High Level Shader Language

High Level Shader Language; linguaggio di programmazione
Autore	Microsoft

L'High Level Shader Language o HLSL è un linguaggio sviluppato da Microsoft per la creazione di shader da usare in DirectX, ed è molto simile al linguaggio Cg di NVIDIA.

L'HLSL permette di scrivere complessi calcoli grafici che possono essere eseguiti molto velocemente dalla GPU, e rappresenta inoltre il primo passo per una pipeline grafica completamente programmabile. Un linguaggio analogo, il GLSL (OpenGL Shading Language), è presente nelle librerie grafiche OpenGL.

Struttura dell'HLSL

L'HLSL nasce come risposta all'esigenza di scrivere shader più velocemente che con il linguaggio asm.

Questo ha una sintassi C-Like, con le dovute modifiche e integrazioni.

Uno shader di esempio

float4x4 matTotal: worldviewprojection;
float4x4 matWorld: world;
texture Text;
sampler TextSampler = sampler_state
{
 texture = <Text>;
 MIPFILTER = linear;
 MAGFILTER = linear;
 MINFILTER = linear;
};
struct VS_OUT
{
 float4 Pos	:	POSITION;
 float2 Tex	:	TEXCOORD0;
};
struct VS_IN
{
       float4 Pos	:	POSITION;
       float2 Tex	:	TEXCOORD0;
};
VS_OUT vs_main	(VS_IN Input)
{
       VS_OUT Output = (VS_OUT) 0;
       Output.Pos = mul(Input.Pos,matTotal);
       Output.Tex = Input.Tex;
       return Output;
}
struct PS_IN
{
       float2 Tex	  : TEXCOORD0;	
};
float4 ps_main(PS_IN Input) : COLOR0
{
      return tex2D(TextSampler,Input.Tex);
}
technique SimpleShader
{
       pass P0
       {
               VertexShader = compile vs_2_0 vs_main();
               PixelShader = compile ps_2_0 ps_main();
       }
}

Questo semplice shader non fa altro che posizionare un oggetto e applicargli una texture.

Uno shader in HLSL è formato da technique, che a sua volta è formato da vari pass. Nel pass poi si specificano quali funzioni devono essere utilizzate e quale versione dello shader.

Come si utilizza uno shader

Caricamento di uno Shader

Direct3D9 ha vari modi per creare uno shader. Le operazioni da fare, fondamentalmente, sono caricare lo shader, immettergli i valori che chiede (nel caso dello shader sopra, ha bisogno della matrice totale, della texture dell'oggetto da renderizzare e della matrice world.

Nella libreria D3DX vi è la classe ID3DXEffect che gestisce uno shader. Senza questa classe, gli shader dovrebbero essere gestiti dalle classi IDirect3DVertexShader9 e IDirect3DPixelShader9

Per caricare uno shader si può usare la funzione D3DXCreateEffectFromFile che prende tra gli argomenti un char * che indica in nome del file .fx da caricare.

In alternativa è possibile usare D3DXCompileShaderFromFile o D3DXAssembleShaderFromFile, che compila e assembla uno shader da un file, creando una classe Pixel o Vertex Shader.

Immissione dei valori richiesti

Una volta caricato lo shader, si devono immettere i valori che intende. Nonostante ID3DXEffect fornisce varie funzioni di tipo set (SetTexture, SetMatrix, SetFloat), di solito si usa la funzione SetValue che prende un puntatore a void, il nome del valore da immettere e la dimensione del valore (che comunque è solo fittizio, viene usato solo per fare un confronto. Il più delle volte può essere inserita la macro D3DX_DEFAULT per evitare il controllo di dimensione e velocizzare il settaggio dei valori.)

Supponiamo che Shader un puntatore a ID3DXEffect e matTotale una matrice totale di proiezione (ossia il prodotto tra matrice world, view e projection)

Shader->SetValue("matTotal",&matTotale,sizeof(D3DXMATRIX);
Shader->CommitChanges();

Una volta immessi i vari valori, è necessario chiamare la funzione CommitChanges() per aggiornare lo shader.

Utilizzo dello shader nel rendering

Nella funzione del rendering, sarà necessario utilizzare lo shader per poterne vedere i risultati, in questo modo.

Supponiamo che Shader sia il puntatore alla classe Shader, e sia Mesh un puntatore a una generica classe mesh.

Shader->Begin(0,NULL); //Prepara lo shader per il rendering
 Shader->BeginPass(0); //Seleziona il pass da eseguire (P0)
  Shader->SetTexture("text",Mesh->Texture); //Inserisce la texture. Si può usare anche setvalue
  Shader->CommitChanges(); //Aggiorna lo shader con i risultati
   Mesh->DrawSubset(i); //Disegna la mesh
 Shader->EndPass(); //fine del pass
Shader->End(); //fine dello shader.

Versioni dell'HLSL

Il linguaggio HLSL si è evoluto nel tempo, arrivando a toccare 4 versioni principali e varie secondarie. La differenza tra le versioni è essenzialmente il limite massimo di istruzioni, oltre a una serie di aggiunte importanti.