カテゴリー: jit.gl.pass

jit.gl のレンダリングパイプライン（簡易）まとめ #jitter #maxmsp

今月は今まで謎の存在だったjit.gl系の調査とCG系の勉強をしていました。ざっくり全体像が見えてきた気がしたのでjit.glで絵が出るまでの流れを一枚の絵にまとめてみました。

  • まずは”３Dモデル”ありき。読み込む、プログラムで作る
  • jit.genをVertex Shaderとして使うなら、上でつくった3Dモデルから頂点座標をテクスチャとして出力し利用する
  • モデルの表面に貼り付ける画像を読み込む、GPUで使う行列テクスチャをjitter系オブジェクトで計算しておく
  • 3Dモデルをどのようにカメラで撮影するかCameraやLightingの調整する
  • （上記の情報をDrawing Contextで統合）ShadingではGPU上のプログラマブルシェーダー（GLSL)を通して3Dモデルがどのように色になるのかを計算する
  • Post Processingでは画面全体のレンダリング画像に対してポストエフェクトを掛ける
  • jit.world でウィンドウに画面表示

実際は柔軟にパイプラインを組めるので上記に縛られる必要は無いのですが、jit.gl系はフラットにオブジェクトが並びすぎていてシンプルなレンダリングの流れがそもそも分かりにくいので整理しておきました。こちらの資料をもとに深めていただければと思います。（誰が・・・？）

おまけ：OpenGL 4系の勉強に役立った書籍達

GLSLのピクセルシェーダーで絵を描いて楽しいし上に、数学的な深みもかなりある良書
Jit.gl (gl-core) の裏で動いてるOpenGLへの理解の助けになります。またシェーダーはjit.gl.slabやjit.gl.shaderでそのまま参考になります。
HLSLとGLSLとは違う言語ですが、アルゴリズムが色々載ってて参考になる。ポストエフェクトはjit.gl.pixでも参考にしやすいです。
10年くらい前のゲームで使われているシェーダー技術がわかりやすく網羅・解説されています。CG業界は謎の英語専門用語が飛び交う世界で一見なんなのか分からない事も多くとても助かりました。コードは載って無いですが、頑張れば擬似的に真似できるかも？
ハードウェアアーキテクチャよりの話しが多めですがGPUについて理解が深まりました。低レイヤー・電気系の話は自分には結構むずい。
鈍器みたいな本、とりあえず買って家に置いとくと気合いが入る一冊（まだ一章しか読んでないけど、きっと凄いだろう・・・）

色1つの画面を作るのに、データ（画像・モデル）を別のソフトから持ってくるか数学的に演算で作成しておき、GPU上にテクスチャとして転送した上で、あらゆる数学的な計算しまくると絵がでる。ひたすら行列演算の話をしているんだなという事に気がつきました。

多分いまをときめくUnityやUnreal EngineでもGPUというハードウェア上でやれる事はそんなに変わらないと思うので、気合いと根性と数学力があればMax / openFrameworks / processing / touch designer 等のクリエイティブコーディング的な環境でも論理的には同じような絵は出せるんだろうなという気づきが得られて良かったです。でもむしろ３Dモデルの配置や制御だったり、アセットの購入やライブラリの充実などIDEとしての完成度や効率は段違いなんでしょうね・・・リアルタイムレンダリングはやはりゲーム業界が先頭に立っているんだろうな。

という訳で、また面白そうなトピックがあったらディグって行きたいと思います。ありがとうございました。

jit.gl.pass を深掘りする #jitter #maxmsp

はじめに

jit.gl系の画面出力にポストプロセスのエフェクトをかけられるjit.gl.passですが、ビジュアルプログラミングであるMaxにおいて、ほとんどパッチングをしないで高度な処理が走ってしまうため理解が難しい存在だと思いました。そんなjit.gl.passについて調べた結果をまとめておきます。

jit.gl.pass に対する様々な疑問点

便利なんだけど謎が多そう

jit.worldのコンテキストを設定するだけで、なぜレンダリング結果に対してポストエフェクトを掛けられるのか？

ソースは見つけられないのですが、GLSLの機能であるFBO(Frame Buffer Object)を使って一度ポストエフェクトを掛けない状態で3Dモデルやライティングを考慮したレンダリングした結果に対し、ポストエフェクトを掛けているんでしょう。（ソースが無いけど）そういうオブジェクトだから・・・みたいに理解しておきました。

DOFで深度を使えるの？

jit.gl系を触っていて3DモデルのZバッファや深度情報を直接取得する方法は見かけた事がなかったのですが、jit.gl.passのfxサンプルの中には被写界深度エフェクトのように明らかに奥行き情報を使わないと掛けられないエフェクトが入っています。どうやってるのでしょうか。

ここはjit.gl.passのリファレンスを見ると、受け渡しできるテクスチャ NORMALS のなかに アルファチャンネルにdepth画像が入れられるよと書いてあります。3Dモデルなどを一度レンダリングして画面全体の絵をつくり、その時に利用した深度マップもポストプロセスに出力してくれるという事でしょう。

DoF(Depth of Field) jxpをみてみよう

jit.gl.pass のプリセットエフェクトである dof.jxp のXML定義を見ると

最終段階の mrt.dof.jxs にNORMALSテクスチャを渡しています。

さらにmrt.dof.jxsを見てみると

受け渡されたnormal テクスチャの 4番目 wチャンネルを参照して被写界深度エフェクトを掛けています。

ポストプロセスにおける Vertex Shader について

上記の jxp ファイルを見ると一つのDoFを実現するためにも複数のエフェクト(.jxs)を重ねがけしているように見えます。このエフェクトは画面全体のフラグメントシェーダー上の操作ではあります。ただここで .jxs ってVertex Shader も含まれてなかったっけ？という疑問が湧きました。

.jxsのソースをみると sh.passthru.xform.vp.glsl というVertex Shaderを参照しています。つまりjxpで複数のjxsを通過する際に毎回 vertex shaderも通っているということですね。

sh.passthru.xform.vp.glsl のコードを見てみると

ほとんど何もしないようなシェーダーになっており、受け渡しているだけです。

こういったパススルーするVertex Shaderを利用していればほとんど意識しないでフラグメントシェーダーの事だけ考えれば良いと言えそうです。

少し余談ですが jit.gl.slabも似たようなフラグメントシェーダーのみを対象としたシェーダーオブジェクトです。こちらもjxpと同様に何もしないVertexShaderのGLSL330 versionが書いてあるので新しいgl-coreの場合はこちらの方が参考になります。

genjit を読み込んで使えるらしい？

jit.gl.passのリファレンスを読むと、genjitも読める？的な事が書いてあり、色々試してみたんですが、genjitファイルをそのままは読めませんでした。jit.gl.pixから一旦.jxsを生成したら読み込むことはできました

  1. jit.gl.pixをexportcodeして.jxsを生成
  2. .jxpにfile=***.jxsのsubpassを追記
  3. jit.gl.passで.jxpを読み込み

paramも.jxsで定義してあれば、jit.gl.passに通ります。上記の画像は edge抽出シェーダーの後にjit.gl.pixで書いた四分割シェーダーをjit.gl.passで書いてみたサンプル画像です。

まとめ

jit.gl系オブジェクトの中で一番難解だと個人的に感じたjit.gl.passへの理解が深まり、Jitterにおけるレンダリングパイプラインの概要が掴めたような気がします。次回の記事ではその辺りをまとめてみたいと思います。