内容紹介

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◆GPUを制御する最新の低レイヤーAPIを手を動かして理解しよう。◆

　VulkanはOpenGLの後継として登場した次世代のグラフィックスAPIで、開発者がGPUをより細かく制御することで、従来以上にGPUの性能を引き出すことが可能です。UnityやUnreal Engineなどのゲームエンジンから内部的に利用されており、多くの開発者にとって普段意識することは少ないものです。しかし、⾼度なグラフィックスを実現する際やデバイスに最大限のパフォーマンスを発揮させる場合には、その知識が重要になります。またGPUを用いた汎用計算にも対応しており、シミュレーションやAIの分野での利用もあります。この書籍では、基本的な描画や計算処理を通じてVulkanを直接扱い、GPUグラフィックスプログラミングの基礎を学びます。

■こんな方におすすめ

・3Dグラフィックスを描画する低レイヤのしくみを学びたい人

・ゲームエンジンの開発など高度なグラフィックスプログラミングを担当するエンジニア

■目次

第1章　Vulkan概要

　　Vulkanとは

　　GPUのアーキテクチャの歴史

　　グラフィックスAPIの歴史

　　画面に3Dグラフィックスが描画されるまで

　　OpenGLからVulkanへの変化

　　レイヤーと拡張機能

第2章　ウィンドウの表示

　　アプリケーションクラスの準備

　　Vulkanコンテキストクラスの準備

　　メインループの作成

　　Vulkanの初期化処理

　　デバッグ機能を有効化

　　Vulkanの同期オブジェクト

　　プレゼンテーション関係の初期化処理

　　Vulkanによる描画処理

　　Vulkanの終了処理

第3章　ポリゴンの表示

　　Vulkanによるポリゴン描画までの流れ

　　アプリケーションクラスを修正

　　頂点バッファの作成

　　アセットパスを取り扱う仕組みの準備

　　シェーダーの準備

　　パイプラインレイアウトの作成

　　パイプラインの作成

　　描画コマンドの作成

　　後始末

第4章　3Dポリゴンの表示

　　3Dオブジェクト描画までの流れ

　　デプスバッファの作成

　　ステージングバッファクラスの作成

　　リソースアップローダーの作成

　　3D立方体データの作成

　　3D処理のための行列計算

　　ライティング処理

　　ユニフォームバッファの作成

　　ディスクリプタセットの準備

　　パイプラインレイアウトの作成

　　パイプラインの作成

　　描画コマンドの作成

　　後始末

第5章　テクスチャの表示

　　テクスチャの概要

　　テクスチャの作成

　　パイプラインバリアとリソースバリア

　　シェーダーの準備

　　サンプラーの作成

　　ディスクリプタセットの準備

　　パイプラインの作成

　　描画コマンドの作成と実行

第6章　モデル（ポリゴンメッシュ）の表示

　　3Dモデルデータフォーマット

　　glTFフォーマットについて

　　モデルデータのロード

　　発展的なライティング処理の基本

　　レンダラーの作成

　　描画用データの構築

　　モデルの描画

第7章　テッセレーション

　　テッセレーションの概要

　　テッセレーションを有効にしたプログラムの実装

　　シェーダーの実装

　　描画コマンドの作成

第8章　コンピュートシェーダー

　　コンピュートシェーダーの概要

　　コンピュートシェーダーの実行モデル

　　コンピュートパイプライン

　　Shader Storage Buffer Object

　　シェーダーの書き方

　　コンピュートシェーダーの実行

　　実行

　　共有メモリ

　　画像フィルター

　　合計値を求める

第9章　メタローダーを使う

　　ローダーとは

　　メタローダーの使用

　　volkを組み込む

第10章　レイトレーシング

　　レイトレーシング基本アルゴリズム

　　Vulkanレイトレーシング

　　レイトレーシングの実装・共通

　　レイトレーシングパイプラインで三角形を描画する

　　レイトレーシングパイプラインで古典的レイトレーシングの実装

　　レイクエリーでパストレーシングの実装

第11章　メッシュシェーダーパイプライン

　　メッシュシェーダーパイプラインとは

　　メッシュシェーダーによる描画実装の流れ

　　シンプルなポリゴンの描画

　　メッシュレットによる描画

　　メッシュシェーダーパイプライン活用のヒント

第12章　RenderDocによるデバッグ

　　インストールとプログラムの起動

　　GPUキャプチャ方法

　　各ウィンドウの説明

　　その他ツールの紹介

付録A　タイムラインセマフォ

付録B　レンダーパスを使う描画

付録C　Vulkanプロファイル

付録D　Windows向け開発環境の設定

付録E　他のプラットフォームへ対応する

■著者プロフィール

山田英伸：株式会社セガに所属。マルチプラットフォーム開発スペシャリスト。業務では主にゲーム開発におけるアプリケーションの技術支援を担当し、幅広い技術知識を活かして開発をサポートしている。VulkanやDirectX12といったグラフィックスAPIに強い関心を持ち、日頃から最新情報を追いながら実装や検証にも積極的に取り組む。サーバー関連やネットワーク通信、OSを含む低レイヤ領域についても、自ら手を動かしながら実践的に知識を深めている。技術領域をまたいだ橋渡しを得意とし、外部講演の実績も多数。知見の共有や技術の普及にも力を注いでいる。