投稿日: カテゴリー Game

Game Boy 研修 (1)

こんにちわ。Pocolです。
今年は研修どうしようか悩んでいたんですが，今の若い人はあんまりハードのことを知らないのではないか？（当然、めっちゃ詳しい人もいますが…）
という考えが湧いてきたので，今年はGame Boyでプログラミングするというのを研修ネタとしてやってみようかなと思います。

目的

ハードウェアについて理解し，実際にゲームを作成し，プログラミング能力および開発能力を高める。
また、ポーティング作業を行うことでマルチプレットフォーム展開を行う際に、やってはいけないことを体感させ，開発効率改善および向上のための意識づけを行うことを目的とする。
エミュレーター開発を通じて各種APIへの理解を深める。

目標

  • 開発環境を自分で整えられるようになる。
  • Game Boy上で動くゲームを自力で開発する。
  • Game Boyエミュレーターを自作し，ハードウェアを理解する。
  • 指定されたプラットフォーム上で動作するように自作したGame Boyエミュレーターの移植作業を行う。

資料

● The Ultimage Game Boy Talk

●　The Game Boy, a hardware astopsy – Part 1: the CPU

●　The Game Boy, a hardware autopsy – Part 1.5: a few mistakes and register F

●　The Game Boy, a hardware autopsy – Part2: Memory mapping

●　GBDKの導入～ゲーム作成まで
https://qiita.com/BubbleBubble/items/9c28c57ed942c9b48843

●　きるこ日記帳
https://www.dkrk-blog.net/category/GameBoy

● ゲームボーイのゲームを作ってみる
https://www.youtube.com/watch?v=xhUOhT7KKE4&list=PLbP78mBX9wpCH1SwnLix14rd1g47XJ5fO

● Game Boy Development community
https://gbdev.io/

● Open Game Boy Documentation Project
https://mgba-emu.github.io/gbdoc/

スケジュール

●　第1週目
お題：指定されたライブラリを利用した開発環境を整えてください。そして，第3者が開発環境を整えられるように手順書を作成してください。
アドバンスなお題：Visual Studio Codeで開発できるようにしてください。

●　第2～3週目
お題：サンプルアプリを作ってください。
　　・Hello, Worldの表示
　　・スプライト描画
　　・十字キー入力でキャラを動かす
　　・音を鳴らす (Option)
　　・説明書を作る (Option)

●　第4週～第5週目
お題：Game Boyエミュレータを自作して，サンプルアプリを動かしてください。ただし、描画APIを利用する場合はDirectX12を使用してください。
※6週目～7週目を見越してラッパーAPIを作っておくのは可とします。
アドバンスなお題：
　　・ゲームパッド対応を行ってください。
　　・どこでもセーブできる機能を作ってください。
　　・アップスケール対応を行ってください(Option) [ex]Hq3xなど…
　　・可能であれば次のSIGGRAPH論文を実装してしてください(Advanced）
　　　　Johannes Kopf, Dani Lischinski, “Depixeling Pixel Art”, SIGGRAPH 2011 Technical Papers, https://johanneskopf.de/publications/pixelart/
　　　　実装参考として，次のPythonコードを参照するのは可とします。https://github.com/vvanirudh/Pixel-Art
補足：動作確認には自作のアプリとhttps://gbdev.gg8.se/files/roms/blargg-gb-tests/のROMが動作することを確認してください。

●　第6週～第7週目
お題：指定プラットフォーム上で，自作Game Boyエミュレータを動作するように移植作業を行い，サンプルアプリを動かしてください。

投稿日: カテゴリー Program

Recreating Naniteの記事

JGLRXAVPOKさんという方のブログで，Recreating Naniteという記事があります。
先日紹介した，MeshoptimizerとMEITZを使ってLODを生成するような話も載っています。

Recreating Nanite: The Plan
Recreating Nanite: Visibility buffer
Recreating Nanite: Cluster rendering
Recreating Nanite: LOD generation
Recreating Nanite: A basic material pass
Recreating Nanite: LOD generation -faster, better, simpler
Recreating Nanite: Runtime LOD selection
Recreating Nanite: Mesh shader time

投稿日: カテゴリー Program

FrameGraph関連の資料

実装用のネタ帳です。

● FrameGraph: Extensible Rendering Architecture in Frostbite
https://www.gdcvault.com/play/1024612/FrameGraph-Extensible-Rendering-Architecture-in

● Advanced Graphics Tech: Moving to DirectX12: Lessons Learned
https://www.gdcvault.com/play/1024656/Advanced-Graphics-Tech-Moving-to

● fg
https://github.com/acdemiralp/fg

● Why Talking About Render Graphs
https://logins.github.io/graphics/2021/05/31/RenderGraphs.html

● Task Graph Renderer At Activision
https://research.activision.com/publications/2023/06/Task-Graph-Renderer-at-Activision

● Organizing GPU Work with Directed Acyclic Graphs
https://levelup.gitconnected.com/organizing-gpu-work-with-directed-acyclic-graphs-f3fd5f2c2af3

● Render graphs and Vulkan – a deep dive
https://themaister.net/blog/2017/08/15/render-graphs-and-vulkan-a-deep-dive/

● Unreal Engine 5 – Render Dependency Graph
https://docs.unrealengine.com/5.3/en-US/render-dependency-graph-in-unreal-engine/

● GPU synchronization in Godot 4.3 is getting a major upgrade
https://godotengine.org/article/rendering-acyclic-graph/

● Render Graph 101
https://blog.traverseresearch.nl/render-graph-101-f42646255636

● An update to our Render Graph
https://blog.traverseresearch.nl/an-update-to-our-render-graph-17ca4154fd23

● EmbarkStudios kajiya-rg
https://github.com/EmbarkStudios/kajiya/tree/main/crates/lib/kajiya-rg

● Mastering Graphics Programming with Vulkan
https://github.com/PacktPublishing/Mastering-Graphics-Programming-with-Vulkan

● Render graphs
https://apoorvaj.io/render-graphs-1/

投稿日: カテゴリー Program

Virtual Texture関連の資料

Virtual Texture関連の私的メモです。

●　Software Virtual Textures
https://mrelusive.com/publications/pubs_bytype.html
https://studiopixl.com/2022-04-27/sparse-virtual-textures

●　Using Virtual Texturing to Handle Massive Texture Data
https://www.nvidia.com/content/GTC-2010/pdfs/2152_GTC2010.pdf

● Sparse Virtual Texturing
https://silverspaceship.com/src/svt/

●　Advanced Virual Textures Topics
https://pdfs.semanticscholar.org/32f7/49c984e1ebd97e85f90d96b8ee5ed35c143a.pdf
https://dokumen.tips/documents/chapter02-mittring-advanced-virtual-texture-topics.html

●　Virtual Texturing in Software and Hardware
https://mrelusive.com/publications/presentations/2012_siggraph/Virtual_Texturing_in_Software_and_Hardware_final.pdf

●　Adaptive Virtual Texture Rendering in Far Cry 4
https://www.gdcvault.com/play/1021761/Adaptive-Virtual-Texture-Rendering-in

●　Terrain Rendering in ‘Far Cry5’
https://www.gdcvault.com/play/1025480/Terrain-Rendering-in-Far-Cry

●　Sampler Feedback
https://microsoft.github.io/DirectX-Specs/d3d/SamplerFeedback.html

投稿日: カテゴリー Game, Program

1-Phase Occlusion Culling

完全に私的な実装メモです。
通常，オクルージョンカリングを実装する際は，GPU Zenやもんしょさんのサイトに載っているように2-Phaseでジオメトリ描画して実装するのが普通かと思います。
少し前ですが，GDC 2021の“Samurai Landscapes: Building and Rendering Tsushima Island on PS4”というセッションの，43:45あたりから，Occlusion-Cullingについての説明があり，Ghost of Tsushimaの実装では，前フレームの深度バッファと，それらから保守的(conservative)に作成したミップレベル，エピポラーサーチを用いて，現在フレームの深度バッファを復元し，1回のジオメトリ描画でオクルージョンカリングを実装する方法が紹介されています。
説明が分かりやすいので，アルゴリズムについては元動画を参照してください。
馬鹿まじめに線形探索をせずに，ミップマップを使って検索するのがアルゴリズムのキモみたいです。

一応実装コードが紹介されていますが，動画の品質が低すぎて全然良く見えませんｗ。
そこで，それっぽい感じに見えるコードを自分で推測しながら書いてみました。
推測で書いているのと，きちんと動作検証もしていないので，バグっている可能性があるので，まんまコピペで使用して不都合・不利益が発生しても何ら責任は負いませんのでご注意ください。
もし、「ここはこうじゃね？」とかアドバイスあればコメントください。

Depth Reprojection

// Forward-project last frame's depth to this frame's space
{
    float zPrev = pSrt->m_texIn[dispatchThreadId.xy];
    float zDepthPrev = DepthFromWorld(zPrev, pSrt->m_vecRecoryHypebolicDepth);

    float4 posClipPrev = float4(VecClipFromUv(uvThread), zDepthPrev, 1.0f);
    posClipPrev *= zPrev; // This ensure that zCur will end up in posClip.w;

    float4 posClip = mul(posClipPrev, pSrt->m_matClipPrevToClipCur);
    posClip.xyz /= posClip.w;

    float2 uv = UvFromVecClip(posClip.xy);

    if (all(uv >= pSrc->m_rectScissor.xy) && all(uv >= pSrc->m_rectScissor.zw))
    {
        // NOTE : z ends up in posClip.w so we can use that directly.
        float z = posClip.w;
        
        if (z < pSrt->m_zNear)
            z = pSrt->m_zFar;

        // NOTE : Add a small bias to resolve self-occlusion artifacts
        z += pSrt->m_dsBias;

        if (z > pSrt->m_zFar || zPrev >= pSrt->m_zFar)
            z = pSrt->m_zFar;

        float2 xy = floor(uv * pSrt->m_texture.m_dXy); // 多分、テクスチャサイズを乗算してウィンドウサイズに戻している。
  
        AtomicMax(pSrt->m_texOut[xy], z);
    }
}

{
     float4 posClip = float4(VecClipFromUv(uvThread), 0.0f, 1.0f);

     float4 posClipPrev = mul(posClip, pSrt->matClipCurToClipPrev);

     if (any(abs(posClipPrev.xy) >= abs(posClipPrev.w))
     {
          float2 uv = UvFromVecClip(posClipPrev.xy / posClipPrev.w);

          float z = pSrt->m_texIn->SampleLOD(pSrt->m_sampler, uv, 0) * pSrt->m_dsBias;

          AtomicMax(pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy], z);
     }
}

Hole-Filling

float2 uv = (dispatchThreadId.xy + 0.5f.xx) * pSrt->m_texture.m_div;
float zMax = pSrt->m_texIn.SampleLOD(pSrt->m_sampler, uv, 0);

if (zMax == -FLT_MAX)
{
    float2 normalEpipole = normalize(pSrt->m_uvEpipole * uv);
    float2 dUvStep = pSrt->m_texture.m_div * normalEpipole;

    for(uint iMip = 1; iMip <= pSrt->m_iMipLast; ++iMip)
    {
        float2 uvSearch = uv - dUvStep;
        dUvStep *= 2.0;

        float z = pSrt->m_texIn.SampleLOD(pSrt->m_sampler, uvSearch, iMip);

        if (z != -FLT_MAX)
        {
            z = max(z, pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy]);
            z *= pSrt->m_dsBias;
            z = min(z, pSrt->m_zFar);
            pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy] = z;

            return;
        }
    }

    if (zMax < pSrt->m_zNear)
        zMax = pSrt->m_zFar;

    zMax = min(zMax, pSrt->m_zFar);

    pSrt->m_texOut[dispatchThreadId.xy] = zMax;
}
投稿日: カテゴリー Other

GPUで実行するテレイン上へのプロシージャルな配置の話

先日、Twitter(現X)を見ていたら，Unity engine上でテレイン上に配置する奴のツイート(リポスト)が来たので，忘れないようにメモとして残しておこうと思います。

1つ目は，GPU Run-time Procedural Placement on Terrain というやつです。
Horizon Zero-Dawnの資料を元に実装しているっぽく、どこぞの会社とおなじようなものっぽいです。

2つ目は、上記記事の続編と思われる Efficient GPU Rendering for Dynamic Instances in Game Development です。

いわゆるテレインを使用するオープンワールドゲームを作る際には役に立つかと思います。

投稿日: カテゴリー Program

premake5覚書

こんねね～。Pocolです。
premake5の覚書をしておこうと思います。

XBox系のプラットフォームの場合は，Billzard社がpremake-consolesというGithubリポジトリを公開しているので，これを使えばよさそうです。
https://github.com/Blizzard/premake-consoles

で，青いプラットフォームの場合は，これまたBillzard社がソースコードをフォーラムにて公開しているので，それを使えばいいです。

問題はこれらが使えない場合です。既にpremake作っちゃっているやつとか，これから出てくる新規プラットフォームの場合とかですね。
自力で実装する必要があります。ほとんどの場合はSDKがC++だと思われるので，C++のコンパイルは問題なく対応できるでしょう。
じゃ、何が問題か？
そうです。前回やったシェーダ設定ですね。恐らく問題になるでしょう。
SDKでVS拡張が提供されている場合は，プロジェクトファイルに記述すればいいので，premakeを拡張していけばいいです。

やり方としては，
https://github.com/premake/premake-core/blob/master/modules/vstudio/vs2010_vcxproj.lua
のFxCompileおよびfxCompileで記載されている箇所を参考にします。

premake用に公開するAPIは，
https://github.com/premake/premake-core/blob/master/modules/vstudio/_preload.lua
のshadertypeとか，shadermodel，shaderincludedirsあたりを参考にLuaに実装を付け足します。

先ほど言った、VS拡張が提供されている場合はこんな感じでいいのですが，じゃ、提供されていない場合はどうすればいいでしょうか？
残念ながら，自分で作るしかないですね。

作り方については，以前に書いた「カスタムビルドルール！」と「Visual Studioと格闘中…。」の記事で紹介しているので，これを参考に実装すれば良いでしょう。

…ということでコンソールプラットフォーム用のpremakeのシェーダビルド対応について，覚書を書いてみました。
殆どの人には，全く役に立たないんですが，自分だけには役立つというしょうもない記事でした。

投稿日: カテゴリー Program

premake5でシェーダ設定する

こんこよー。Pocolです。

ちと分け合って，premake5でプロジェクトを作成する際に，シェーダのコンパイル設定を含めてしまいたいな～と思いました。
premake5からHLSLがサポートされているようなので，実際に書いてみました。
リポジトリは下記です。
https://github.com/ProjectAsura/premake_test

プロジェクトを生成するluaは下記のような感じで書きます。

local project_dir="project"
location(project_dir)

-- ソリューション名.
workspace "SampleSolution"
    -- 構成名.
    configurations { "Debug", "Develop", "Release" }

-- プロジェクト名.
project "SampleProject"

    kind "ConsoleApp"
    language "C++"

    -- 出力ディレクトリ.
    targetdir "bin/%{cfg.buildcfg}"

    -- インクルードディレクトリ.
    includedirs { "include/**" }
    shaderincludedirs { "$(ProjectDir)../res/shader" }

    -- 対称ファイル
    files { "**.h", "**.cpp", "**.hlsl", "**.hlsli" }

    -- シェーダモデルとエントリー名設定.
    shadermodel "6.5"
    shaderentry "main"

    -- ヘッダ変数名とヘッダーファイル名設定.
    shadervariablename "%%(Filename)"
    shaderheaderfileoutput "$(ProjectDir)../res/shader/Compiled/%%(Filename).inc"

    -- シェーダヘッダファイル設定.
    filter { "files:**.hlsli" }
        flags "ExcludeFromBuild"

    -- 頂点シェーダ設定.
    filter { "files:**_vs.hlsl" }
        shadertype "Vertex"

    -- ピクセルシェーダ設定.
    filter { "files:**_ps.hlsl" }
        shadertype "Pixel"

    -- コンピュートシェーダ設定.
    filter { "files:**_cs.hlsl" }
        shadertype "Compute"

    -- ジオメトリシェーダ設定.
    filter { "files:**_gs.hlsl" }
        shadertype "Geometry"

    -- ドメインシェーダ設定.
    filter { "files:**_ds.hlsl" }
        shadertype "Domain"

    -- ハルシェーダ設定.
    filter { "files:**_hs.hlsl" }
        shadertype "Hull"

    -- 増幅シェーダ設定.
    filter { "files:**_as.hlsl" }
        shadertype "Amplification"

    -- メッシュシェーダ設定.
    filter { "files:**_ms.hlsl" }
        shadertype "Mesh"

    -- 構成設定.
    filter { "configurations:Debug" }
        defines {"DEBUG"}
        shaderdefines {"DEBUG=1"}
        symbols "On"
    filter { "configurations:Develop" }
        defines {"NDEBUG"}
        shaderdefines {"NDEBUG=1"}
        optimize "On"
        symbols "On"
    filter { "configurations:Release" }
        defines {"NDEBUG"}
        shaderdefines {"NDEBUG=1"}
        optimize "On"

このluaファイルを使って，サンプルのリポジトリで下記のコマンドで，プロジェクトを生成します。

.\premake5.exe vs2022 --file=my_premake.lua

プロジェクトを生成すると projectフォルダが出来上がり，そこにソリューションファイルが作成されます。ソリューションファイルを開くと次の画像のような感じになります。

シェーダファイルのプロパティを見ると次のように設定されているはずです。

これで，シェーダのビルドが出来るようになるはずです。
下記のPremakeドキュメントに設定できる項目が記載されているので，より細かい設定をしたい方はドキュメントを参照すると良いと思います。

…ということで，premake5でのシェーダ設定方法について紹介してみました！