方法: ハルシェーダーを設計する

[アーティクル]
06/12/2023

ハルシェーダーは、テセレーションを実装するために連携する 3 つのステージの最初の段階です (他の 2 つのステージはテセレータとドメインシェーダーです)。このトピックでは、ハルシェーダーを設計する方法について説明します。

ハルシェーダーには、メインハルシェーダーとパッチ定数関数の 2 つの関数が必要です。ハルシェーダーは、各コントロールポイントに計算を実装します。ハルシェーダーは、各パッチに計算を実装するパッチ定数関数も呼び出します。

ハルシェーダーを設計したら、「方法: ハルシェーダーを作成する」を参照して、ハルシェーダーを作成する方法を確認してください。

ハルシェーダーを設計するには

ハルシェーダーの入力コントロールと出力コントロールポイントを定義します。

// Input control point
struct VS_CONTROL_POINT_OUTPUT
{
    float3 vPosition : WORLDPOS;
    float2 vUV       : TEXCOORD0;
    float3 vTangent  : TANGENT;
};

// Output control point
struct BEZIER_CONTROL_POINT
{
    float3 vPosition    : BEZIERPOS;
};

出力パッチ定数データを定義します。
```
// Output patch constant data.
struct HS_CONSTANT_DATA_OUTPUT
{
    float Edges[4]        : SV_TessFactor;
    float Inside[2]       : SV_InsideTessFactor;

    float3 vTangent[4]    : TANGENT;
    float2 vUV[4]         : TEXCOORD;
    float3 vTanUCorner[4] : TANUCORNER;
    float3 vTanVCorner[4] : TANVCORNER;
    float4 vCWts          : TANWEIGHTS;
};
```
四角形ドメインの場合、固定関数テセレータはテセレーションする量を認識する必要があるため、SV_TessFactorはエッジテセレーション係数を 4 つ定義します (エッジをテセレーションするため)。必要な出力は、三角形ドメインと等線ドメインで異なります。

固定関数テセレータは、他のパッチ定数データやコントロールポイントなど、他のハルシェーダー出力を確認しません。固定関数テセレータによって生成される各ポイントに対して呼び出されるドメインシェーダー () は、その入力として、ハルシェーダーのすべての出力コントロールポイントとすべての出力パッチ定数データが表示されます。シェーダーは、その場所でパッチを評価します。
パッチ定数関数を定義します。パッチ定数関数は、パッチごとに 1 回実行され、パッチ全体の定数であるデータを計算します (ハルシェーダーで計算されるコントロールポイントごとのデータとは対照的)。
```
#define MAX_POINTS 32

// Patch Constant Function
HS_CONSTANT_DATA_OUTPUT SubDToBezierConstantsHS( 
    InputPatch<VS_CONTROL_POINT_OUTPUT, MAX_POINTS> ip,
    uint PatchID : SV_PrimitiveID )
{   
    HS_CONSTANT_DATA_OUTPUT Output;

    // Insert code to compute Output here

    return Output;
}
```
パッチ定数関数のプロパティは次のとおりです。
- 1 つの入力では、パッチ ID を含む変数を指定し、 SV_PrimitiveID システム値によって識別されます (シェーダーモデル 4 のセマンティクスを参照)。
- 1 つの入力パラメーターは、この例の VS_CONTROL_POINT_OUTPUT で宣言されている入力コントロールポイントです。パッチ関数では、各パッチのすべての入力コントロールポイントを確認できます。この例では、パッチごとに 32 個のコントロールポイントがあります。
- 最小として、関数は、 SV_TessFactorで識別されるテセレータステージのパッチごとのテセレーション係数を計算する必要があります。 1 つのクワッドドメインでは、エッジに 4 つのテセレーション係数が必要であり、パッチの内側をテセレーションするために 2 つの追加の要因 ( SV_InsideTessFactorで識別されます) が必要です。固定関数テセレータは、他のハルシェーダー出力 (パッチ定数データやコントロールポイントなど) を確認しません。
- 出力は通常、構造体によって定義され、この例 のHS_CONSTANT_DATA_OUTPUT によって識別されます。構造はドメインの種類に依存し、三角形ドメインまたは等線ドメインでは異なります。
一方、固定関数テセレータが生成する各ポイントに対してドメインシェーダーが呼び出され、出力コントロールポイントと出力パッチ定数データ (ハルシェーダーの両方) を確認して、その場所でパッチを評価する必要があります。
ハルシェーダーを定義します。ハルシェーダーは、パッチ定数関数を含むパッチのプロパティを識別します。ハルシェーダーは、出力コントロールポイントごとに 1 回呼び出されます。
```
[domain("quad")]
[partitioning("integer")]
[outputtopology("triangle_cw")]
[outputcontrolpoints(16)]
[patchconstantfunc("SubDToBezierConstantsHS")]
BEZIER_CONTROL_POINT SubDToBezierHS( 
    InputPatch<VS_CONTROL_POINT_OUTPUT, MAX_POINTS> ip, 
    uint i : SV_OutputControlPointID,
    uint PatchID : SV_PrimitiveID )
{
    VS_CONTROL_POINT_OUTPUT Output;

    // Insert code to compute Output here.

    return Output;
}
```
ハルシェーダーでは、次の属性が使用されます。
- ドメイン属性。
- パーティション分割属性。
- outputtopology 属性。
- outputcontrolpoints 属性。
- patchconstantfunc 属性。ハルシェーダーは出力コントロールポイントを計算します。この例では、16 個の出力ベジエ制御ポイントがあります。

すべての入力コントロールポイント ( VS_CONTROL_POINT_OUTPUTで識別) は、各ハルシェーダー呼び出しに表示されます。この例では、32 個の入力制御ポイントがあります。

ハルシェーダーは、(SV_PrimitiveIDで識別される) パッチごとに出力コントロールポイント ( SV_OutputControlPointID で識別) ごとに 1 回呼び出されます。この特定のシェーダーの目的は、BEZIER コントロールポイントとして定義された出力 i を計算することです (この例では、outputcontrolpoints によって定義された 16 個の出力制御ポイントがあります)。

ハルシェーダーは、パッチごとに 1 回ルーチンを実行し (パッチ定数関数)、パッチ定数データ (テセレーション係数を最小として) を計算します。個別に、ハルシェーダーは各パッチでパッチ定数関数 (SubDToBezierConstantsHS と呼ばれます) を実行して、テセレータステージのテセレーション係数などのパッチ定数データを計算します。

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