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シェーダー基礎、if文の代わりとなるShader関数
Unityシェーダーの基礎知識。Shaderでif文を使ってはいけない理由。
if文の代わりとなるstep、min、max関数。
2023-10-23
2024-04-06
参考URL:
Shaderは1ピクセルずつ処理を実行するので、同じ関数を1フレームごとに何千何万と繰り返し通過する。
このため処理に時間がかかるif文を使ったコードが非推奨となっていて、特殊な代替え処理をよく使う。
ShaderのHLSL言語がC言語の派生と言われながらも、初見では全くそうは見えないのもここに一因がある。
step関数
例えばstep(a, b)という関数は、aがb以下なら1を返し、それ以外は0を返す。
float a = 0.2f;
float b = 0.4f;
float result = step(a, b);
float b = 0.4f;
//resultには1が代入される
float result = step(a, b);
private float Step(float a, float b)
{
if (a <= b)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
{
if (a <= b)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
private float Step(float a, float b)
{
if (a < b)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
{
if (a < b)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
この場合周りくどいが、下のようなコードにすると同じ意味になる。
//aとbが同じ値なら0を、aがbより小さいなら0を、aがbより大きいなら1を返す
1 - step(b, a);
min関数、max関数
max関数は、2つの渡された引数のうち大きい方を返す。両方ともシンプルな関数。
float a = 0.2f;
float b = 0.4f;
float resultMin = min(a, b);
float resultMax = max(a, b);
float b = 0.4f;
//resultMinには0.2が代入される
float resultMin = min(a, b);
//resultMaxには0.4が代入される
float resultMax = max(a, b);
step、min、maxでif文の代わりを作る
これはどんな数値であろうと0を掛けると0になってしまう常識と、どんな数値に1を掛けたり割ったりしても値が変化しない常識を利用する。
//divisionが0以下ならoriginalの値をそのまま返す。
//それ以外はorginalの値にdivisionを割った値を返し、
//またdivisionの最大値は1000とする。
private float Calc(float original, float division)
{
if(division <= 0)
{
return original
}
division = division > 1000? 1000 : division;
return original / division;
}
float calc(float original, float division)
{
float avoidZero = 1 - step(division, 0);
float fixDivision = max(1 - avoidZero, division * avoidZero);
fixDivision = min(fixDivision, 1000);
return original / fixDivision;
}
{
//divisionが0以下なら0を返し、それ以外は1を返す
float avoidZero = 1 - step(division, 0);
//もしavoidZeroが0なら1を返し、1ならdivisionの値をそのまま返す
float fixDivision = max(1 - avoidZero, division * avoidZero);
//fixDivisionと1000を比較し、小さい方を返す
fixDivision = min(fixDivision, 1000);
//originalの値にfixDivisionを割って返す
return original / fixDivision;
}
