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プログラミング、3DCGとその他いろいろについて
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[0回]
ゲームを作ってみて、いくつか思い知らされたことがあるのでメモしておきます。
1.シェーダはなるべく低いバージョンでコンパイルしよう！
これは当たり前のことだと思えるかもしれません。
あんまり高いバージョンにしてしまうと、そのバージョンに未対応の
GPUでは動かないからです。
でもぼくは実は今まで全部（1.1ではなく）2.0でコンパイルしていたのです。
VertexShader = compile vs_2_0 MyVertexShader();
PixelShader = compile ps_2_0 MyPixelShader();
理由は「いちいち調べるのめんどくさいからもう全部2.0でいいや」というもので、
昨日まではこれでも差し支えなかったのですが、
ついに昨日、「時には1.1にすることも考えなきゃいけないかな」という気分になりました。
古いDellのパソコン（にGPU、ATI Radeon9250を付けたもの）でゲーム
を試しに動かしていたのですが、
なんと弾と爆発が表示されません。
これではゲームになりません。
嫌な汗が出ました。
これはGPUがシェーダーモデル2.0に対応していないからだろうと思い、
大急ぎで弾と爆発のシェーダーのバージョンを二つとも1.1に変えました。
（バージョンを下げたことで、使えない機能が出てきて、新しいパソコンでも上手く動かなくなる危険性もありましたが、大丈夫だったようです。）
すると幸い古いパソコンでも上手く弾や爆発が表示されました。
めでたしめでたし
この話の教訓は、「ときどきでいいですから、バージョン関係にも気を使いましょうね」ということです。
ちょっぴり反省です。
2.描画をするときにはパフォーマンスも考慮しよう！
もちろんパフォーマンスを考えすぎてコードが可読性の低い、ぐちゃぐちゃなものになってしまってもいけません。
ものの本によるとパフォーマンスを考えるべきなのはプログラムの２割で、残りの８割はパフォーマンスにさして影響がありません。
そこでぼくは描画するときはパフォーマンスをあんまり考えていませんでした。
しかし昨日、古いDellのパソコンでゲームを動かしたところ、弾を撃ったときに信じられないくらいノロくなってしまうということを発見したのです。
原因はどうやらピクセルシェーダに負荷がかかりすぎているようで、たとえば弾を撃ったばっかりで弾が画面のピクセルの多くを占めるような場合にはものすごく遅くなります。（しかし弾が遠くに行ってしまい小さくなればスムーズに動きます。）
本当に原因がピクセルシェーダなのかはわかりませんが、えらくリッチな描画をやって問題が起きたというのも事実です。
以前は弾はビルボードで描画していたのですが、そのときには快適に動いていました。
つまり描画はパフォーマンスに影響のある２割だったということです。
しかしながら新しいパソコンでは遅くなったりはしていないようなので、弾の描画を以前のようなしょぼいものに戻すのもしのびないですね。
ですから教訓としては、「処理の遅いパソコン（グラフィックスカード）のために複数の描画方法を用意しよう！」といったところでしょうか・・・
でもめんどくさいですね。うーん・・・
[0回]
float4x4 View;
float4x4 Projection;
float ViewportHeight;
float3 Center;
float Age;
float StartLife;
float PointSize;
texture ExplosionTexture;
sampler explosionSampler = sampler_state
{
Texture = <ExplosionTexture>;
};
struct ExplosionVertexShaderOutput
{
float4 Position : POSITION;
float4 Color : COLOR;
float PointSize : PSIZE;
};
float4 ComputeColor(float normalizedAge)
{
float4 color = 1;
color.a *= normalizedAge * (1 - normalizedAge) * (1 - normalizedAge) * 6.7;
return color;
}
ExplosionVertexShaderOutput ExplosionVertexShader(float3 velocity:COLOR)
{
ExplosionVertexShaderOutput output;
float4 worldPosition = float4(velocity * Age + Center, 1);
output.Position = mul(worldPosition, mul(View, Projection));
output.Color = ComputeColor(Age / StartLife);
output.PointSize = PointSize * Projection._m11 / output.Position.w * ViewportHeight / 2;
return output;
}
float4 ExplosionPixelShader(
float2 textureCoordinate:TEXCOORD,
float4 color:COLOR
):COLOR
{
return tex2D(explosionSampler, textureCoordinate) * color;
}
technique ExplosionShaderTechnique
{
pass P0
{
VertexShader = compile vs_2_0 ExplosionVertexShader();
PixelShader = compile ps_2_0 ExplosionPixelShader();
}
}
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using System.Collections.Generic;
public class ExplosionRenderer : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
{
private Effect effect;
private VertexDeclaration vertexDeclaration;
private VertexVelocity[] vertices;
private ContentManager content;
private static System.Random random = new System.Random();
private Matrix view;
private Matrix projection;
private List<Explosion> explosions = new List<Explosion>();
public ExplosionRenderer(Game game)
: base(game)
{
content = new ContentManager(game.Services);
}
public override void Initialize()
{
vertices = new VertexVelocity[30];
for (int i = 0; i < vertices.Length; i++)
{
vertices[i].Velocity = randomVector3()/10;
}
base.Initialize();
}
Vector3 randomVector3()
{
return new Vector3(
(float)(random.NextDouble() * 2 - 1),
(float)(random.NextDouble() * 2 - 1),
(float)(random.NextDouble() * 2 - 1)
);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = content.Load<Effect>("Content/ExplosionShader");
effect.Parameters["ExplosionTexture"].SetValue(
content.Load<Texture2D>("Content/explosion")
);
vertexDeclaration = new VertexDeclaration(
GraphicsDevice,
VertexVelocity.VertexElements
);
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
public override void Update(GameTime gameTime)
{
foreach (Explosion explosion in explosions)
{ explosion.Update(gameTime); }
explosions.RemoveAll(
delegate(Explosion explosion) { return explosion.Life < 0; }
);
}
public override void Draw(GameTime gameTime)
{
GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 50;
GraphicsDevice.RenderState.PointSpriteEnable = true;
GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = true;
GraphicsDevice.RenderState.SourceBlend = Blend.SourceAlpha;
GraphicsDevice.RenderState.DestinationBlend = Blend.One;
GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = false;
GraphicsDevice.VertexDeclaration = vertexDeclaration;
effect.Parameters["View"].SetValue(view);
effect.Parameters["Projection"].SetValue(projection);
effect.Parameters["ViewportHeight"].SetValue(
GraphicsDevice.Viewport.Height
);
effect.Parameters["PointSize"].SetValue(0.3f);
foreach (Explosion explosion in explosions)
{ drawExplosion(explosion); }
GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = false;
GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = true;
}
private void drawExplosion(Explosion explosion)
{
effect.Parameters["Center"].SetValue(explosion.Center);
effect.Parameters["Age"].SetValue(explosion.Age);
effect.Parameters["StartLife"].SetValue(explosion.StartLife);
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexVelocity>(
PrimitiveType.PointList,
vertices,
0,
vertices.Length
);
pass.End();
}
effect.End();
}
public void SetCamera(Matrix view, Matrix projection)
{
this.view = view;
this.projection = projection;
}
public void AddExplosion(Explosion explosion)
{
this.explosions.Add(explosion);
}
}
[0回]
エフェクトファイルのコードを見返していて気付いたところがあったので
簡略化します。
リファクタリング前
ExplosionVertexShaderOutput ExplosionVertexShader(float4 velocity:COLOR)
{
ExplosionVertexShaderOutput output;
float4 worldPosition = float4(velocity.xyz * Age + Center, 1);
リファクタリング後
ExplosionVertexShaderOutput ExplosionVertexShader(float3 velocity:COLOR)
{
ExplosionVertexShaderOutput output;
float4 worldPosition = float4(velocity * Age + Center, 1);
このほうがずっと簡単ですね。
[0回]
using Microsoft.Xna.Framework;
public class ExplosionTest : Game
{
private GraphicsDeviceManager graphics;
private ExplosionRenderer explosion;
private float life;
public ExplosionTest()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
explosion = new ExplosionRenderer(this);
Matrix view = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 4),
new Vector3(),
new Vector3(0, 1, 0)
);
Matrix projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
(float)Window.ClientBounds.Width/Window.ClientBounds.Height,
0.1f, 1000
);
explosion.SetCamera(view, projection);
this.Components.Add(explosion);
}
protected override void Update(GameTime gameTime)
{
life -= (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;
if (life < 0)
{
life = 2;
explosion.AddExplosion(new Explosion(new Vector3(), life));
explosion.AddExplosion(new Explosion(new Vector3(1, 0, 0), life));
}
base.Update(gameTime);
}
}
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using System.Collections.Generic;
public class ExplosionRenderer : Microsoft.Xna.Framework.DrawableGameComponent
{
private Effect effect;
private VertexDeclaration vertexDeclaration;
private VertexVelocity[] vertices;
private ContentManager content;
private static System.Random random = new System.Random();
private Matrix view;
private Matrix projection;
private List<Explosion> explosions = new List<Explosion>();
public ExplosionRenderer(Game game)
: base(game)
{
content = new ContentManager(game.Services);
}
public override void Initialize()
{
vertices = new VertexVelocity[30];
for (int i = 0; i < vertices.Length; i++)
{
vertices[i].Velocity = randomVector3()/10;
}
base.Initialize();
}
Vector3 randomVector3()
{
return new Vector3(
(float)(random.NextDouble() * 2 - 1),
(float)(random.NextDouble() * 2 - 1),
(float)(random.NextDouble() * 2 - 1)
);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = content.Load<Effect>("Content/ExplosionShader");
effect.Parameters["ExplosionTexture"].SetValue(
content.Load<Texture2D>("Content/explosion")
);
vertexDeclaration = new VertexDeclaration(
GraphicsDevice,
VertexVelocity.VertexElements
);
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
public override void Update(GameTime gameTime)
{
for (int i = 0; i < explosions.Count; i++)
{
Explosion explosion = explosions[i];
explosion.Update(gameTime);
explosions[i] = explosion;
}
explosions.RemoveAll(
delegate(Explosion explosion) { return explosion.Life < 0; }
);
}
public override void Draw(GameTime gameTime)
{
GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 50;
GraphicsDevice.RenderState.PointSpriteEnable = true;
GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = true;
GraphicsDevice.RenderState.SourceBlend = Blend.SourceAlpha;
GraphicsDevice.RenderState.DestinationBlend = Blend.One;
GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = false;
GraphicsDevice.VertexDeclaration = vertexDeclaration;
effect.Parameters["View"].SetValue(view);
effect.Parameters["Projection"].SetValue(projection);
foreach (Explosion explosion in explosions)
{ drawExplosion(explosion); }
GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = false;
GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = true;
}
private void drawExplosion(Explosion explosion)
{
effect.Parameters["Center"].SetValue(explosion.Center);
effect.Parameters["Age"].SetValue(explosion.Age);
effect.Parameters["StartLife"].SetValue(explosion.StartLife);
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexVelocity>(
PrimitiveType.PointList,
vertices,
0,
vertices.Length
);
pass.End();
}
effect.End();
}
public void SetCamera(Matrix view, Matrix projection)
{
this.view = view;
this.projection = projection;
}
public void AddExplosion(Explosion explosion)
{
this.explosions.Add(explosion);
}
}
public override void Update(GameTime gameTime)
{
foreach (Explosion explosion in explosions)
{ explosion.Update(gameTime); }
explosions.RemoveAll(
delegate(Explosion explosion) { return explosion.Life < 0; }
);
}
using Microsoft.Xna.Framework;
public class Explosion
{
private float life;
private float startLife;
public float Life { get { return life; } }
public float StartLife { get { return startLife; } }
public float Age { get { return startLife - life; } }
public Vector3 Center;
public Explosion(Vector3 center, float life)
{
this.Center = center;
this.life = life;
this.startLife = life;
}
public void Update(GameTime gameTime)
{
life -= (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;
}
}
[0回]