Maverick Project

今回はアルファトゥカバレッジをやります。 DirectX SDK (June 2010) のサンプルの Instancing10 からのネタです。
前回のネタと分けましたが、実際にやってみるとブレンドステートの AlphaToCoverageEnable を True にするだけというしょうもないオチになりました。あまりに簡単なのでアップするのをやめようかとも思いましたが、機能紹介という意味もあるのでアップします。しかし、今年最後のネタがこんなものになるとは．．．

アルファトゥカバレッジは、板ポリでモデリングされた柵のレンダリングなどで使用できます。おおざっぱに説明すると、マスキングによりくりぬき処理を行ったポリゴンを不透明部分に対してのみ陰面処理に対応しつつレンダリングします。

サンプル画像で説明します。サンプル画像では、３枚の板ポリを交差させて配置しています。画像の右側の板ポリの交差点付近を見てください。アルファトゥカバレッジを使用していない場合、３番目のサンプル画像のようにポリゴンの形で陰面処理が行われるため、期待通りの結果が得られません。また分かりずらいかもしれませんが、アルファトゥカバレッジと深度バッファを両方有効にした場合のみ正しくレンダリングされているのが確認できると思います。

アルファトゥカバレッジは、DirectX 9 でレンダーステートの設定でアルファテストを有効にした場合と同じ効果になります。
詳細は、ブレンディング機能の構成 (Direct3D 10)参照。

// ************************************************************ // 入出力パラメータの定義 // ************************************************************ // 頂点シェーダーの入力パラメータ struct VS_IN { float3 pos : POSITION; // 頂点座標 float3 normal : NORMAL; // 法線 float2 texel : TEXCOORD; // テクセル }; // 頂点シェーダーの出力パラメータ struct VS_OUT { float4 sv_pos : SV_POSITION; float3 normal : NORMAL; float2 texel : TEXCOORD0; }; // ************************************************************ // テクスチャーの宣言 // ************************************************************ Texture2D g_DecalMap : register( t0 ); // デカールマップ // サンプラーステート SamplerState g_Sampler : register( s0 ); // ************************************************************ // 定数バッファの宣言 // ************************************************************ // 定数バッファ０ cbuffer cbBuffer0 : register( b0 ) { column_major float4x4 g_matWVP : packoffset( c0 ); // ワールド × ビュー × 射影行列 ( 列優先 ) }; // ************************************************************ // シェーダーの実装 // ************************************************************ // 頂点シェーダー VS_OUT VS_Main( VS_IN In ) { VS_OUT Out; Out.sv_pos = mul( float4( In.pos, 1.0f ), g_matWVP ); Out.normal = In.normal; Out.texel = In.texel; return Out; } // ピクセルシェーダ float4 PS_Main( VS_OUT In ) : SV_TARGET { float4 Out; Out = g_DecalMap.Sample( g_Sampler, In.texel ); return Out; }

#include "../../USER/DX11User.h" #include "../../USER/D3D11User.h" #include "../../USER/DebugFontUser.h" // FBX SDK 用 #include "../../USER/MeshUser.h" #include "../../USER/FBXSDKMeshLoaderUser.h" // シェーダーオブジェクトを作成するとき、ファイルから読むか、メモリから読むかを切り替える #if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG) #define UNCOMPILED_SHADER // ファイルを読み込んでコンパイルする #else // コンパイル済み頂点シェーダー #include "../../USER/HLSL/AlphaToCoverage_VS_Main.h" // コンパイル済みハルシェーダー #include "../../USER/HLSL/AlphaToCoverage_PS_Main.h" #endif // 定数バッファの定義 typedef struct _CBUFFER0 { D3DXMATRIX g_matWVP; }CBUFFER0; // アプリケーション名 TCHAR* AppName = _T("DX11_Tutrial 169 Alpha To Coverage"); // Direct3D関連の自作クラス D3D11USER* g_pD3D11User = NULL; // デバッグ専用のテキスト描画する自作クラス CDebugFont* g_pDebugFontUser = NULL; // FBX メッシュローダー FBXSDK_MESHLOADER_USER* g_pMeshLoader = NULL; // メッシュオブジェクト BASE_MESH_USER* g_pMesh = NULL; // 頂点シェーダー ID3D11VertexShader* g_pVertexShader = NULL; // 入力レイアウト ID3D11InputLayout* g_pLayout = NULL; // ピクセルシェーダー ID3D11PixelShader* g_pPixelShader = NULL; // 定数バッファ ID3D11Buffer* g_pConstantBuffer = NULL; // シェーダーリソースビュー ID3D11ShaderResourceView* g_pSRView = NULL; // サンプラーステート ID3D11SamplerState* g_pSamplerState = NULL; // ラスタライザ ID3D11RasterizerState* g_pRasterState = NULL; // 平行光源の方向ベクトル D3DXVECTOR4 g_vecLight = D3DXVECTOR4( -0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.0f ); // Alpha To Coverage フラグ int g_AlphaToCoverageFlg = 1; // 深度バッファフラグ int g_ZBufferFlg = 1; // 節電モードの制御に使用する変数。 bool Activate = true; // ウィンドウがアクティブか bool StandBy = false; // スタンバイ状態か bool ScreenShot = false; // スクリーンショットを作成するかフラグ // リソースの初期化 HRESULT Init() { HRESULT hr = E_FAIL; // 頂点情報を取得する hr = g_pMeshLoader->LoadMeshData( _T("Res/object.fbx"), &g_pMesh ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; // 頂点シェーダーを作成する D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] = { { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }, { "NORMAL", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 12, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }, { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, 24, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 }, }; #ifndef UNCOMPILED_SHADER hr = g_pD3D11User->CreateVertexShaderFromMemory( &g_pVertexShader, g_VS_Main, sizeof( g_VS_Main ), &g_pLayout, layout, _countof( layout ) ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; #else hr = g_pD3D11User->CreateVertexShaderFromFile( &g_pVertexShader, _T("../../USER/HLSL/AlphaToCoverage.hlsl"), "VS_Main", "vs_4_0", &g_pLayout, layout, _countof( layout ) ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; #endif // ピクセルシェーダーを作成する #ifndef UNCOMPILED_SHADER hr = g_pD3D11User->CreatePixelShaderFromMemory( &g_pPixelShader, g_PS_Main, sizeof( g_PS_Main ) ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; #else hr = g_pD3D11User->CreatePixelShaderFromFile( &g_pPixelShader, _T("../../USER/HLSL/AlphaToCoverage.hlsl"), "PS_Main", "ps_4_0" ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; #endif // 定数バッファを作成する hr = g_pD3D11User->CreateConstantBuffer( &g_pConstantBuffer, NULL, sizeof( CBUFFER0 ), D3D11_CPU_ACCESS_WRITE ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; // サンプラーステートの設定 D3D11_SAMPLER_DESC samplerDesc; samplerDesc.Filter = D3D11_FILTER_ANISOTROPIC; // サンプリング時に使用するフィルタ。ここでは異方性フィルターを使用する。 samplerDesc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP; // 0 ～ 1 の範囲外にある u テクスチャー座標の描画方法 samplerDesc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP; // 0 ～ 1 の範囲外にある v テクスチャー座標 samplerDesc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP; // 0 ～ 1 の範囲外にある w テクスチャー座標 samplerDesc.MipLODBias = 0; // 計算されたミップマップレベルからのバイアス samplerDesc.MaxAnisotropy = 16; // サンプリングに異方性補間を使用している場合の限界値。有効な値は 1 ～ 16 。 samplerDesc.ComparisonFunc = D3D11_COMPARISON_ALWAYS; // 比較オプション。 ::CopyMemory( samplerDesc.BorderColor, &D3DXVECTOR4( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f ), sizeof( D3DXVECTOR4 ) ); // 境界色 samplerDesc.MinLOD = 0; // アクセス可能なミップマップの下限値 samplerDesc.MaxLOD = D3D11_FLOAT32_MAX; // アクセス可能なミップマップの上限値 hr = g_pD3D11User->m_D3DDevice->CreateSamplerState( &samplerDesc, &g_pSamplerState ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; // ラスタライザを設定 D3D11_RASTERIZER_DESC rsState; rsState.FillMode = D3D11_FILL_SOLID; rsState.CullMode = D3D11_CULL_NONE; // ポリゴンを両面描画 rsState.FrontCounterClockwise = TRUE; rsState.DepthBias = 0; rsState.DepthBiasClamp = 0; rsState.SlopeScaledDepthBias = 0; rsState.DepthClipEnable = TRUE; rsState.ScissorEnable = FALSE; rsState.MultisampleEnable = FALSE; rsState.AntialiasedLineEnable = FALSE; hr = g_pD3D11User->m_D3DDevice->CreateRasterizerState( &rsState, &g_pRasterState ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; hr = S_OK; EXIT: return hr; } // メモリ開放 void Invalidate() { SAFE_DELETE( g_pMesh ); SAFE_DELETE( g_pMeshLoader ); SAFE_RELEASE( g_pRasterState ); SAFE_RELEASE( g_pSamplerState ); SAFE_RELEASE( g_pConstantBuffer ); SAFE_RELEASE( g_pPixelShader ); SAFE_RELEASE( g_pLayout ); SAFE_RELEASE( g_pVertexShader ); SAFE_DELETE( g_pDebugFontUser ); SAFE_DELETE( g_pD3D11User ); } // 描画処理 HRESULT Render() { HRESULT hr = E_FAIL; D3DXMATRIX matTranslation, matWorld, matInv, matView, matProj, matWVP; D3DXVECTOR4 v; CBUFFER0* cbuffer0; D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource; float ClearColor[4] = { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f }; // バックバッファをクリア g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->ClearRenderTargetView( g_pD3D11User->m_RenderTargetView, ClearColor ); // 深度バッファをクリア if( g_pD3D11User->m_DepthStencilView ) g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->ClearDepthStencilView( g_pD3D11User->m_DepthStencilView, D3D11_CLEAR_DEPTH | D3D11_CLEAR_STENCIL, 1.0f, 0 ); // 頂点シェーダーをデバイスに設定する。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->VSSetShader( g_pVertexShader, NULL, 0 ); // ハルシェーダーを無効にする。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->HSSetShader( NULL, NULL, 0 ); // ドメインシェーダーを無効にする g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->DSSetShader( NULL, NULL, 0 ); // ジオメトリシェーダーを無効にする。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->GSSetShader( NULL, NULL, 0 ); // ピクセルシェーダーをデバイスに設定する。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetShader( g_pPixelShader, NULL, 0 ); // コンピュートシェーダーを無効にする。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->CSSetShader( NULL, NULL, 0 ); // 両面ポリゴン描画 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->RSSetState( g_pRasterState ); // 深度ステンシルステートを作成する ID3D11DepthStencilState* pDepthStencilState = NULL; D3D11_DEPTH_STENCIL_DESC ddsDesc; ::ZeroMemory( &ddsDesc, sizeof( ddsDesc ) ); ddsDesc.DepthWriteMask = D3D11_DEPTH_WRITE_MASK_ALL; ddsDesc.DepthFunc = D3D11_COMPARISON_LESS; ddsDesc.StencilEnable = FALSE; // ZBuffer を設定 ddsDesc.DepthEnable = g_ZBufferFlg; hr = g_pD3D11User->m_D3DDevice->CreateDepthStencilState( &ddsDesc, &pDepthStencilState ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->OMSetDepthStencilState( pDepthStencilState, 0 ); // 線形合成でブレンドステートを設定 D3D11_RENDER_TARGET_BLEND_DESC BlendDesc; BlendDesc = g_pD3D11User->GetAlignmentBlendDesc(); g_pD3D11User->SetBlendState( &BlendDesc, 1, g_AlphaToCoverageFlg ); // ビュー行列 D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &D3DXVECTOR3( 0.0f, 0.0f, -6.5f ), &D3DXVECTOR3( 0.0f, 0.0f, 0.0f ), &D3DXVECTOR3( 0.0f, 1.0f, 0.0f ) ); // 射影行列 D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI / 2.0f, 4.0f / 3.0f, 1.0f, 200.0f ); // 定数バッファにセット { hr = g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->Map( g_pConstantBuffer, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedResource ); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; cbuffer0 = reinterpret_cast <CBUFFER0*>(mappedResource.pData); // ジオメトリ処理用の行列 D3DXMatrixTranslation( &matTranslation, 0.0f, 0.0f, 0.0f ); matWorld = matTranslation; matWVP = matWorld * matView * matProj; // シェーダー内では列優先にしているので転置行列を作成する。 D3DXMatrixTranspose( &cbuffer0->g_matWVP, &matWVP ); g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->Unmap( g_pConstantBuffer, 0 ); } // レイアウト設定 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetInputLayout( g_pLayout ); // メッシュの描画方式を設定する g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetPrimitiveTopology( D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST ); // 頂点バッファ設定 UINT stride = sizeof( MESH_USER::VERTEX_USER ); UINT offset = 0; g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetVertexBuffers( 0, 1, &g_pMesh->MeshUser[0].VertexBuffer, &stride, &offset ); // インデックスバッファ設定 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->IASetIndexBuffer( g_pMesh->MeshUser[0].IndexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0 ); // 頂点シェーダーに定数バッファを設定する。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->VSSetConstantBuffers( 0, 1, &g_pConstantBuffer ); // ピクセルシェーダーに定数バッファを設定する。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetConstantBuffers( 0, 1, &g_pConstantBuffer ); // ピクセルシェーダーにテクスチャーを設定する。 ID3D11ShaderResourceView* pSRV = NULL; g_pMesh->MeshUser[0].GetTexture( _T("DiffuseColor"), &pSRV ); g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetShaderResources( 0, 1, &pSRV ); // ピクセルシェーダーにサンプラーステートを設定する。 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->PSSetSamplers( 0, 1, &g_pSamplerState ); // 描画 g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext->DrawIndexed( g_pMesh->MeshUser[0].IndexesCount, 0, 0 ); if( g_pDebugFontUser ) { // デバッグ専用フォント描画 g_pDebugFontUser->RenderFPS( g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext, 0, 0 ); switch( g_AlphaToCoverageFlg ) { case 1: g_pDebugFontUser->RenderDebugText( g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext, "Alpha To Coverage:On", 0, 0.08f ); break; case 0: g_pDebugFontUser->RenderDebugText( g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext, "Alpha To Coverage:Off", 0, 0.08f ); break; } switch( g_ZBufferFlg ) { case 1: g_pDebugFontUser->RenderDebugText( g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext, "ZBuffere:On", 0, 0.16f ); break; case 0: g_pDebugFontUser->RenderDebugText( g_pD3D11User->m_D3DDeviceContext, "ZBuffer:Off", 0, 0.16f ); break; } } // レンダリングされたイメージをユーザーに表示。 hr = g_pD3D11User->m_SwapChain->Present( 0, 0 ); if( ScreenShot ) { // スクリーンショット作成 g_pD3D11User->CreateScreenShot(); ScreenShot = false; } EXIT: SAFE_RELEASE( pDepthStencilState ); return hr; } // 節電処理および描画処理 HRESULT PowerSavingAndRender() { HRESULT hr = E_FAIL; switch( StandBy ) { // スタンバイモード case true: // テストのみ行い、描画処理は行わない。 hr = g_pD3D11User->m_SwapChain->Present( 0, DXGI_PRESENT_TEST ); switch( hr ) { // いまだスタンバイ中。。。 case DXGI_STATUS_OCCLUDED: // 電源管理によるスリープ状態の場合ここにくる。 // フルスクリーンモード時にスクリーンセーバーが起動時した場合は、表示モードが強制的にウィンドウモードに変更されるためここにこない。 goto EXIT; break; case S_OK: // フルスクリーンモード時にスクリーンセーバーが起動時した場合は表示モードが強制的にウィンドウモードに変更される。 // ウィンドウモードの場合スタンバイから復帰してしまうため、ウィンドウがアクティブになったときに復帰するようにする。 if( Activate == true ) { // たまにウィンドウが表示されないときがあるので表示するようにする ::ShowWindow( g_pD3D11User->m_hWnd, SW_SHOW ); StandBy = false; } break; default: goto EXIT; break; } break; // スタンバイモードでない case false: // 描画処理 hr = Render(); if( FAILED( hr ) ) goto EXIT; switch( hr ) { case DXGI_STATUS_OCCLUDED: // スタンバイモードへ移行 // フルスクリーンモード時のスクリーンセーバー起動時、 // スリープ状態に移行した時に発生する。 StandBy = true; goto EXIT; break; case S_OK: break; default: goto EXIT; break; } break; } hr = S_OK; EXIT: return hr; } // ウィンドウプロシージャ LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hWnd, UINT msg, UINT wParam, LONG lParam ) { switch( msg ) { case WM_KEYUP: // アプリ終了 switch( wParam ) { case VK_ESCAPE: ::DestroyWindow( hWnd ); break; // F2キーを押すと、ウィンドウモードを切り替える。 // 自動的にウィンドウモードを切り替える機能もあるが、ウィンドウスタイルを自由に変更するために自分で実装することにした。 case VK_F2: g_pD3D11User->ChangeWindowMode(); break; // スクリーンショットを作成する case VK_SNAPSHOT: ScreenShot = true; break; case 'A': g_AlphaToCoverageFlg = 1 - g_AlphaToCoverageFlg; break; case 'Z': g_ZBufferFlg = 1 - g_ZBufferFlg; break; } break; case WM_ACTIVATE: Activate = true; break; // フルスクリーンからウィンドウモードに切り替えるとき WM_SIZE イベントが発生せず、結果的に IDXGISwapChain::ResizeBuffers がコールされない。 // 環境にもよるようだが、画面上に何も表示されない現象が発生する可能性があるので // D3D11USER::ChangeWindowModeOptimization() は D3D11USER::ChangeWindowMode() 内でコールするように修正し、ここでの処理は無効にする // case WM_SIZE: // g_pD3D11User->ChangeWindowModeOptimization(); // break; case WM_DESTROY: Invalidate(); ::PostQuitMessage(0); break; default: return ::DefWindowProc( hWnd, msg, wParam, lParam ); } return 0L; } // メイン関数 int APIENTRY _tWinMain( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE /*hPrevInstance*/, LPTSTR /*lpCmpLine*/, INT /*nCmdShow*/ ) { HRESULT hr = E_FAIL; MSG msg; ::ZeroMemory(&msg, sizeof(MSG)); // メモリリーク検出 _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF | _CRTDBG_CHECK_EVERY_1024_DF); // 表示モードを記述するための構造体。 DXGI_MODE_DESC sd; // Direct3D 関連自作クラスのインスタンスを作成 g_pD3D11User = new D3D11USER(); // ディスプレイモード一覧を取得する。 // 取得した値はクラス内部に保持される。 hr = g_pD3D11User->GetDisplayMode(); if( FAILED( hr ) ) { ::MessageBox( NULL, _T("ディスプレイモード取得エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK ); goto EXIT; } // とりあえず最初に見つかったディスプレイモードを選択する CopyMemory( &sd, &g_pD3D11User->m_DisplayModeDesc[0], sizeof( DXGI_MODE_DESC ) ); // ウィンドウの作成およびDirect3D の初期化 hr = g_pD3D11User->InitD3D11( AppName, hInstance, WndProc, &sd, TRUE, TRUE, TRUE, TRUE ); if( FAILED( hr ) ) { ::MessageBox( NULL, _T("Direct3D 11.0 初期化エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK ); goto EXIT; } // デバッグ専用フォント出力クラスの作成処理 // デバックコンパイル時のみ使用する #if defined(DEBUG) || defined(_DEBUG) g_pDebugFontUser = new CDebugFont(); hr = g_pDebugFontUser->Create( g_pD3D11User->m_D3DDevice, 0.015f, 0.04f ); if( FAILED( hr ) ) { ::MessageBox( NULL, _T("デバックフォントクラス初期化エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK ); goto EXIT; } #endif // 自作のメッシュローダーの初期化 g_pMeshLoader = new FBXSDK_MESHLOADER_USER(); g_pMeshLoader->Initialize( g_pD3D11User->m_D3DDevice ); // リソースの初期化 hr = Init(); if( FAILED( hr ) ) { ::MessageBox( NULL, _T("リソース初期化エラー"), _T("初期化エラー"), MB_OK ); goto EXIT; } ::ShowWindow(g_pD3D11User->m_hWnd, SW_SHOW); ::UpdateWindow(g_pD3D11User->m_hWnd); // メッセージループ do { if( ::PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) ) { ::TranslateMessage(&msg); ::DispatchMessage(&msg); } else { hr = PowerSavingAndRender(); if( FAILED( hr ) ) ::DestroyWindow( g_pD3D11User->m_hWnd ); } }while( msg.message != WM_QUIT ); EXIT: if( g_pD3D11User && g_pD3D11User->m_hWnd ) ::DestroyWindow( g_pD3D11User->m_hWnd ); ::UnregisterClass( AppName, hInstance ); return msg.wParam; }

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