Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004)
シェーダーモデル 2.0
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Microsoft Visual Studio .NET 2003 Microsoft DirectX 9.0 SDK (December 2004) シェーダーモデル 2.0 |
| ■爆発ブラー | Prev Top Next |
今回は、爆発ブラーをやります。正式な名称(あるのか)は不明なので自分で命名しました(笑)。スクリーン上の任意の点を中心とし、そこから放射状にブラー処理を行います。 爆発が発生したときの衝撃を表現したり、フォーカスを当てたり、画面の切り替えを行ったりと、さまざまな用途があります。いろんなゲームで使用されている割りとメジャーなエフェクトでしょう。
ここではスクリーンの中心をブラーの中心位置としています。ここから放射状にブラー処理を行っています。中心位置に近いほどブラーが弱くなり、
遠くなるほどブラーが強く発生します。
処理のイメージです。
１．レンダリングするピクセル ← 爆発の中心 のベクトルを計算し、ベクトルの長さが１テクセルとなるベクトルを計算します。
２．レンダリングするピクセルを中心とし、１で計算したベクトルの方向にあるピクセルを合成し、ブラー処理を行う。
以上です。
ではソースを見ていきます。
---ShockBlur1.fx---
float2 m_CenterTexel; //ブラーの中心のテクセル座標
float m_BlurPower; //ぼけ強度(0.0f でボケなし)
float m_TU; //X方向の隣のテクセル位置
float m_TV; //Y方向の隣のテクセル位置
sampler s0 : register(s0); //バックバッファのイメージ
struct VS_OUTPUT
{
float4 Pos : POSITION;
float2 Tex : TEXCOORD0;
};
VS_OUTPUT VS( float4 Pos : POSITION,
float2 Tex : TEXCOORD0 )
{
VS_OUTPUT Out;
Out.Pos = Pos;
Out.Tex = Tex;
return Out;
}
float4 PS( VS_OUTPUT In ) : COLOR0
{
float4 Color[10];
//ブラーの中心位置 ← 現在のテクセル位置
float2 dir = m_CenterTexel - In.Tex;
//距離を計算する
float len = length( dir );
//方向ベクトルの正規化し、１テクセル分の長さとなる方向ベクトルを計算する
dir = normalize( dir ) * float2( m_TU, m_TV );
//m_BlurPower でボケ具合を調整する
//距離を積算することにより、爆発の中心位置に近いほどブラーの影響が小さくなるようにする
dir *= m_BlurPower * len;
//合成する
Color[0] = tex2D( s0, In.Tex ) * 0.19f;
Color[1] = tex2D( s0, In.Tex + dir ) * 0.17f;
Color[2] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 2.0f ) * 0.15f;
Color[3] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 3.0f ) * 0.13f;
Color[4] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 4.0f ) * 0.11f;
Color[5] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 5.0f ) * 0.09f;
Color[6] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 6.0f ) * 0.07f;
Color[7] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 7.0f ) * 0.05f;
Color[8] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 8.0f ) * 0.03f;
Color[9] = tex2D( s0, In.Tex + dir * 9.0f ) * 0.01f;
return Color[0] + Color[1] + Color[2] + Color[3] + Color[4] + Color[5] + Color[6] + Color[7] + Color[8] + Color[9];
}
technique TShader
{
pass P0
{
VertexShader = compile vs_1_1 VS();
PixelShader = compile ps_2_0 PS();
}
}
これまでのブラー処理は、参照するピクセル位置が、上下左右だったのに対し、 今回はレンダリングするピクセル ← 爆発の中心 の方向にあるピクセル位置を参照します。
---ShockBlur.h---
//D3D2DSQUAREはスクリーン全体をおおう2Dオブジェクト(表面化散乱(Subsurface Scattering) ページ参照)
class SHOCKBLUR1 : public D3D2DSQUARE
{
private:
LPD3DXEFFECT m_pEffect;
D3DXHANDLE m_pTechnique, m_pCenterTexel, m_pTU, m_pTV, m_pBlurPower;
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice;
public:
SHOCKBLUR1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters );
SHOCKBLUR1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, UINT Width, UINT Height );
~SHOCKBLUR1();
void Invalidate();
void Restore();
HRESULT Load();
void SetCenterTexel( float TU, float TV );
void SetBlurPower( float BlurPoswer );
void Render();
BOOL IsOK();
LPD3DXEFFECT GetEffect(){ return m_pEffect; };
};
---ShockBlur.cpp---
SHOCKBLUR1::SHOCKBLUR1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, D3DPRESENT_PARAMETERS* pd3dParameters ) : D3D2DSQUARE( pd3dDevice, pd3dParameters )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
m_pEffect = NULL;
}
SHOCKBLUR1::SHOCKBLUR1( LPDIRECT3DDEVICE9 pd3dDevice, UINT Width, UINT Height ) : D3D2DSQUARE( pd3dDevice, Width, Height )
{
m_pd3dDevice = pd3dDevice;
m_pEffect = NULL;
}
SHOCKBLUR1::~SHOCKBLUR1()
{
//SafeReleaseは関数ではなくマクロ
//#define SafeRelease(x) { if(x) { (x)->Release(); (x)=NULL; } }
SafeRelease( m_pEffect );
}
void SHOCKBLUR1::Invalidate()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnLostDevice();
}
void SHOCKBLUR1::Restore()
{
if( m_pEffect )
m_pEffect->OnResetDevice();
}
HRESULT SHOCKBLUR1::Load()
{
D3DCAPS9 caps;
HRESULT hr;
m_pd3dDevice->GetDeviceCaps( &caps );
if( caps.VertexShaderVersion >= D3DVS_VERSION( 1, 1 ) && caps.PixelShaderVersion >= D3DPS_VERSION( 2, 0 ) )
{
hr = D3D2DSQUARE::Load();
if( FAILED( hr ) )
return -1;
//シェーダーの初期化
LPD3DXBUFFER pErr = NULL;
hr = D3DXCreateEffectFromFile( m_pd3dDevice, _T("ShockBlur1.fx"), NULL, NULL, 0, NULL, &m_pEffect, &pErr );
if( FAILED( hr ) )
return -2;
m_pTechnique = m_pEffect->GetTechniqueByName( "TShader" );
m_pCenterTexel = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_CenterTexel" );
m_pTU = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_TU" );
m_pTV = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_TV" );
m_pBlurPower = m_pEffect->GetParameterByName( NULL, "m_BlurPower" );
//１テクセルの大きさをセット
float TU = 1.0f / D3D2DSQUARE::GetWidth();
float TV = 1.0f / D3D2DSQUARE::GetHeight();
m_pEffect->SetFloat( m_pTU, TU );
m_pEffect->SetFloat( m_pTV, TV );
m_pEffect->SetTechnique( m_pTechnique );
}
else
{
return -3;
}
return S_OK;
}
//爆発の中心位置を設定する
void SHOCKBLUR1::SetCenterTexel( float TU, float TV )
{
if( m_pEffect )
{
D3DXVECTOR2 Texel = D3DXVECTOR2( TU, TV );
m_pEffect->SetValue( m_pCenterTexel, &Texel, sizeof( D3DXVECTOR2 ) );
}
}
//ブラー具合を設定する
void SHOCKBLUR1::SetBlurPower( float BlurPower )
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->SetFloat( m_pBlurPower, BlurPower );
}
}
void SHOCKBLUR1::Render()
{
if( m_pEffect )
{
m_pEffect->Begin( NULL, 0 );
m_pEffect->BeginPass( 0 );
D3D2DSQUARE::Render();
m_pEffect->EndPass();
m_pEffect->End();
}
}
BOOL SHOCKBLUR1::IsOK()
{
if( m_pEffect == NULL )
return FALSE;
return TRUE;
}
爆発ブラーの制御クラスです。
---Main.cpp---
LPDIRECT3DDEVICE9 m_pd3dDevice = NULL;
D3DPRESENT_PARAMETERS m_d3dParameters;
//シーンのメッシュ
//DirectX SDK(December 2004) に添付されているDXUTMesh.cppファイルにあるヘルパークラス群
CDXUTMesh* m_pMeshBack = NULL;
CDXUTMesh* m_pMeshTiger = NULL;
//レンダーターゲットサーフェイス
LPDIRECT3DTEXTURE9 m_pFullScreenTexture[2];
LPDIRECT3DSURFACE9 m_pFullScreenSurface[2];
//サーフェイスへのレンダリングのプロセスを汎用化するためのサーフェイス
LPD3DXRENDERTOSURFACE m_pRenderToSurface;
//ランバート拡散照明クラスの宣言
//なおこのサンプルではLAMBER1クラスを使用してメッシュをレンダリングする
//爆発ブラー処理で必須なクラスではないので注意
LAMBERT1* m_pLambert1 = NULL;
//爆発ブラークラスの宣言
SHOCKBLUR1* m_pShockBlur1 = NULL;
UINT nWidth = 1024;
UINT nHeight = 768;
//太陽の位置ベクトル
D3DXVECTOR4 LightPos = D3DXVECTOR4( 72.0f, 100.0f, 620.0f, 0.0f );
//平行光源の光の方向ベクトル
D3DXVECTOR4 LightDir;
//視点の位置ベクトル
D3DXVECTOR4 EyePos = D3DXVECTOR4( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f );
bool RenderOK = false;
int APIENTRY WinMain( HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE /*hPrevInstance*/,
LPSTR /*lpCmpLine*/,
INT /*nCmdShow*/)
{
char* AppName = "Tutrial";
MSG msg;
ZeroMemory(&msg, sizeof(MSG));
HWND hWnd = NULL;
WNDCLASSEX wc;
wc.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
wc.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW;
wc.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;
wc.cbClsExtra = 0;
wc.cbWndExtra = sizeof(DWORD);
wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wc.hIcon = NULL;
wc.hIconSm = NULL;
wc.lpszMenuName = NULL;
wc.lpszClassName = AppName;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject( BLACK_BRUSH );
wc.hInstance = hInstance;
::RegisterClassEx(&wc);
//****************************************************************
//ここでウィンドウの作成処理
//****************************************************************
//****************************************************************
//ここでDirect3Dの初期化を行う。
//****************************************************************
//メッシュのロード
m_pMeshBack = new CDXUTMesh();
m_pMeshBack->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\01.x") );
m_pMeshBack->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1 );
m_pMeshTiger = new CDXUTMesh();
m_pMeshTiger->Create( m_pd3dDevice, _T("res\\tiger.x") );
m_pMeshTiger->SetFVF( m_pd3dDevice, D3DFVF_XYZ | D3DFVF_NORMAL | D3DFVF_TEX1 );
//ランバート拡散照明クラスの初期化
m_pLambert1 = new LAMBERT1( m_pd3dDevice );
m_pLambert1->Load();
//爆発ブラーの初期化
m_pShockBlur1 = new SHOCKBLUR1( m_pd3dDevice, &m_d3dParameters );
m_pShockBlur1->Load();
//爆発の中心位置をテクスチャー座標系で設定。とりあえず中心に固定。
m_pShockBlur1->SetCenterTexel( 0.5f, 0.5f );
//平行光源の光の方向ベクトルを計算
LightDir = D3DXVECTOR4( -LightPos.x, -LightPos.y, -LightPos.z, 0.0f );
D3DXVec3Normalize( (D3DXVECTOR3*)&LightDir, (D3DXVECTOR3*)&LightDir );
RenderOK = true;
//デバイス消失後にリストアする必要があるオブジェクトの初期化
Restore();
::ShowWindow(hWnd, SW_SHOW);
::UpdateWindow(hWnd);
do
{
if( ::PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) )
{
::TranslateMessage(&msg);
::DispatchMessage(&msg);
}
else
{
if( MainLoop(hWnd) == FALSE )
::DestroyWindow( hWnd );
}
}while( msg.message != WM_QUIT );
::UnregisterClass( AppName, hInstance );
return msg.wParam;
}
//デバイスのリセット前に開放すべきオブジェクト
void Invalidate()
{
m_pLambert1->Invalidate();
m_pShockBlur1->Invalidate();
for( int i=0; i<2; i++ )
{
SafeRelease( m_pFullScreenSurface[i] );
SafeRelease( m_pFullScreenTexture[i] );
}
SafeRelease( m_pRenderToSurface );
}
//デバイスのリセット後に初期化すべきオブジェクト
void Restore()
{
m_pLambert1->Restore();
m_pShockBlur1->Restore();
//バックバッファサーフェイス
for( int i=0; i<2; i++ )
{
D3DXCreateTexture( m_pd3dDevice,
nWidth,
nHeight,
1,
D3DUSAGE_RENDERTARGET,
D3DFMT_A8R8G8B8,
D3DPOOL_DEFAULT,
&m_pFullScreenTexture[i] );
m_pFullScreenTexture[i]->GetSurfaceLevel( 0, &m_pFullScreenSurface[i] );
}
D3DXCreateRenderToSurface( m_pd3dDevice,
nWidth,
nHeight,
D3DFMT_A8R8G8B8,
TRUE,
D3DFMT_D16,
&m_pRenderToSurface );
//固定機能パイプラインライティングを設定する
D3DLIGHT9 Light;
ZeroMemory(&Light, sizeof(D3DLIGHT9));
Light.Type = D3DLIGHT_DIRECTIONAL;
Light.Direction = D3DXVECTOR3( LightDir.x, LightDir.y, LightDir.z );
Light.Ambient = D3DXCOLOR( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
Light.Diffuse = D3DXCOLOR( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
Light.Specular = D3DXCOLOR( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f );
m_pd3dDevice->SetLight(0, &Light);
m_pd3dDevice->LightEnable(0, TRUE);
D3DMATERIAL9 Material;
ZeroMemory( &Material, sizeof( Material ) );
Material.Diffuse.r = 1.0f;
Material.Diffuse.g = 1.0f;
Material.Diffuse.b = 1.0f;
Material.Diffuse.a = 1.0f;
m_pd3dDevice->SetMaterial( &Material );
}
//メッセージループからコールされる関数
BOOL MainLoop( HWND HWnd )
{
HRESULT hr;
//レンダリング不可能
if( RenderOK == false )
{
hr = m_pd3dDevice->TestCooperativeLevel();
switch( hr )
{
//デバイスは消失しているがReset可能
case D3DERR_DEVICENOTRESET:
//開放
Invalidate();
//デバイスをリセットする
hr = m_pd3dDevice->Reset( &m_d3dParameters );
switch( hr )
{
//デバイスロスト
case D3DERR_DEVICELOST:
break;
//内部ドライバーエラー
case D3DERR_DRIVERINTERNALERROR:
return FALSE;
break;
//メソッドの呼び出しが無効です
case D3DERR_INVALIDCALL:
return FALSE;
break;
case S_OK:
//初期化
Restore();
RenderOK = true;
}
break;
}
}
//レンダリング可能
else
{
D3DVIEWPORT9 OldViewport;
D3DXMATRIX matProj, matView, matWorld;
//****************************************************************
//STEP1:オブジェクトのレンダリング
//****************************************************************
//現在のビューポートを取得する
m_pd3dDevice->GetViewport( &OldViewport );
//レンダーターゲットサーフェイスを切り替える
m_pRenderToSurface->BeginScene( m_pFullScreenSurface[0], &OldViewport );
m_pd3dDevice->Clear( 0,
NULL,
D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,
0x0,
1.0f,
0L );
//パースつき射影座標変換
D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj,
D3DX_PI/4.0f,
4.0f / 3.0f,
5.0f,
1000.0f );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );
//ビュー座標変換
D3DXMatrixIdentity( &matView );
m_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );
//ワールド座標変換
D3DXMatrixIdentity( &matWorld );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MINFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MAGFILTER, D3DTEXF_LINEAR );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_MIPFILTER, D3DTEXF_NONE );
//背景のレンダリング
m_pLambert1->Begin();
m_pLambert1->SetMatrix( &matWorld, &LightDir );
m_pLambert1->SetAmbient( 0.0f );
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshBack->m_pTextures[0] );
m_pLambert1->BeginPass();
m_pMeshBack->GetLocalMesh()->DrawSubset(0);
m_pLambert1->EndPass();
m_pLambert1->End();
//トラのレンダリング
m_pLambert1->Begin();
m_pLambert1->SetMatrix( &matWorld, &LightDir );
m_pLambert1->SetAmbient( 0.0f );
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pMeshTiger->m_pTextures[0] );
m_pLambert1->BeginPass();
m_pMeshTiger->GetLocalMesh()->DrawSubset(0);
m_pLambert1->EndPass();
m_pLambert1->End();
//レンダーターゲットサーフェイスを戻す
m_pRenderToSurface->EndScene( D3DX_FILTER_POINT );
//****************************************************************
//STEP2:ブラー処理
//****************************************************************
//ブラー処理を行うため、CLAMPに切り替える
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_CLAMP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_CLAMP );
//ボケの強さを設定する。0.0f でボケなし。
m_pShockBlur1->SetBlurPower( 5.0f );
//とりあえず２回ブラー処理をかける。
//ブラー処理を複数回かけたほうがきれいにボケるが、負荷が大きくなるのでアプリケーションごとに調整すること
int Blur = 2;
for( int i=0; i<Blur; i++ )
{
m_pRenderToSurface->BeginScene( m_pFullScreenSurface[(i + 1) % 2], &OldViewport );
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pFullScreenTexture[i % 2] );
m_pShockBlur1->Render();
m_pRenderToSurface->EndScene( D3DX_FILTER_POINT );
}
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSU, D3DTADDRESS_WRAP );
m_pd3dDevice->SetSamplerState( 0, D3DSAMP_ADDRESSV, D3DTADDRESS_WRAP );
//****************************************************************
//STEP3:ブラーイメージをバックバッファにレンダリング
//****************************************************************
m_pd3dDevice->BeginScene();
m_pd3dDevice->SetTexture( 0, m_pFullScreenTexture[(Blur + 1)%2] );
m_pShockBlur1->Render();
m_pd3dDevice->EndScene();
hr = m_pd3dDevice->Present( NULL, NULL, NULL, NULL );
//デバイスロストのチェック
switch( hr )
{
//デバイスロスト
case D3DERR_DEVICELOST:
RenderOK = false;
break;
//内部ドライバーエラー
case D3DERR_DRIVERINTERNALERROR:
return FALSE;
break;
//メソッドの呼び出しが無効です
case D3DERR_INVALIDCALL:
return FALSE;
break;
}
}
return TRUE;
}
以上です。
おまけ 今回のサンプルでは爆発ブラーの中心をスクリーンの中心位置に固定にしていますが、実際に実装することを考慮するならば爆発位置は任意なので 爆発エフェクトの絶対座標形上での中心位置をテクスチャー座標系上での座標に変換して爆発ブラーの中心位置を決定する必要があります。 この方法を紹介します。
→ 
上記は座標系のイメージです。まあこれだけのことなのですが。
D3DXVECTOR2 GetTexelPosition( D3DXVECTOR3* pPos )
{
D3DXMATRIX m, matView, matProj, s, t;
D3DXVECTOR3 p;
D3DXVECTOR2 ScreenPos;
//計算に必要な情報を取得
m_pD3DDevice9->GetTransform( D3DTS_VIEW, &matView );
m_pD3DDevice9->GetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj );
//入力された絶対座標上での座標をビュー × 射影行列変換する
m = matView * matProj;
D3DXVec3TransformCoord( &p, pPos, &m );
//射影変換により [±1.0,±1.0] の範囲になるため、これをテクスチャー座標系 [0.0f, 1.0f] に変換する
//スケーリング
D3DXMatrixScaling( &s, 0.5f, -0.5f, 1.0f );
//平行移動
D3DXMatrixTranslation( &t, 0.5f, 0.5f, 0.0f );
//合成
m = s * t;
//変換する
D3DXVec3TransformCoord( &p, &p, &m );
return D3DXVECTOR2( p.x, p.y );
}
FPSゲームなんかで、照準の位置を決めるときに必要となったりするので(ただしこの場合はテクスチャー座標系ではなくスクリーン座標系)、おまけといっても重要です。 本当は、シェーダーよりこういった技術のほうが重要なんですけどね。