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おしらせ

こんるる～。Pocolです。

皆様にご連絡があります。
執筆している書籍ですが，企画当初よりもページ数が120ページほど増えた関係で，初版の発行部数が減りました。
もう一度、言います。
「初版の発行部数が減りました」

どうしても手に入れたい！という方は，お早目にご購入の決断をしていただいた方が良いかもしれません。

さらに、もうひとつご連絡。
新型コロナウィルスの影響を受けまして，発売までもう少し時間をいただく運びになりました。
お待ちしていただいている皆様には申し訳ございませんが，何卒ご了承下さいますようお願い申し上げます。

正式な発売日が決定次第，ご連絡致します。
その頃にはコロナウィルスが治まっていることを願っています。

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予防線。

こんにちわ、Pocolです。

今回は予防線を先に張っておこうと思いまして，記事を投稿します。

頑張って執筆している書籍のタイトル名ですが、まだ正式タイトルが決まっていません。
一応仮で「基礎から学ぶ」というのが今現在入っていますが，基礎というのは全然優しくありません。
「簡単なんでしょ？」とか勘違いされている方がいると，「全然簡単じゃねぇ！」とか怒る人もいるかもしれませんので，予め言っておきます。『簡単じゃないです。』

「基礎から」と言ってるだけで「簡単である」とは書かないように気を付けています。
「基礎＝簡単」と思っている方がいらしたら，それは大いなる間違いです。

今回の執筆の書籍は，かなりガチ目な路線を狙いました。勿論，「基礎から」と仮題がついているので基本から説明するように心がけましたが，残念ながら執筆者の技量もあるため，読んだ人全員に理解できるものは提供できないのではないかと考えています。
ここ大事なので，もう一回言います『読んだ人全員に理解できるものではないかもしれません。』

勿論，星1がつくのは覚悟です（寧ろ、昨今だと星1が付かない方があからさまにオカシイような気さえします）。
万人受けする書籍ではありませんが，なるべく受け入れられるように努力はしました。

クソだと言ってもらうには一向に構いません。
それよりも，この書籍が役に立ったと1人でも言ってくださる方がいらっしゃったら，自分はそちらの意見の方が大変ありがたいです。
もともと救えないと思っていたものが，救える。それだけで本を書いた価値があります。
わからないものが分かったとか，ふーんと思っていたことがちゃんと納得できるようになったとかのご意見・ご感想があれば，今後の励みになります。

特に欲しい意見としては，「〇〇〇までは分かったが×××は…という理由で，全く理解できなかった。難しすぎる」とか「〇〇〇の説明がイメージつかなくて，わからないとか」とか今後につながる具体的にわからなかった理由や改善点というがあれば是非頂戴したいです。
「この本クソ！」みたいな意見は既に分かりきった当たり前の内容でして，なんの改善にもつながりません。どのレベルに合わせて書くべきかなどの修正方針にもつながりませんし，そもそも万人受けできるように努力はしていますが，それを目標とはしていませんし、当然問答無用に「クソ！」などいう人は分かりきっていまして，わからない人も多かれ少なけれいるだろうと目算していますので，単なるdisりは承知の上でして何にもなりません。出来ればどこがクソなのか理由を書いていただけるだけでもありがたいです。「こうしろ！」という意見を持ったdisりの方が改善につながりますので，具体的にどこがダメなのか？どうすると良くなるのか？なぜそう思うのか？などの生の声が頂戴したいです。
何の理由もなく「クソ！」という人は一定数いるようですので理由がないものに対しては，こちらで改善が図れません。先ほども述べましたとおりに「具体的にどこがダメなのか？」できれば「こうするともっと良くなる」という意見がありましたら，是非頂きたいです。

…というわけで先に予防線を張っておきました。

出来れば購入する際も，本当は書店などで立ち読みして本当に、本当に買うべきもの値するかどうかをきちんと判断していただいた上でご購入頂きたいです。
立ち読み等でご自分の目でご確認いただいてから，購入していただくのが確実かと思います。
きちんと自分が望むものと一致しているかどうかをご判断頂いてから，ご購入頂きたいです。

もう一度言いますが，専門書ですので，万人受けする書籍の類ではございません。
ネット等で様々なご意見があると思いますが，ご自分の目でこれは買うべきなのか？買わないべきなのかをきちんと確認した上で，後悔が無いようにご購入いただくのを強く推奨いたします。
そのためには，書店等で実物を見ていただいた上で買うのが最善であり，これを強く強く推奨いたします。

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コンピュートシェーダで実行する際は…

こんにちわ，Pocolです。
最近、最適化の話とかを見るのがちょっとハマっています。

NVIDIAがthread-group ID swizzlingという最適化テクニックについての記事を投稿しています。

https://developer.nvidia.com/blog/optimizing-compute-shaders-for-l2-locality-using-thread-group-id-swizzling/

L2キャッシュを再利用できるようにアクセスパターンを変えることにより最適化を行うテクニックのようです。
2Dフルスクリーンのコンピュートシェーダを用いるものに重要となるテクニックだそうで，ポストプロセスやスクリーンスペース系の技法を実装する際には重宝しそうです。

上記のテクニックはGDC 2019で紹介されているもので，バトルフィールド5ではRTX 2080(1440p)で0.75msの改善があったと報告されています(SetStablePowerState(TRUE)での動作だそうです）。
また，GDC 2019で紹介したソースコードにバグがあり，X方向（N）に起動するスレッドグループの数の倍数である場合にのみ動作するものだったそうです。
修正したソースコードについても提示がされています。

上記の記事のHLSLコードが実際動くのか，コピってみて試したのがだめでした。
NVIDIAのWebページの方では，いくつかHTMLの変換ミスがあるっぽくてアスタリスク(*)が無くなったりしていて，そのままコピペしてもビルドエラーになるので注意してください。
そこで，D3D11で動くように実装を修正してみました。下記のような感じです。

// スレッドサイズ.
#define THREAD_SIZE (8)

// Shader Model 5系かどうか?
#define IS_SM5 (1)

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// ColorFilterParam structure
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
cbuffer CbColorFilter : register(b0)
{
    uint2       DipsatchArgs : packoffset(c0);   // Dispatch()メソッドに渡した引数.
    float4x4    ColorMatrix  : packoffset(c1);   // カラー変換行列.
};

//-----------------------------------------------------------------------------
// Resources.
//-----------------------------------------------------------------------------
Texture2D<float4>   Input   : register(t0);
RWTexture2D<float4> Output  : register(u0);


//-----------------------------------------------------------------------------
//! @brief      スレッドグループのタイリングを行う.
//!
//! @param[in]      dispatchGridDim     Dipatch(X, Y, Z)で渡した(X, Y)の値.
//! @param[in]      groupId             グループID
//! @param[in]      groupTheradId       グループスレッドID.
//! @return     スレッドIDを返却する.
//-----------------------------------------------------------------------------
uint2 CalcSwizzledThreaId(uint2 dispatchDim, uint2 groupId, uint2 groupThreadId)
{
    // "CTA" (Cooperative Thread Array) == Thread Group in DirectX terminology
    const uint2 CTA_Dim = uint2(THREAD_SIZE, THREAD_SIZE);
    const uint N = 16; // 16 スレッドグループで起動.

    // 1タイル内のスレッドグループの総数.
    uint number_of_CTAs_in_a_perfect_tile = N * (dispatchDim.y);

    // 考えうる完全なタイルの数.
    uint number_of_perfect_tiles = dispatchDim.x / N;

    // 完全なタイルにおけるスレッドグループの総数.
    uint total_CTAs_in_all_perfect_tiles = number_of_perfect_tiles * N * dispatchDim.y - 1;
    uint threadGroupIDFlattened = dispatchDim.x * groupId.y + groupId.x;

    // 現在のスレッドグループからタイルIDへのマッピング.
    uint tile_ID_of_current_CTA = threadGroupIDFlattened / number_of_CTAs_in_a_perfect_tile;
    uint local_CTA_ID_within_current_tile = threadGroupIDFlattened % number_of_CTAs_in_a_perfect_tile;

    uint local_CTA_ID_y_within_current_tile = local_CTA_ID_within_current_tile / N;
    uint local_CTA_ID_x_within_current_tile = local_CTA_ID_within_current_tile % N;
 
    if (total_CTAs_in_all_perfect_tiles < threadGroupIDFlattened)
    {
        // 最後のタイルに不完全な次元があり、最後のタイルからのCTAが起動された場合にのみ実行されるパス.
        uint x_dimension_of_last_tile = dispatchDim.x % N;
    #if IS_SM5
        // SM5.0だとコンパイルエラーになるので対策.
        if (x_dimension_of_last_tile > 0)
        {
            local_CTA_ID_y_within_current_tile = local_CTA_ID_within_current_tile / x_dimension_of_last_tile;
            local_CTA_ID_x_within_current_tile = local_CTA_ID_within_current_tile % x_dimension_of_last_tile;
        }
    #else
        local_CTA_ID_y_within_current_tile = local_CTA_ID_within_current_tile / x_dimension_of_last_tile;
        local_CTA_ID_x_within_current_tile = local_CTA_ID_within_current_tile % x_dimension_of_last_tile;
    #endif
    }

    uint swizzledThreadGroupIDFlattened = tile_ID_of_current_CTA * N
      + local_CTA_ID_y_within_current_tile * dispatchDim.x
      + local_CTA_ID_x_within_current_tile;

    uint2 swizzledThreadGroupID;
    swizzledThreadGroupID.y = swizzledThreadGroupIDFlattened / dispatchDim.x;
    swizzledThreadGroupID.x = swizzledThreadGroupIDFlattened % dispatchDim.x;

    uint2 swizzledThreadID;
    swizzledThreadID.x = CTA_Dim.x * swizzledThreadGroupID.x + groupThreadId.x;
    swizzledThreadID.y = CTA_Dim.y * swizzledThreadGroupID.y + groupThreadId.y;

    return swizzledThreadID;
}


//-----------------------------------------------------------------------------
//      メインエントリーポイントです.
//-----------------------------------------------------------------------------
[numthreads(THREAD_SIZE, THREAD_SIZE, 1)]
void main
(
    uint3 groupId       : SV_GroupID,
    uint3 groupThreadId : SV_GroupThreadID
)
{
    uint2 id = CalcSwizzledThreaId(DipsatchArgs, groupId.xy, groupThreadId.xy);
    Output[id] = mul(ColorMatrix, Input[id]);
}

基本的には，いったんフラットなID（つまり通し番号）にして，そこから再算出するみたいな計算しているみたいです。
cpp側は下記のような感じです。

    // カラーフィルタ実行.
    {
        auto x = (m_TextureWidth  + m_ThreadCountX - 1) / m_ThreadCountX; // m_ThreadCountX = THREAD_SIZE. シェーダリフレクションで取得.
        auto y = (m_TextureHeight + m_ThreadCountY - 1) / m_ThreadCountY; // m_ThreadCountY = THREAD_SIZE. シェーダリフレクションで取得.

        auto pCB = m_CB.GetBuffer();
        CbColorFilter res = {};
        res.ThreadX = x;
        res.ThreadY = y;
        res.ColorMatrix = asdx::Matrix::CreateIdentity();

        m_pDeviceContext->UpdateSubresource(pCB, 0, nullptr, &res, 0, 0);

        auto pSRV = m_Texture.GetSRV();
        auto pUAV = m_ComputeUAV.GetPtr();
        m_CS.Bind(m_pDeviceContext.GetPtr());
        m_pDeviceContext->CSSetConstantBuffers(0, 1, &pCB);
        m_pDeviceContext->CSSetShaderResources(0, 1, &pSRV);
        m_pDeviceContext->CSSetUnorderedAccessViews(0, 1, &pUAV, nullptr);
        m_pDeviceContext->Dispatch(x, y, 1);

        ID3D11ShaderResourceView* pNullSRV[1] = {};
        ID3D11UnorderedAccessView* pNullUAV[1] = {};
        m_pDeviceContext->CSSetShaderResources(0, 1, pNullSRV);
        m_pDeviceContext->CSSetUnorderedAccessViews(0, 1, pNullUAV, nullptr);
        m_CS.UnBind(m_pDeviceContext.GetPtr());
    }
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SV_DispatchThreadIDとかのメモ

たまに触らなくなると，すぐに忘れるので思い出せるようにメモしておきます。

前提として

// コンピュートシェーダ側.
[numthreads(dimX, dimY, dimZ)]
void main(...)
{
  ...
}

// cpp側
pCmdList->Dispatch(A, B, C);

としておく。

グループが A * B * C 出来上がる
例えば，Dispatch(3, 2, 1)とした場合は， 3 * 2 * 1 = 6個のグループになる。
(0, 0, 0), (1, 0, 0), (2, 0, 0)
(1, 1, 0), (1, 1, 0), (2, 1, 0)
という感じ。
上記のuint3型6つのものがSV_GroupIDとなる。

コンピュートシェーダでは，これらのグループごとにスレッドが生成される。
つまり，dimX * dimY * dimZ のグループスレッドができあがある。
例えば，[numthreads(2, 2, 1)]とした場合は，
(0, 0, 0), (1, 0, 0)
(0, 1, 0), (1, 1, 0)
と4つのグループスレッドが出来上がある。
上記のuint3型4つのものがSV_GroupThreadIDとなる。

一番細かい単位は，実行するスレッド。つまりディスパッチされたスレッドで
グループIDとグループスレッドIDから決まるので24個のディスパッチスレッドIDが生成される。
例えば，
a : [0, A)
b : [0, B)
c : [0, C)
の半開区間を用いて、SV_GroupIDを(a, b, c)として表し，

x : [0, dimX)
y : [0, dimY)
z : [0, dimZ)
の半開区間を用いて，SV_GroupThreadIDを(x, y, z)として表したとする。

このとき，SV_DispatchThreadIDはuint3型であり、そのIDは
(a, b, c) * (dimX, dimY, dimZ) + (x, y, z) で表される。

グループ番号は，SV_GroupThreadIDとnumthredsから算出され
SV_GroupIndex = x + (A) * y + (A * B) * z;
で求まる。
例えば，
[numthreads(2, 2, 1)]とした場合は0～3までの4グループ
[numthreads(10, 8, 3)]とした場合は0～239までの240グループ
となる。

Microsoftのドキュメントに図が載っているので，以上を踏まえて読むと分かるはず。
https://docs.microsoft.com/ja-jp/windows/win32/direct3dhlsl/sv-dispatchthreadid

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カスタムビルドルール！

こんにちわ、Pocolです。
先日お伝えしたVisual Studioとの格闘についに勝ちました。
そんなわけで，DirectX ShaderCompiler用のカスタムビルドルールをGithubの方に公開しました(https://github.com/ProjectAsura/dxc_rule)

これで，GUIでポチポチしながらVisual Studioのみで完結して作業をすることが出来ます。
Githubにアップされている3ファイルが必要になります。これをプロジェクトファイルと同じディレクトリに配置してください。
まずは，ソリューションエクスプローラーから「ビルドの依存順序」>「ビルドのカスタマイズ」を選択し，「既存ファイルの検索」を選択し，dxc.targetsを指定します。これで，カスタムビルドルールが適用されるようになります。
あとは，HLSLファイルを作成し，ソリューションエクスプローラー上から右クリックで「プロパティ」を選択します。
先ほど設定した，dxc.targetsによって「DXCコンパイラ」が選択できるようになります。

あとは，お好みでプロパティを設定してみてください。一応大体純正のやつ同じ感じにしています。
出力ファイルの項目にRootSignature出力やシェーダリフレクション出力を追加しています。



欲しかったメッシュシェーダ(Mesh Shader)や増幅シェーダ(Amplification Shader)も対応しています。

これで快適なメッシュシェーダプログラミングが楽しめるはずです！
そんなわけで，今回はカスタムビルドルールについて紹介しました。では ノシ

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Visual Studioと格闘中…。

久しぶりホームページを更新するために，サンプルプログラムを作っているのですが…
あれ？Visual Studio 2019で設定できなくね？
…と思ったので，DXC用のカスタムビルドターゲットを作ることにしました。

とりえあず，UI構築ぐらいまではザックリやりました。

ここまで、順調。
で，いざビルドしようとさせてみたら…何かコンパイルが走っていない。
何故だ？（まぁ設定がオカシイのですが，どこがオカシイのか分からな過ぎて見当がつかんのです）。

こういうVisual Studioを拡張するとか魔改造する的なブログ記事が日本語だと全然ヒットしないんですよね～。
皆お行儀よくVisual Studioを使っているということなのかしら。
そんなわけで苦戦中です。メッシュシェーダのビルドが走るのはいつになることやら…。
まぁ、batに逃げる手もあるのですが，何か負けた気がするのでもうちょい粘ってみます。

一応、https://ventspace.wordpress.com/2019/03/08/fully-featured-custom-build-targets-in-visual-c/を参考にして対応進めています。
より良い参考ページとかがあれば是非教えてください。

※追記
どうやら下記のMSBuildのリファレンスを参考に実装すると良さそう。
https://docs.microsoft.com/ja-jp/visualstudio/msbuild/msbuild-reference?view=vs-2019

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Bowyer–Watson アルゴリズムって何？

こんにちわ，Pocolです。
相変わらずGI周りの資料を漁っているのですが，ふと見たGDC 2012の”Light probe interpolation using tetrahedral tessellations”のAppendixの四面体化に関するところで，Bowyer-Watsonアルゴリズムというのが出てきました。


※図は，Robert Cupisz, “Light probe interpolation using tetrahedral tessellation”, GDC 2012より引用。

Bowyer-Watsonアルゴリズムというものを知らなかったので，あとで実装するためのメモを残しておこうと思います。

https://en.wikipedia.org/wiki/Bowyer%E2%80%93Watson_algorithm

Bowyer-Watsonアルゴリズムは、インクリメンタルアルゴリズムだそうです。
Wikipediaに、Bowyer-Watsonアルゴリズムの基本的な実装の擬似コードが載っています。計算量は、\(\mathcal{O}(n^2)\)ですが，効率的に計算する方法がいくつかあるそうです。例としては，三角形の接続性を利用して，すべての三角形をチェックせずに円周上の新しい点を含む三角形を見つけるようにするなどで\(\mathcal{O}(n log n)\)まで減らすことができるそうです。

function BowyerWatson (pointList)
   // pointListは、三角化する点を定義する座標の集合です。
   triangulation := empty triangle mesh data structure
   add super-triangle to triangulation // pointList内のすべてのポイントを完全に含むことができるように十分な大きさを持たなければならない.

   for each point in pointList do // 三角化にすべての点を一度に追加します.
      badTriangles := empty set

      for each triangle in triangulation do // まず、挿入によって無効になった三角形をすべて見つけます。
         if point is inside circumcircle of triangle
            add triangle to badTriangles

      polygon := empty set
      for each triangle in badTriangles do // ポリゴンの穴の境界を求めます.
         for each edge in triangle do
            if edge is not shared by any other triangles in badTriangles
               add edge to polygon

      for each triangle in badTriangles do // データ構造から削除します.
         remove triangle from triangulation

      for each edge in polygon do // ポリゴンの穴を再三角形化します.
         newTri := form a triangle from edge to point
         add newTri to triangulation

   for each triangle in triangulation // ポイントの挿入が終わったので，お掃除する.
      if triangle contains a vertex from original super-triangle
         remove triangle from triangulation

   return triangulation

GDCのスライドには「すぐに使えるソリューションが必要な場合は、Hang Siによる[TetGen]が非常にまともで、四面体メッシュの精密化のような追加機能や潜在的に有用な機能を持っています。」と書いてあります。該当する参考文献なのですが，https://www.berlios.de/software/tetgen/経由でC++の実装があるダウンロードページに飛べるようです。ライセンスはGNU Affero Public License v.3.0なので注意してください。

あとは，ちゃんとソースコードの中身見れていないのですが，Stride3d(元Xenko)のリポジトリにも四面体化のコードが上がっているようです。
https://github.com/stride3d/stride/blob/master/sources/engine/Stride.Rendering/Rendering/LightProbes/BowyerWatsonTetrahedralization.cs

これらを参考に実装すると良さそうです。