугольный фрагмент — это примитив фрагмента 2 × 2).
Фрагментные квадраты изменяются в соответствии с фрагментным шейдером.
Выполняется тест глубины; прошедшие фрагменты будут записаны на экран и могут смешаться с кадровый буфер.

Графический конвейер использует эти шаги для преобразования трехмерных (или двумерных) данных в полезные двумерные данные для отображения. В общем, это большая матрица пикселей или «кадровый буфер».

Что такое фрагментный шейдер?

В предыдущем параграфе мы описали шейдеры как эквивалент печатного станка Гутенберга для графики. Почему? И вообще, что такое шейдер?

Если у вас уже есть опыт рисования с помощью компьютера, вы скорее всего сначала рисовали круг, затем прямоугольник, линию, несколько треугольников, получая в итоге желаемую композицию. Процесс похож на написание письма или книги вручную — это набор инструкций, которые последовательно решают задачи одну за другой.

Шейдеры так же являются наборами инструкций, и эти инструкции исполняются одновременно для каждого пикселя на экране. Это означает, что код должен работать по разному в зависимости от положения пикселя на экране. Подобно печатному станку, ваша программа будет работать как функция, принимающая на вход координаты пикселя, и возвращающая цвет. После компиляции она будет работать невероятно быстро.

Проверка шейдера вершин

Пример шейдера вершин очень прост: Возьмите вершину (расположение и цвет), преобразуйте позиции из координат модели в перспективные проецированные координаты и верните ее (вместе с цветом) в средство программной прорисовки

Обратите внимание, что значение цвета интерполяции выполняется справа вместе с данными о положении, что дает разные значения для каждого пикселя, несмотря на то, что шейдер вершин не выполняет вычисления по значению цвета

Более сложный шейдер вершин, например, который настраивает вершины объекта для заливки по методу Фонга, может выглядеть примерно так. В этом случае мы используем тот факт, что векторы и нормали интерполируются для приблизительной привлекательной поверхности.

Microsoft Flight Simulator

Microsoft Flight Simulator — это всеобъемлющая платформа с идеальным изображением, которая захватывает каждый уголок планеты Земля

Microsoft Flight Simulator — визуально поразительный, захватывающий дух виртуальный опыт, который запускает вас в бескрайние небеса Земли — заставит вас спеть песню Нелли Фуртадо «Я как птица». Вы будете очарованы потрясающим раем аквамариновых лагун Бора-Бора. Вы будете очарованы, увидев покрытые растительностью известняковые скалы Таиланда. Вы будете поражены красочными луковичными соборами Москвы.

«Я не знаю, где моя душа! Я не знаю, где мой дом! »

Как однажды сказал парашютист Феликс Баумгартнер: «Иногда нужно очень высоко подняться, чтобы понять, насколько ты маленький». В Microsoft Flight Simulator планета Земля кажется безграничной: от глубоких прибрежных фьордов Норвегии до величественных баобабов Мадагаскара.

Несмотря на огромные просторы Земли, Microsoft удалось запихнуть огромные спутниковые данные Bing о Земле — все два петабайта — в эту гипнотизирующую игру, заставив симуляторов почувствовать благоговение перед огромным количеством городов (более двух миллионов), которые можно посетить.

Вам никогда не надоест Microsoft Flight Simulator, ведь здесь можно исследовать бесконечное количество локаций.

Развитие и будущее

Было бы упущением, не говоря уже о ходе разработки двух API. С одной стороны, у нас есть ветеран DirectX с более чем 20-летним развитием. С другой стороны, Вулкану едва будет 3 года с 2015 года. Тот факт, что Vulkan является открытым исходным кодом, может немного повлиять на его темпы роста. Конечно игроки Khronos, похоже серьезно относятся к разработке API, так как уровни улучшения впечатляют.

Все мы можем создавать новые инструменты и модификации и предоставлять их сообществу, помогая API расти быстрее. Наконец следует упомянуть, что DirectX не имеет вышеуказанной функции. Несмотря на свои годы развития, около 40 игр в настоящее время используют Vulkan, занимая большую часть рынка. Некоторые из них — Quake, Roblox, Talos и Dota 2. Что касается производительности, Vulkan приближается к DirectX, и в некоторых случаях он превосходит его. Самые захватывающие примеры работы Вулкана — игра Doom.

Vulkan расширил свою поддержку названий AAA, таких как Wolfenstein II, не пренебрегая названиями VR, такими как Doom VFR и Serious Sam VR. Здесь вы можете увидеть подробный список поддерживаемых игр. Хотя здесь вы найдете игры с поддержкой DirectX 12.

Оба API значительно улучшили производительность. Лучшее использование нескольких графических карт и меньшее использование ЦП повысит общую производительность наших систем. По слухам, новые видеокарты от Nvidia будут выпущены к концу лета и значительно превзойдут сегодняшние высокопроизводительные графические карты. В целом, общее состояние вещей кажется довольно гибким. В любом случае, изменения в разработке игр скоро будут у нас, и оба API несомненно будут играть важную роль.

Simplicissimus

Версии:

Данный шейдер очень прост и высокопроизводителен. Он лишь немного подправляет ванильную графику и добавляет динамические тени. В этой сборке большая часть базовых графический материалов остается нетронутой, например, система освещения или облака. Основные функции шейдерпака:

Динамические тени;
Цветовыделение;
Размытость;
Временное сглаживание;
Эффекты ветра;
Мягкие тени.

Это – идеальный пак шейдеров для самых слабых ПК. С ними картинка станет намного красивее и интереснее, при этом не будет потерян колорит ванилы, а компьютер не начнет перегружаться.

Скачать шейдеры для Майнкрафт 1.12 для слабых ПК

СКАЧАТЬ с Modsfire

СКАЧАТЬ с Google Диск

СКАЧАТЬ с Облака Mail.ru

Скачать шейдеры для Майнкрафт 1.14 для слабых ПК

СКАЧАТЬ с Modsfire

СКАЧАТЬ с Google Диск

СКАЧАТЬ с Облака Mail.ru

Как установить ReShade в игру

2. Нажмите «Select game».

3. Откроется окно для указания исполняемого файла игры.

Вероятные места нахождения каталога с игрой

Если у вас лицензионные игры из Steam:

C:\Program files\Steam\steamapps\common\имя_игры

C:\Program files (x86)\Steam\steamapps\common\имя_игры

Если используете Origin (например, игры серий Battlefield, Dragon Age, Mass Effect, Assassin’s Creed):

C:\Program Files\Origin games\имя_игры

C:\Program Files (x86)\Origin games\имя_игры

Игры, честно купленные на сайте GOG.com, многие инди и прочие почти всегда находятся в каталогах C:\Program Files\имя_игры и C:\Program Files (x86)\имя_игры.

Простой способ узнать папку, в которой хранится исполняемый файл: нажмите правой кнопкой по ярлыку игры на Рабочем столе и в открывшемся меню выбрать пункт «Расположение файла». Работает с играми не из Steam и Origin.

Выбор исполняемого файла игры

4. Текст на кнопке изменится на «Select rendering API». Нужно указать, какое графическое API использует игра. API — это программный интерфейс приложения, набор команд для взаимодействия с чем-либо, в данном случае с видеокартой и процессором. Часто инсталлятор делает выбор за вас, у меня с игрой Shadowrun Returns:

Инсталлятор сам определил графическое API

Иногда нужно выбрать самостоятельно. Если игра вышла после 2012 года, скорее всего это Direct3D 10+. Для более старых игр — Direct3D 9, а OpenGL используется чаще в инди-проектах, «маленьких» играх и старых вроде Quake 3, Jedi Outcast.

Если в игре Решейд не заработает, повторите все шаги по установке, выбрав другой режим. Инсталлятор спросит: «Записать поверх предыдущей остановки?». Ответьте «Да» и дальше как обычно.

Запрос при переустановке ReShade

5. Появится запрос на скачивание коллекции эффектов из интернета. Ответьте «Да«.

6. Появится выбор эффектов. Ничего страшного не произойдёт, если загрузите все. Разве что инициализация эффектов при запуске игры займёт большее время.

Выбор экранных фильтров ReShade для загрузки

Нажимайте «OK» и ждите — в зависимости от скорости интернет-соединения загрузка может занять несколько минут.

7. Затем нажмите «Edit ReShade settings«, чтобы открыть параметры, влияющие на поведение ReShade.

Здесь рекомендую поставить галку на «Skip tutorial», чтобы при запуске игры не возникало лишних окон.

Рекомендую поставить галку на Skip Tutorial, остальное не трогайте.

Подробнее о каждой настройке:

Presets — это указание готового набора настроек. Например, игроки создали множество вариантов настройки фильтров для Skyrim, GTA 5 и Witcher 3, их распространяют отдельно от ReShade. Пресеты можно выбрать потом из игры, если распаковать их в каталог с ней.

Effects Path и Textures Path нужны для нестандартных настроек фильтров. Лучше не трогать.

Screenshots Path — здесь можно указать каталог, в который будут сохраняться скриншоты (снимки экрана) игрового процесса при нажатии клавиши Print Screen. Это полезный бонус от ReShade, помогающий делать снимки в играх, где сторонними программами это сделать невозможно (бывают и такие).

Perfomance Mode — включение быстрого режима работы фильтров. Возможность редактирования свойств эффектов отключается, при запуске игры будут подгружаться только те фильтры, которые вы включили в пресете. Частота кадров в секунду чуть-чуть повысится. Эту настройку можно включить из окна Решейда в игре после того, как настроите фильтры.

Show FPS — показ частоты кадров в углу экрана и времени на отрисовку кадра. Полезно для объективной оценки влияния фильтров и их параметров на плавность игрового процесса.

Show Clock — показ текущего времени (зачем, не знаю).

Skip Tutorial — пропуск назойливых пошаговых подсказок, появляющихся при первом запуске окна ReShade в игре.

Все настройки можно включить и в самой игре. Рекомендую поставить галку только на Skip Tutorial и, если вы не можете «на глаз» измерить производительность, Show FPS.

Нажатие «OK» закроет окно настроек, можно закрывать окно установки и запускать игру.

История

Такое использование термина «шейдер» было представлено публике компанией Pixar в версии 3.0 их спецификации интерфейса RenderMan , первоначально опубликованной в мае 1988 года.

По мере развития графических процессоров основные библиотеки графического программного обеспечения, такие как OpenGL и Direct3D, начали поддерживать шейдеры. Первые графические процессоры с поддержкой шейдеров поддерживали только пиксельное затенение , но вершинные шейдеры были быстро внедрены, когда разработчики осознали всю мощь шейдеров. Первой видеокартой с программируемым пиксельным шейдером была Nvidia GeForce 3 (NV20), выпущенная в 2001 году. Геометрические шейдеры были представлены в Direct3D 10 и OpenGL 3.2. В конце концов, графическое оборудование эволюционировало в сторону унифицированной шейдерной модели .

Общие сведения о семантике HLSL

Прежде чем продолжить, важно обсудить семантику HLSL, так как они часто являются предметом путаницы для новых разработчиков Direct3D. Семантика HLSL — это строки, которые определяют значение, передаваемое между приложением и программой шейдера

Хотя они могут быть любыми различными возможными строками, рекомендуется использовать такую строку, как или , которая указывает на использование. Вы назначаете эту семантику при построении буфера констант или макета ввода. Можно также добавлять к семантике цифру от 0 до 7, чтобы использовать отдельные регистры для сходных значений. Например: COLOR0, COLOR1, COLOR2…

Семантика с префиксом «SV _ » — это семантика системных значений , записываемая программой шейдера; сама игра (работающая на ЦП) не может изменить их. Как правило, эти семантики содержат значения, которые являются входными или выходными данными из другого этапа шейдера в графическом конвейере или полностью созданы графическим процессором.

Кроме того, семантика имеет различные поведения, когда они используются для указания входных данных или выходных данных на этапе шейдера. Например, (Output) содержит данные вершин, преобразованные на этапе шейдера вершин, а (входные данные) содержат значения точек в пикселях, которые были интерполяции GPU во время этапа растрирования.

Ниже приведена общая семантика HLSL:

(n) для данных в буфере вершин. Задает точку в пикселе шейдера пикселей и не может быть записана в игре.

(n) для обычных данных, предоставляемых буфером вершин.

(n) для данных текстуры UV-координат, предоставляемых шейдеру.

(n) для цветовых данных RGBA, предоставляемых шейдеру

Обратите внимание, что он обрабатывается одинаково для координации данных, включая интерполяцию значения во время растрирования. семантика просто помогает понять, что это данные цвета.

для записи из шейдера пикселей в целевую текстуру или другой буфер пикселей.

Мы рассмотрим некоторые примеры семантики HLSL, как мы рассмотрим пример.

The Outer Words

Дикая, красивая космическая игра с долгими последствиями, The Outer Words — абсолютный взрыв

«Это похоже на Fallout в космосе». Это то, что все говорят о «Внешних мирах». И в каком-то смысле они правы. В конце концов, это игра «Обсидиан». В этой ролевой игре, полной диалогов и ветвей морали, вы окажетесь на месте пассажира давно потерянного колониального корабля, внезапно проснувшегося от криосна через сотни лет после погружения в воду.

Вы отправляетесь в звездную систему Halcyon, чтобы найти способ разбудить своих попутчиков от их, казалось бы, бесконечного сна. По пути вы встретите множество ярких персонажей и столкнетесь с могущественным Советом, который контролирует жизнь каждого колониста в Халкионе. И, говоря о цвете, The Outer Worlds ломится от него. В этой среде, полной странной инопланетной жизни и ярких пейзажей, найдите время, чтобы остановиться и полюбоваться пейзажем. Просто следите за своей спиной, пока делаете это.

LS Low Shader Plus

Версии:

Данный шейдер добавляет в игру красивые тени, фокусировку и приятные синие оттенки. В результате после его установки вы получите хорошее ощущение глубины и реалистичности.

Большинство визуальных новшеств, которые привносит этот шейдерпак, можно настроить вручную. Если какой-то параметр оказался слишком требовательным для ПК – просто отключите его. Вы можете включить или выключить любую особенность шейдера в меню параметров в разделе «Видео»> «Шейдеры».

Этот пак сделан с особым вниманием к более слабым компьютерам с меньшей производительностью. Если у вас недорогой ПК, мы рекомендуем попробовать именно эту версию шейдеров

Кроме того, они распространяются абсолютно официально.

СКАЧАТЬ с Modsfire

СКАЧАТЬ с Google Диск

СКАЧАТЬ с Облака Mail.ru

Дизайн

Шейдеры — это простые программы, которые описывают характеристики вершины или пикселя . Вершинные шейдеры описывают атрибуты (положение, координаты текстуры , цвета и т. Д.) Вершины, а пиксельные шейдеры описывают характеристики (цвет, z-глубину и альфа- значение) пикселя. Вершинный шейдер вызывается для каждой вершины в примитиве (возможно, после тесселяции ); таким образом, одна вершина входит, одна (обновленная) вершина выходит. Затем каждая вершина визуализируется как серия пикселей на поверхности (блок памяти), которая в конечном итоге будет отправлена на экран.

Шейдеры заменяют часть графического оборудования, обычно называемую конвейером фиксированных функций (FFP), так называемую, потому что она выполняет освещение и наложение текстуры жестко запрограммированным способом. Шейдеры предоставляют программируемую альтернативу этому жестко запрограммированному подходу.

Базовый графический конвейер выглядит следующим образом:

ЦП отправляет инструкции (скомпилированные программы на языке затенения ) и геометрические данные в графический процессор, расположенный на видеокарте.
В вершинном шейдере геометрия преобразуется.
Если шейдер геометрии находится в блоке обработки графики и активен, выполняются некоторые изменения геометрии сцены.
Если шейдер тесселяции находится в блоке обработки графики и активен, геометрия сцены может быть разделена .
Расчетная геометрия триангулирована (разбита на треугольники).
Треугольники разбиты на четырехугольники фрагментов (один четырехугольник фрагментов является примитивом фрагмента 2 × 2).
Фрагментные квадраты изменяются в соответствии с фрагментным шейдером.
Выполняется тест глубины; прошедшие фрагменты будут записаны на экран и могут быть смешаны с буфером кадра .

Виртуальная реальность

Необходимо сказать, что Vulkan является примером больших улучшений в области виртуальной реальности. Приложение VR должно отображать определенную 3D-сцену с двух разных точек зрения — по одному для каждого глаза.

До этого момента вышесказанное было возможно, отправив все необходимые команды на нашу графическую карту, чтобы сформировать трехмерное изображение для одной перспективы. Подход такой же для перспективы нашего второго глаза.

Версия 1.1 Vulkan предлагает набор команд рендеринга для формирования нескольких, немного разных выходов (изображений), которые в конечном итоге дают лучшую производительность в приложениях VR.

Дальнейшее изучение

Shadertoy содержит огромное количество шейдеров, добавленных пользователями. Это отличный источник вдохновения, где вы можете узнать о различных методах шейдинга. Многие шейдеры, представленные на сайте, могут быть перенесены в Defold с минимальными изменениями. Туториал по Shadertoy проходится по этапам преобразования существующего шейдера в Defold.
Grading туториал показывает, как создать эффект цветокоррекции в полноэкранном режиме, используя текстуры с таблицами поиска цвета для грейдинга (процесса художественной цветокоррекции).
The Book of Shaders научит вас тому, как использовать и встраивать шейдеры в свои проекты, улучшая их производительность и качество графики.

Resident Evil 3

Смена тона Resident Evil 3 успешна благодаря повышенной плавности боя, великолепным схваткам с боссами, великолепным пейзажам и ярким столкновениям с врагами

Resident Evil 3 — солидная игра, которая, к сожалению, должна соответствовать шумихе Resident Evil 2. Она не приближается к совершенству своей предшественницы из-за множества не впечатляющих моментов, мягких головоломок и более короткой кампании. чем должен быть (вероятно, поэтому он идет в комплекте с Resident Evil Resistance).

Тем не менее, Resident Evil 3 по-прежнему имеет прочную основу с захватывающими боями с боссами, захватывающей средой и усовершенствованной боевой системой.

Улучшенная плавность боя делает встречи с противниками в Resident Evil 3 более увлекательными по сравнению с его предшественником. Вместо того, чтобы бесцельно спотыкаться, игроки теперь могут уклоняться, чтобы быстро маневрировать вокруг смертельных ударов.

При выполнении незадолго до атаки противника игроки активируют Perfect Roll, в результате чего время замедляется, скорость стрельбы увеличивается, а курсор автоматически фиксируется на голове врага на короткий период времени.

Ссылки [ править ]

^ «LearnOpenGL — Шейдеры» . Learnopengl.com . Проверено 12 ноября 2019 года .
^ «Спецификация интерфейса RenderMan» .
^
^ «Обновление ShaderWorks — Блог DirectX» . 13 августа 2003 г.
^ «Учебное пособие по GLSL — Фрагментный шейдер» . 9 июня 2011 г.
^ «Учебное пособие по GLSL — вершинный шейдер» . 9 июня 2011 г.
^ Геометрический шейдер — OpenGL . Проверено 21 декабря, 2011.
^ «Этапы конвейера (Direct3D 10) (Windows)» . msdn.microsoft.com .
^ «Обнародована Radeon RX Vega: AMD обещает производительность в играх 4K за 499 долларов — Trusted Reviews» . 31 июля 2017 года.
^ «Занавес поднимается на архитектуру AMD Vega» .
^ «Архитектура NVIDIA Turing в деталях» . 14 сентября 2018.
^ «Введение в шейдеры сетки Тьюринга» . 17 сентября 2018.
^ «Окончательный выпуск спецификации трассировки лучей Vulkan» . Блог. Хронос Групп . 23 ноября 2020 . Проверено 22 февраля 2021 года .