[發明專利]視覺著色器設計器

有效

• 申請號: 201210330730.9
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102930564A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: S·馬里森;J-P·杜普萊西斯;M·阿格森;T·帕甘
• 申請（專利權）人: 微軟公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T15/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 潘明婳

技術領域

本發明涉及著色器。

背景技術

計算機圖形方面的進步產生了復雜的軟件，以使得計算機生成的圖像盡可能地看上去逼真。具體地，在圖形系統中通常使用著色器以生成用戶設計的圖形效果。著色器是定義要在幾何對象上執行以產生期望的圖形效果的一組操作的程序或代碼。像素著色器是用于為幾何對象的每一表面上的每一像素產生顏色的一種類型的著色器。像素著色器可用于在圖像中渲染諸如霧、漫射、動態模糊、反射、紋理化或對象上的深度等效果。

著色器執行復雜操作，且可包含在圖形處理單元（GPU）上并行運行可能數百個執行線程的數千條指令。因此，著色器的開發可能是令人畏縮的任務。具體地，測試著色器是成問題的，因為開發者可能不能訪問GPU的各個硬件組件的內部寄存器和數據，而在著色器代碼中分析錯誤可能需要這些寄存器和數據。諸如在著色器代碼中嵌入打印語句的經典調試技術在著色器涉及大量數據并在多個并行線程中執行時可能是不實際的。因此，著色器的復雜性為開發這樣的程序帶來了障礙。

發明內容

提供本發明內容以便以簡化形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。

著色器是對圖形數據執行某些數學變換的專用程序。像素著色器對圖像的每一像素進行操作，并應用產生像素的顏色的變換。像素著色器可添加變換來接近木材、大理石或其它自然素材的外觀和/或接近光源在物體上的效果。

提供允許開發者創建表示像素著色器的有向無環圖的交互式開發環境。有向無環圖包含多個節點和邊，其中每一節點包含對該節點的輸入執行操作或生成值的代碼片段。交互式開發環境包含視覺著色器設計器引擎，該引擎以指定次序在每一節點中執行操作，并在節點中的渲染視圖區域中顯示渲染的結果。以此方式，開發者能夠在開發著色器時實時地可視識別著色器創建中的任何出錯的結果。

通過閱讀下面的詳細描述并參考相關聯的附圖，這些及其他特點和優點將變得顯而易見。應該理解，前面的概括說明和下面的詳細描述只是說明性的，不會對所要求保護的各方面形成限制。

附圖簡述

圖1是示出示例性圖形流水線的框圖。

圖2示出了表示像素著色器的第一示例性有向無環圖。

圖3示出了表示像素著色器的第二示例性有向無環圖。

圖4是示出用于設計像素著色器的系統的框圖。

圖5是示出用于設計像素著色器的第一示例性方法的流程圖。

圖6是示出用于設計像素著色器的第二示例性方法的流程圖。

圖7是示出用于設計像素著色器的第三示例性方法的流程圖。

圖8是示出操作環境的框圖。

圖9是示出示例性計算設備的框圖。

具體實施方式

各個實施例針對用于設計具有實時圖像渲染能力的視覺著色器的技術。在一個或多個實施例，視覺著色器是可使用交互式開發環境來開發的像素著色器。交互式開發環境可具有著色器編輯器，該編輯器允許開發者創建表示像素著色器的有向無環圖。有向無環圖具有多個節點和邊。每一節點表示要對圖形圖像應用的操作。操作可被配置成用著色器編程語言編寫的可執行指令。邊將一個節點連接到另一個節點，并形成路線，使得從一個節點輸出的數據是對另一個節點的輸入。有向無環圖中的所有路線以一個方向流動，并在生成像素的所需顏色的終點節點處結束。當圖形中的節點根據路線聚集時，結果是形成像素著色器的一組代碼片段。

交互式開發環境包括視覺著色器設計器引擎，該引擎在有向無環圖的設計期間生成每一節點的操作的結果的渲染視圖。導致對有向無環圖的開發的任何錯誤被顯示在節點的渲染視圖區域中。以此方式，開發者能夠在開發著色器的同時可視地識別著色器創建中的任何出錯結果。注意力現在轉向對視覺著色器設計器的實施例的更詳細討論。

計算機系統被用于開發渲染在二維（2D）計算機屏幕或顯示器上的三維（3D）計算機圖形。真實世界對象以三維觀看，而計算機系統生成2D光柵圖像。用3D計算機圖形創建的圖像被用在范圍從視頻游戲、飛行器飛行模擬器到天氣預報模型的各種應用中。