「MikuMikuEffect」のエフェクトファイルの内部構成とシェーダコードの編集方法

MikuMikuEffectで学ぶHLSL入門（3）

　本連載では、3DCG作成ツール「MikuMikuDance」（以下MMD）にエフェクトを追加する「MikuMikuEffect」（以下MME）の使用方法と、エフェクトを構成するHLSLコードについて、6回に渡り解説していきます。第3回目となる今回は、エフェクトファイルの内部構成と、シェーダコードの簡単な改変について解説します。 

エフェクトファイルの構成

　エフェクトファイルの典型的な構成は、以下のようになっています。

図1　エフェクトファイルの構成

パラメータ定義

　シェーダコードから参照する各種パラメータ（グローバル変数）を定義します。これらには、第2回で紹介したような、ユーザが値を直接指定するパラメータの他、MMEによって自動的に値が設定されるパラメータが存在します。

シェーダコード

　3Dオブジェクトの描画の仕方を記述した、GPU用のプログラムコードをここで記述します。

　シェーダは、「頂点シェーダ」と「ピクセルシェーダ」の2種類1組からなります。これらの役割の違いを、強引に現実の絵画に例えるならば、

• 頂点シェーダ： 物体をキャンパス上に配置する位置・構図を決める
• ピクセルシェーダ： 物体を塗る色を決める

に対応します。

頂点シェーダ

　頂点シェーダでは、オブジェクトの各頂点のスクリーン上の座標を計算します。また、色計算に必要な頂点情報をピクセルシェーダに渡すことも行います。

ピクセルシェーダ

　ピクセルシェーダでは、スクリーン上に展開されたオブジェクトの、各ピクセルの色を計算します。 

テクニック定義

　描画に使用する、頂点シェーダ・ピクセルシェーダの組み合わせを指定します（補足1）。

補足1　テクニックについて

　頂点シェーダとピクセルシェーダの組み合わせを定義したものをパスと呼びます。1つのパスは、1回のレンダリング処理に対応します。1つ以上のパスをグループ化したものをテクニックと呼びます。

　描画対象の種類（オブジェクト本体・影・輪郭）や材質等によって、描画に使用するシェーダを切り替えるには、複数のテクニックを定義します。

補足2　データの流れ

　シェーダ周りのデータの流れを簡単に表すと、以下のようになります。

 

図2　データフロー図

　頂点シェーダは頂点単位で実行され、入力はオブジェクトの頂点情報（ボーン・モーフによる変形処理後のもの）、出力は頂点のスクリーン上の座標＋ピクセルシェーダに渡す頂点情報です。

　ピクセルシェーダはピクセル単位で実行され、入力は頂点シェーダから渡された頂点情報、出力はそのピクセルの色情報です。

　頂点シェーダとピクセルシェーダの間には、ラスタライズという処理が入り、ここで、スクリーン上の頂点座標の並びから、ポリゴンが実際にスクリーン上に占めるピクセルの並びへと変換されます。このとき、頂点シェーダが出力した頂点情報は、各ピクセルへと展開され、ピクセルシェーダへと渡されます。

　なお、ここで解説した構成は、MMEがサポートするSM3.0のもので、SM4.0以降では、より多くのシェーダのバリエーションが存在します。