HLSL ( lenguaje de sombreado de alto nivel ) es un lenguaje similar a C de alto nivel para la programación de sombreadores .
Fue creado por Microsoft e incluido en el paquete DirectX 9.0.
HLSL admite tipos escalares, tipos vectoriales, matrices y estructuras.
Ejemplo: vector <float, 4> color;
Ejemplo: float4 nuevo color;
Ejemplo: float oldcolor[4]
Ejemplo: newcolor = float4(oldcolor[0], oldcolor[1], oldcolor[2], oldcolor[3])
Ejemplo: matriz <float, 4> view_matrix;
Ejemplo: float 4x4 view_matrix;
estructura vs_input {
float4 pos:POSICIÓN; float3 ni:NORMAL; float2uv:TEXCOORD0;}; estructura ps_input {
float4 pos:POSICIÓN; float3 ni:NORMAL; float2uv:TEXCOORD0; flotar CustomVar; textura2D CustomTexture; //y así sucesivamente... :POSICIÓN :NORMAL etc. son sentimáticos, más sobre ellos a continuación.};
| Operaciones | Operadores |
|---|---|
| Aritmética | -, +, *, /, % |
| incrementar, decrementar | ++, -- |
| rompecabezas | \|, ?: |
| unario | !, -, + |
| comparaciones | <, >, <=, >=, ==, != |
| Objetivo | =, -=, +=, *=, /= |
| Emitir | (tipo de) |
| Coma | , |
| Miembro de estructura | . |
| miembro de la matriz | [índice] |
if (expresión) <sentencia> [ else <sentencia>]
Hay 3 tipos de bucles en HLSL:
| abdominales(x) | devuelve el valor absoluto de cada componente x |
| acos(x) | devuelve el arcocoseno de cada componente x. Cada componente debe estar en el rango [-1, 1] |
| asen(x) | devuelve el arcoseno de cada componente x. Cada componente debe estar en el rango [-pi/2, pi/2] |
| atán(x) | devuelve el arco tangente de cada componente x. Cada componente debe estar en el rango [-pi/2, pi/2] |
| techo(x) | devuelve el entero más pequeño que es mayor o igual a x (redondear hacia arriba) |
| porque(x) | devuelve el coseno de x |
| efectivo (x) | devuelve el coseno hiperbólico de x |
| abrazadera (x, a, b) | Si x < a, entonces devuelve a, si x > b, entonces devuelve b, de lo contrario, devuelve x. |
| ddx(x) | devuelve la derivada parcial de x con respecto a la coordenada x del espacio de pantalla |
| dy(x) | devuelve la derivada parcial de x con respecto a la coordenada y del espacio de pantalla |
| grados(x) | Convertir x de radianes a grados |
| distancia (a, b) | devuelve la distancia entre dos puntos a y b |
| punto (a, b) | devuelve el producto escalar de dos vectores a y b |
| exp(x) | devuelve el exponente con base e, o e x |
| piso(x) | devuelve el entero más grande que es menor o igual que x (redondeado hacia abajo) |
| fracción( x ) | devuelve la parte fraccionaria de x. |
| ancho(x) | devuelve abs(ddx(x))+abs(ddy(x)) |
| len(v) | Longitud vectorial |
| longitud | devuelve la longitud del vector v |
| lerp(a, b, s) | devuelve a + s (b - a) |
| registro (x) | devuelve el logaritmo de x |
| registro10(x) | devuelve el logaritmo decimal de x |
| modf(x, ip de salida) | vuelve a las partes fraccionaria y entera de x, cada parte tiene el mismo signo que x |
| mu(a, b) | hace una multiplicacion de matrices entre a y b |
| normalizar(v) | devuelve un vector normalizado v |
| pow(x, y) | devuelve x y |
| radianes(x) | convertir x de grados a radianes |
| reflejar (yo, n) | devuelve el vector de reflexión |
| refractar(i, n, eta) | devuelve el vector de refracción. |
| ronda( x ) | devuelve el entero más cercano. |
| rsqrt(x) | devuelve 1 / sqrt(x) |
| saturar(x) | Igual que abrazadera(x,0,1) |
| pecado(x) | devuelve el seno de x. |
| sincos(x, fuera s, fuera c) | devuelve el seno y el coseno de x |
| sen(x) | devuelve el seno hiperbólico de x |
| sqrt(x) | devuelve la raíz cuadrada de cada componente |
| paso (a, x) | devuelve 1 si x >= a, de lo contrario devuelve 0 |
| bronceado(x) | devuelve la tangente de x |
| tanh(x) | devuelve la tangente hiperbólica de x |
| tex1D(s, t) | Lectura de una textura unidimensional s - sampler, t - escalar. |
| tex1D(s, t, ddx, ddy) | Lectura de una textura unidimensional, siendo las derivadas s sampler, t, ddx y ddy escalares. |
| tex1Dproj(s, t) | Lectura de una textura proyectiva unidimensional s - sampler, t - vector 4D. t se divide por tw antes de ejecutar la función. |
| tex1Dsesgo(s, t) | Al leer de una textura unidimensional con un desplazamiento, s es una muestra, t es un vector de 4 dimensiones. El nivel de mip se cambia por tw antes de que se realice la búsqueda. |
| tex2D(s, t) | Lectura de una textura 2D s es una muestra, t es un vector 2D. |
| tex2D(s, t, ddx, ddy) | Lectura de una textura 2D, con derivadas. s - muestra, t - coordenadas de textura 2D. ddx, ddy- Vectores 2D. |
| tex2Dproj(s, t) | Lectura de una textura proyectiva 2D. s - muestra, t - vector 4D. t se divide por tw antes de ejecutar la función. |
| tex2Dsesgo(s, t) | Lectura de una textura 2D con un desplazamiento. s es un muestreador, t es un vector de 4 dimensiones. El nivel de mip se cambia por tw antes de que se realice la búsqueda. |
| tex3D(s, t) | Lectura de una textura 3D. s - muestra, t - vector 3D. |
| tex3D(s, t, ddx, ddy) | Lectura a partir de una textura 3D, con derivadas. s - sampler, t - coordenadas de textura 2D, ddx, ddy - vectores 3D. |
| tex3Dproj(s, t) | Lectura de una textura proyectiva 3D. s - muestra, t - vector 4D. t se divide por tw antes de ejecutar la función. |
| tex3Dsesgo(s, t) | Lectura de una textura 3D con un desplazamiento. s es un muestreador, t es un vector de 4 dimensiones. El nivel de mip se cambia por tw antes de que se realice la búsqueda. |
| texCUBO(s, t) | Lectura de una textura de cubo. s - muestra, t - coordenadas de textura 3D. |
| texCUBO(s, t, ddx, ddy) | Lectura de una textura de cubo. s - sampler, t - coordenadas de textura 3D, ddx, ddy - vectores 3D. |
| texCUBEproj(s, t) | Lectura desde una textura proyectiva cúbica. s - muestra, t - vector 4D. t se divide por tw antes de ejecutar la función. |
| texCUBEbias(s, t) | Lectura de una textura de cubo. muestreador, t es un vector 4D. El nivel de mip se cambia por tw antes de que se realice la búsqueda. |
Los sombreadores de vértices y fragmentos tienen dos tipos de entrada: variables y uniformes .
Uniforme : datos que son constantes para uso múltiple en el shader. La declaración de datos uniformes en HLSL se puede hacer de dos maneras:
1) Declarar los datos como una variable externa. Por ejemplo:
valor flotante4; float4 main() : COLOR { valor de retorno; }2) Declarar los datos a través del calificador uniforme. Por ejemplo:
float4 principal (valor uniforme de float4): COLOR { valor de retorno; }Las variables uniformes se especifican a través de una tabla de constantes. La tabla de constantes contiene todos los registros que se utilizan constantemente en el shader.
Variando son los datos que son únicos para cada llamada de shader. Por ejemplo: posición, normal, etc. En el sombreador de vértices, esta semántica describe los datos variables que se pasan desde el búfer de vértices, y en el sombreador de fragmentos, los datos interpolados recibidos desde el sombreador de vértices.
Principales tipos semánticos entrantes:
| BINORMALES | binormal |
|---|---|
| MEZCLA DE PESO | Coeficiente de peso |
| MEZCLAS ÍNDICES | índice de matriz de peso |
| COLOR | Color |
| NORMAL | Normal |
| POSICIÓN | Posición |
| TAMAÑO | Tamaño de punto |
| TANGENTE | Tangente |
| factor de prueba | factor de teselado |
| TEXCOORD | Coordenadas de textura |
El uso de datos variables en un sombreador de fragmentos determina el estado de un solo fragmento. Principales tipos semánticos entrantes:
| COLOR | Color |
|---|---|
| TEXCOORD | Coordenadas de textura |
Datos salientes para el sombreador de vértices:
| POSICIÓN | Posición |
|---|---|
| TAMAÑO | Tamaño de punto |
| NIEBLA | Factor de nebulosa para el vértice |
| COLOR | Color |
| TEXCOORD | Coordenadas de textura |
Datos salientes para el sombreador de fragmentos:
| COLOR | Color |
|---|---|
| PROFUNDIDAD | Valor de profundidad |
Para facilitar la escritura de shaders, hay una serie de programas que le permiten componer shaders y ver inmediatamente el resultado.
Los renderizadores también utilizan sombreadores de píxeles, por ejemplo,
El código de esta lista funciona en ATI Rendermonkey y Nvidia FX composer. Para usarlo en un motor personalizado, debe especificar SamplerState y la técnica.
/* ========== VERTEX SHADER ========== */ /* world_matrix, view_matrix, proj_matrix deben obtenerse de la aplicación configurando constantes de sombreado. Las constantes de sombreado se cargan en los registros. */ float4x4 matriz_mundial ; // matriz mundial float4x4 view_matrix ; // matriz como float4x4 proj_matrix ; // matriz de proyección struct VS_OUTPUT // una instancia de esta estructura devolverá un vertex shader { float4 Pos : POSITION0 ; /* POSITION0 y TEXCOORD0 son semánticas que indican las ranuras de las que el sombreador de píxeles recibirá datos más tarde. La semántica especificada aquí debe coincidir con la semántica en la entrada del sombreador de píxeles. Los nombres y el orden de las variables pueden variar.*/ float2 TexCoord : TEXCOORD0 ; }; VS_OUTPUT VS_Main ( float4 InPos : POSITION0 , float2 InTexCoord : TEXCOORD0 ) /* El sombreador de vértices se ejecuta para cada vértice del objeto de salida. InPos e InTexCoord obtenidos de datos de mapeo de flujo */ { VS_OUTPUT Out ; float4x4 worldViewProj_matrix = mul ( world_matrix , view_matrix ); worldViewProj_matrix = mul ( worldViewProj_matrix , proj_matrix ); fuera _ Pos = mul ( InPos , worldViewProj_matrix ); // transforma el vértice en espacio de recorte Out . TexCoord = InTexCoord ; // obtenemos coordenadas de textura desde el exterior, no es necesario modificar nada volver a salir ; } /* ========== PIXEL SHADER ========== */ mapa base sampler2D ; // sampler2D es una "ranura de textura" especial en la que se puede cargar una textura. float4 PS_Main ( float2 texCoord : TEXCOORD0 ) : COLOR0 /* El sombreador de píxeles siempre devuelve el color del píxel renderizado con semántica COLOR0 en formato float4. El sombreador de píxeles se ejecuta para cada píxel de la imagen renderizada (no para cada texel de textura) */ { return tex2D ( baseMap , texCoord ); /* tex2d(sampler2D, float2) lee del sampler de texturas (de la textura) el color de su texel con las coordenadas de textura dadas. Este será el color del píxel de salida. */ }