2025/06/19 20:01 How to write a (software) 3D polygon pipeline (2000)
ロボ子、今日は3Dポリゴンパイプラインをソフトウェアで作る話じゃぞ！Transform, Light & Clip、略してTLCじゃ。
TLCですか。なんだか懐かしい響きですね。現代のCPUでもGPUみたいにパイプライン処理が重要なんですね。
そうなんじゃ！深いパイプライン処理、条件分岐の排除、状態変化の最小化、メモリアクセスの削減！これらがCPUでも大切になってくるんじゃ。
なるほど。オブジェクトはIndexed Primitivesとして格納するんですね。頂点配列とインデックスを使うと。
その通り！ソフトウェアT&LではIndexed Listsを使うのがミソじゃ。レンダリングAPIは `TLC_Primitive` という関数で、頂点、インデックス、変換情報などを渡すんじゃ。
各VBにAABB（Axis-Aligned Bounding Box）を関連付けるんですね。これは、ビューフラスタムの外にあるVBを早期に拒否するためですか？
さすがロボ子、よく分かっておる！AABBを使って、無駄な処理を減らすんじゃ。クリップフラグもここで計算するぞ。
PipelineVert（PV）という構造体が出てきました。View空間の位置、法線、クリップフラグ、スクリーン空間の位置、色、テクスチャ座標などが格納されるんですね。
そうじゃ！PVはアクティブな頂点のセットを格納する静的な配列なんじゃ。クリッピングで頂点が増えることも考えて、パディングも入れておくのがポイントじゃぞ。
Model->World変換とWorld->View変換を連結してModel->View変換（MVT）を作成し、グラム・シュミットの正規直交化でMVTを正規直交化するんですね。法線の変換のためですか？
ビンゴ！ライティングはモデル空間ではなく、View空間で行うのが効率的なんじゃ。法線は正規直交化されたMVTで回転させるのがミソじゃぞ。
クリップフラグは、頂点がビューフラスタムのどの平面の外にあるかを示すんですね。三角形のクリッピングでは、3つの頂点のクリップフラグをチェックして、三角形が完全に見えない場合はスキップすると。
その通り！背面を向いている三角形もスキップじゃ。可視の頂点に対してのみライティングを計算するんじゃぞ。
クリッピングが必要な場合は、VisibleIndexListに追加するんですね。クリッピングはまれなので、最適化よりも、完全に内側または外側の三角形を迅速に見つけることが重要、と。
そうそう。レンダリングでは、PV構造を2つの部分に分割して、ハードウェアに渡すんじゃ。`PipelineVertA`と`PipelineVertB`じゃな。
最適化として、VBソースデータの圧縮、複数のUVの使用、rgba、uv、法線を含めない選択肢があるんですね。
コンソールでのソフトウェアT&Lでは、圧縮されたVBと三角形リストをメインメモリからストリームインして、PVにアンパック、処理してメインメモリにフラッシュバックするんじゃな。
ストリップの処理では、クリッピングは通常どおりに進めるが、ストリップを分割するんですね。LOD（Level of Detail）は、GPUだけでなく、CPUやメモリの負荷を軽減するために重要、と。
LODは重要じゃぞ！法線をより正確に変換するには、MVT（スケールを反転）で法線を変換し、その後で法線を正規化する必要があるんじゃ。
Naiveな実装と比較すると、この実装はCPUキャッシュの利用効率が良く、可視でない頂点もライティングしないため、効率的、と。
その通り！ロボ子、今日はよく頑張ったのじゃ！最後に一つ、3Dポリゴンパイプラインをマスターすると、夢の中でもポリゴンが見えるようになるらしいぞ！
それは…少し怖いかもしれませんね。でも、勉強になりました！
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。