カテゴリー別アーカイブ: Direct3D

Creators Update以降のDirect3D12の更新やXbox One Xのフィーチャーに関する記事

先日,Windows 10 Fall Creatorsがリリースされビルド1709向けの新しいDirect3D12 APIが加わりました.

Direct3D12の新機能のリリースノート
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt748631(v=vs.85).aspx

今回加わった新機能のほかに,1つ前の大型アップデートであるCreators Updateなどで加わった新機能の一部についてDirectX Developer Blogで紹介されています.Xbox One Xの話題が少し序文で触れられているので,これらの機能はその開発でも役に立つのかもしれません.

Announcing new DirectX 12 features
https://blogs.msdn.microsoft.com/directx/2017/11/07/announcing-new-directx-12-features/

Fall Creators Updateでの更新では,Direct3D12がCPUにとって低遅延なAPIになったことで,CPUはGPUにコマンドを送ったらハードウェア(GPU)上で何が起きているか把握するのが難しくなりました.特にGPUクラッシュなどは原因の追及が難しくなっています.

改善された機能については,データとコマンドの観点で新しいAPIが紹介されています.

  • ID3D12Device3::OpenExistingHeapFromAddress
  • ID3D12GraphicsCommandList2::WriteBufferImmediat

Id3d12device3::OpenExistingHeapFromAddress
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt813612(v=vs.85).aspx

ID3D12GraphicsCommandList2::WriteBufferImmediate method
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt844818(v=vs.85).aspx

データに関しては,リソースメモリに対してアクセスできるID3D12Device3::OpenExistingHeapFromAddressという関数が追加されたようですね.これを使うと診断用のDescriptor Heapが取れるようで,システムメモリ上に作られるようなのでGPUのクラッシュやデバイスロスト時でも見ることができるようですね.

コマンドという観点でいうとID3D12GraphicsCommandList2::WriteBufferImmediate をCPUから送られたコマンドが実行されたかどうかや実行中かというところがわかるマーカーを打てるようになったようですね.これはクラッシュ時でも取れるようなので,実際にクラッシュしたコマンドを把握するのに便利なようです.

Creators Updateで追加されたものに関しては,以下の2つについて紹介されています.

  • Depth Bounds Testing
  • Programmable MSAA

Depth Bounds Testingはピクセルがカメラからどれだけ離れているかテストする機能であまりに遠すぎるものは破棄するなどができるようになります(設定できる値はmin,maxなので一定の範囲より手前のものも設定はできます).この機能自体は,昔からGPUで備わっていましたが,Direct3D12の初期段階ではAPIがなかったため使えませんでした(過去の世代では使えていました).

Depth Bounds Testingに関しては,GitHubでサンプルが公開されています.

サンプル
https://github.com/Microsoft/DirectX-Graphics-Samples

Programmable MSAAではアンチエイリアス処理の制御をより柔軟にするためにサブピクセルの動作を指定するような命令が加わったようで,フレームごとにずらすことでTemporal AAなどの悪い影響を防ぐようなことにつかえるようですね.

APIとしてはID3D12GraphicsCommandList1::SetSamplePositionsに対応するようです.

ID3D12GraphicsCommandList1::SetSamplePositions method
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt492660(v=vs.85).aspx

Direct3D12 OpenEXR読み込みサンプルを追加しました

ArticlesにDirect3D12 でOpenEXRの画像を直接読み込むサンプルを追加しました.

以前の記事でDDSの読み込みをやったので通常はDDSがあれば足りるのですが,ツールなどで直接開きたいなどの時のために直接のロード処理を書きました.

次回のDirect3D12ネタはいったんテクスチャを離れる予定ですが,このネタに関しては将来的にHDRディスプレイ上でHDRフォーマットのテクスチャを表示するようなネタに昇華していく予定です.

DirectXTex : OpenEXRのテクスチャへの読み込み

CppCon 2017 : Design Patterns for Low-Level Real-Time Rendering

CppCon 2017でDesign Patterns for Low-Level Real-Time Renderingというセッションがあったようですね.

Design Patterns for Low-Level Real-Time Rendering(スライドアリ)
https://cppcon2017.sched.com/event/BgtO?iframe=no

Vulkan, Direct3D 12, Metalといった並列処理対応グラフィックスAPIにおいて

  • メモリ管理
  • コマンドリスト
  • Descriptors
  • リングバッファ
  • 並列コマンドレコーディング
  • GPU処理の並列化とメモリのスケジューリング

などの話題がメインのようです.

参考文献などを見ているとやはりGDC 2017のEA DICEのFrameGraphの影響は大きそうですね.

AMD GPU Services (AGS) library 5.1リリース

AMD GPU Services (AGS) library 5.1が公開になっています.

https://github.com/GPUOpen-LibrariesAndSDKs/AGS_SDK

このライブラリはグラフィックスAPIがサポートしないAMD GPUの各種機能を使えるようにするSDKですが,5.1では

  • Radeon GPU Profiler,VS 2017対応
  • DX12対応
  • FreeSync 2 HDRディスプレイ対応
  • wave-level shader intrinsicsの追加

UE4やUnityなどを使用している開発者にもメリットがあるようですね.

Shader Model 6 Wave Intrinsicsサンプル

Shader Model 6 Wave Intrinsics サンプルを起動してみました.

https://github.com/Microsoft/DirectX-Graphics-Samples/tree/master/Samples/Desktop/D3D12SM6WaveIntrinsics

このサンプルでは,付属のCompileShader_SM6.batでシェーダをdxc.exe(HLSL 6.0用シェーダコンパイラ)でシェーダをコンパイルする必要があります.

Visual Studio 2017と10.0.15063.0のWindows 10 SDKがインストールされていれば下記にコンパイラがあると思います.

C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\bin\10.0.15063.0\x86\dxc.exe

ビルドを実行すると1~9までのレンダリングモードがあります.これでWave(NVIDIAならWarp, AMDならWavefront)やLane(Wave内の1スレッド)の処理を可視化します.

WaveやLaneなどの用語を再確認したい方は下記の記事のTerminologyを参照ください.

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt733232(v=vs.85).aspx

今回はすべての処理がピクセルシェーダで実装されています.

今回,GeForece GTX 1080で実行していますがWave内のLaneの数はGPUベンダーごとに違うのでAMDでは違う結果になると思います.

1.通常の描画

これがまず基本になります.Wave処理ありません.

2.Color Pixels by lane indices

これはカラー塗ってるピクセルのところをLaneのインデックスを表示しています.0~Wave数までのグラデーションになっているます.Wave内のLaneの割り当てられ方がわかります.

3.Show first lane (white dot) in each wave.

これは,Waveの単位の中で最初のLaneを白ピクセルで表示ています.

4.Show first(white dot)  and last(red dot) lanes in each wave.

これは前述のWaveの最初のLaneが白,最後とのLaneが赤で表示しています.

5.Color Pixels by active lane ratio (white = 100%; black = 0%)

カラーピクセルのあActive Laneの比率の可視化です.白が100%で黒が0%です.

6.Broadcast the color of the first active lane to the wave

これは,実行されてる最初のActive Laneの色をWave内のほかのLaneにブロードキャストしてその色を出力しています.

7.Average the color in a wave.

Wave内のLaneの色の平均を出しています.

8.Color pixels by prefix sum of distance between current and first lane.

これは,シェーダを見た感じでは現在のピクセルの座標値とWaveの最初のLaneの距離を取りその値をWavePrefixSumでLane内のすべての値で和をとっています.そのあとに,Wave内のActive Laneを取得して割って色を出しています.

9.Color pixels by their quad id

これ以前は,Wave単位で処理してましたがここでは2×2のLaneのQuad単位の処理を行っています.この処理では,Quad内の左上,右上,左下,右下と位置によって出力色を変えて出しています.

Direct3D12のサンプルにCreators Updateの新機能のサンプルが追加

Direct3D12のサンプルにCreators Updateの新機能のサンプルが追加されています.

https://github.com/Microsoft/DirectX-Graphics-Samples

今回追加されているのは,

  • D3D12 Depth Bounds Test
  • Shader Model 6 Wave Intrinsics

の2つです.

Depth Bounds Testに関しては,以前の世代のAPIではGPUで使用できた機能ではありますが,Direct3D12で使用可能になった機能です.

Shader Model 6 Wave IntrinsicsはShader Model 6.0の新機能Wave Intrinsicsの使い方のサンプルです.Wave IntrinsicsはCompute ShaderやPixel Shaderでスレッドグループ共有メモリなどを使用せずにほかのシェーダスレッドと値の交換などができる機能です(Pixel Shaderではもともと使用できませんでしたが).

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt733232(v=vs.85).aspx

Wave IntrinsicsはもともとはGPUベンダーの拡張やCUDAなどで使用できていましたが,HLSL 6.0より標準機能になります.

Windows 10 Creators Updateで追加されたディスプレイ輝度,色空間の取得プログラム

CEDECの時にWindows 10 Creators Updateでディスプレイの輝度や色空間などの情報がとれるようになったという話題をしましが,起動するとその情報をコマンドラインに表示するだけのサンプルを公開します.

https://github.com/shaderjp/DisplaySpecCheck

※ビルド済み実行ファイルも添付しているので試すだけならexeあればOKです..

パネルディスカッションでは,HDR10対応(BT.2020)環境の話題がメインでしたが,このプログラム自体はSDRのモニタでも使用可能です.このスクリーンショットの例で使用したディスプレイはDellのSDRの4KモニタP2715Q です。

今回のサンプルはDXGI_OUTPUT_DESC1構造体より取得した情報を表示しています.

DXGI_OUTPUT_DESC1
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt825228(v=vs.85).aspx

HDR10かどうかを判断する場合,DXGI_OUTPUT_DESC1のメンバのColorSpaceをチェックします.これが709から2020になっているとHDR10の出力ができます.

輝度値は,MaxLuminance、MinLuminance、MaxFullFrameLuminanceあたりですが,単位はnitsです.SDRの際の表示は手元のいくつかのディスプレイで試しましたが最小0.5, 最大270を出すものが多くあてになるかは不明です.

このサンプルでは,DXGIやスワップチェーンの初期化をやっていますが,自分ですでに生成済み環境であればGetDisplayInformation関数だけ持ってきてIDXGISwapChain4を入れればOKです.

SIGGRAPH 2017コース Physically Based Shading in Theory and Practiceの資料が公開開始

SIGGRAPH 2017コース Physically Based Shading in Theory and Practiceの資料が公開開始になっています(この記事執筆時点ではすべてが公開されているわけではありません).

SIGGRAPH 2017 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice
http://blog.selfshadow.com/publications/s2017-shading-course/

今年のセッションは以下の6つのセッションですね.

  • Real-Time Line- and Disk-Light Shading (Eric Heitz and Stephen Hill)
  • Physically Based Shading at DreamWorks Animation (Feng Xie and Jon Lanz)
  • Volumetric Skin and Fabric Shading at Framestore (Nathan Walster)
  • Practical Multilayered Materials in Call of Duty: Infinite Warfare (Michał Drobot)
  • Pixar’s Foundation for Materials: PxrSurface and PxrMarschnerHair (Christophe Hery and Junyi Ling)
  • Revisiting Physically Based Shading at Imageworks (Christopher Kulla and Alejandro Conty)