［CEDEC 2006＃02］Radeonを使ってDirectX 10を先取り？　ATI，「Render to VB」の実機デモ

Guennadi Riguer氏

　CEDEC 2006初日。ATI Technologies（以下ATI）は「DX10への序章：次世代のレンダリング・エフェクト」というセッションを開催し，同社シニアエンジニアのGuennadi Riguer氏が，Windows Vistaのレンダリングエフェクトについて概説を行った。

　Direct X 10の新機能については，2006年5月26日の記事などでお伝えしているから，覚えている読者も多いだろう。

DirectX 10のグラフィックスパイプライン。頂点シェーダ（VS），ピクセルシェーダ（PS）の両ユニットに加えてジオメトリシェーダ（GS）ユニットが新たに実装される

　右に挙げたスライドの写真は，DirectX 10のグラフィックスパイプラインを示したものだ。従来，プログラマブルシェーダユニットとしては頂点シェーダ（Vertex Shader），ピクセルシェーダ（Pixel Shader）があったが，DirectX 10ではジオメトリシェーダユニットが新設されている。

　ジオメトリシェーダ（Geometry Shader）は，名前のとおり，頂点座標（ジオメトリ）を加工するシェーダだ。DirectX 9では，CPUからGPU（グラフィックスチップ）に与えられた頂点に対してレンダリングを行う，という形であるわけだが，DirectX 10では，与えられた頂点に手を加えてレンダリングできるようになるのだ。
　例えば，クルマのタイヤなどを考えてみるといいだろう。現状では，頂点数が少ないため，どうしても多角形に見えてしまいがちだが，ジオメトリシェーダを利用すれば，より簡単な手続きで，よりタイヤらしく描画できるようになる。

　ジオメトリシェーダユニットは，スライドで「Stream out」と表現されている，フレームバッファ（グラフィックスメモリ）に対する入出力機能「Stream Output」を持っている。ジオメトリシェーダで生成した頂点をバッファに書き出し，再解釈してレンダリングする，という柔軟な処理が行えるようになるわけだ。これにより，DirectX 9世代では，CPUが関与せざるを得なかったアニメーションの描画なども，DirectX 10ではGPUだけで行えるようになる。

■「Render To VB」を利用した
■DirectX 10のシミュレーションが可能に

　DirectX 10にはそのほかにも，さまざまな強化点，変更点があるが，それらは前出の解説記事に詳しいので，そちらを参照してほしい。
　今回のセッションで注目したいのは，Radeonシリーズの機能の一つ「Render to VB」を利用し，DirectX 9仕様のまま，DirectX 10仕様の一部をシミュレートしたデモがいくつか公開されたことだ。

Render To VB自体はR3xx，つまりRadeon 9500ですでに実装されていた。しかし，ATIがその存在を明らかにしたのは2006年になってからのことだ

　Render To VBとは，「レンダリングを終えたデータを頂点バッファ（Vertex Buffer）に書き出す」というもの。先ほど紹介したStream Outputと同じように，頂点バッファに対して，GPU側でデータを書き込めるようになっている。

　もちろん，DirectX 9ベースの現在のグラフィックスパイプラインにはジオメトリシェーダそのものがない。そのため，DirectX 10とまったく同じことを，同じパフォーマンスで実現できるわけではないが，Riguer氏いわく，「Render To VBを利用すればDirectX 10の一部の機能を先行して試せる」。氏は実際に，いくつかのデモを実機で行ってみせた。

Render to VBを用いて，1万体のモデルを同時に動かすデモ

　最初のデモは，1万体ものモデルが一斉に動いているデモだ。通常は，すべてのモデルに対して，CPUがデータを送り続ける必要があるが，デモでは，ピクセルシェーダで（ジオメトリシェーダよろしく）動画モデルデータを生成して，Render to VBで頂点バッファに書き出す。そして，再度レンダリングパイプラインを通す……という作業を繰り返すようになっている。これにより，これにより1回の描画コールで最大4096の動画オブジェクトをレンダリングできるとのことで，デモは非常に滑らかに動いていた。さらにいえば，画面で最も手前，カメラの位置にまでやってきたモデルは，衝突判定が働いてはじき返される。
　GPUを用いたアニメーションが可能というDirectX 10を一歩先取りしたデモなのである。

　さらに，頂点追加の代表例ともいえる「N-Patches」を，DirectX 9＋Render to VBで実現するデモも披露された。
　N-Patchesというのは，ポリゴンの頂点間を曲線で結び，間を適当にプロットして新たな頂点を追加する，3Dオブジェクトを滑らかに見せるテクニックの一つ。先ほど例として挙げたタイヤの話も，実現するには基本的にN-Patchesが用いられることになるが，Render to VBを利用すれば，DirectX 9世代のGPUでも行えるというわけだ。

左はN-Patchesの概念を説明するスライド。右は実際のデモだ。オプションを変えることにより，頂点数をリアルタイムで増減させていた

　そのほかにも，いくつかデモがあったので画面とともに内容を紹介しておこう。

Radeonを用いたダイナミックディスプレースメントマッピングのデモ。雪が降り，キャラクターモデルが走り回るのに応じて雪に溝ができていく。このような動的に変化する3Dアニメーションをダイナミックディスプレースメントマッピングを使って実現しているが，ここでもRender to VBが用いられている

ピクセルレベルのソートと合成を行うデモ。動く炎，草，煙が合成される……はずだったのだが，調子が悪かったらしく煙が表示されなかった

　ちなみにこれらのデモは，「Radeon SDK March 2006」として公開されており，ATIのWebサイトからダウンロード可能だ。SDK（ソフトウェア開発キット）には，計12のサンプルデモが収録されているので，興味のあるRadeonユーザーは，動かしてみると面白いだろう。

　講義に参加した開発者にとっては，Render to VBの使用を通じて，DirectX 10環境の開発に（ある程度）慣れることができ，DirectX 10のレンダリングエフェクトの一部を体験できることになる。ATIとしても，そのあたりをアピールしたかったのかもしれない。

　なお，講義では，GPUをCPU的に用いるGPGPU的な話も取り上げられた。実際のところ，GPGPUについてはATIも力を入れている分野だと思われるが，デモを用意できなかったためか，はたまたDirectX 10と直接的な関わりはないためか，簡単に触れられるにとどまった。（米田 聡）