Come posso utilizzare la pipeline grafica per eseguire il rendering di dati volumetrici basati su una funzione di densità?

Entrambe le API grafiche (OpenGL e DirectX) escogitano una pipeline ben definita in cui sono programmabili diverse fasi. Queste fasi programmabili richiedono di prendere una quantità minima fissa di dati e si suppone che facciano un intervallo ben definito di operazioni su di esso e forniscano un output minimo definito, in modo che i dati possano essere passati correttamente allo stadio successivo. Sembra che queste pipeline siano progettate per funzionare solo con una quantità limitata di tipi di dati geometrici, che nel caso di D3D e OGL sono dati di vertici e coordinate di trama.

Ma, se viene dato un caso in cui l'applicazione che intendo realizzare non utilizza vertici (o anche voxel) per rappresentare i suoi dati geometrici e non esegue esattamente trasformazioni o proiezioni o rasterizzazione o interpolazione o qualcosa del genere, tali limiti delle API o la conduttura rende le cose difficili.

Quindi, c'è un modo in cui possiamo cambiare la pipeline grafica in modo tale che la funzionalità di ciò che ogni fase fa ai dati e il tipo di dati che viene emesso in ogni fase viene modificata a mio vantaggio? In caso contrario, esiste un modo per utilizzare le funzioni API "non elaborate" per costruire la mia pipeline? In caso contrario, si prega di menzionare il motivo per cui non è possibile.

EDIT : My Application utilizza le funzioni di densità per rappresentare la geometria. La funzione ha un valore in ogni punto dello spazio. Divido il frustum della telecamera in una griglia 3d, ogni blocco può essere proiettato come un pixel. Su ogni blocco, integro la funzione di densità e controllo se il suo valore è più di un valore richiesto. Se sì, allora si presume che esista qualcosa in quel blocco e che il pixel corrispondente a quel blocco sia reso. così, ora nel mio renderer, voglio passare la funzione (che rappresento con una stringa) all'hardware grafico anziché ai dati dei vertici nei buffer dei vertici. questo implica anche che lo shader di vertice non avrà vertici da trasformare in spazio di clip omogeneo e che lo shader di frammenti non ottiene informazioni sui pixel. invece, ora la maggior parte della ricerca e della valutazione avviene per pixel.

Puoi assolutamente usare la GPU per eseguire il rendering di dati volumetrici.

Poiché si desidera valutare una serie di funzioni per pixel sullo schermo, un approccio semplice è il rendering di un triangolo a schermo intero. Questo è solo un singolo triangolo che copre l'intero schermo (in realtà, copre più dello schermo, poiché lo schermo non è triangolare, ma le parti fuori dallo schermo vengono scartate dalla GPU). È quindi possibile utilizzare il pixel shader (che riceve le coordinate dello schermo del pixel che sta sfumando) per costruire un raggio attraverso il volume, valutare le funzioni, qualunque cosa tu debba fare.

(Contrariamente alle altre risposte, non consiglio uno shader di calcolo perché sembra che tu voglia fare operazioni per pixel, e un triangolo a schermo intero + pixel shader è generalmente più efficiente di quello di uno shader di calcolo, anche se anche gli shader di calcolo funzioneranno.)

Il metodo a triangolo a schermo intero è molto comune nella grafica in tempo reale per le operazioni di postelaborazione, quindi puoi probabilmente trovare tutte le informazioni necessarie su di esso con un po 'di googling.

A proposito, potrebbe interessarti leggere Rendering di mondi con due triangoli di Iñigo Quílez, un discorso che descrive come rendere scene 3D composte usando funzioni matematiche (in particolare, campi di distanza) usando la tecnica del pixel shader a schermo intero.

Il ray tracing e altre tecniche sono comunemente eseguite con Compute Shader, che Direct3D ha supportato dal rilascio di D3D11 e OpenGL dal 4.3 (e più a lungo tramite l'uso di OpenCL e alcune contorsioni).

Sembra davvero che tu voglia utilizzare uno shader di elaborazione GPU o utilizzare un oggetto "Shader Storage Buffer" per aumentare la pipeline in base alle tue esigenze. Matematici, scienziati e altre persone che guardano alla GPU per il calcolo su cose che non si traducono esattamente in grafica standard usano questo tipo di cose.

Sebbene la pipeline grafica contemporanea sia molto flessibile, gli sviluppatori tendono ancora a imbattersi in alcune restrizioni. La funzione di shader di calcolo, tuttavia, ci rende più semplice non pensare alle fasi della pipeline, poiché siamo abituati a pensare al vertice e al frammento. Non siamo più limitati dagli input e dagli output di alcune fasi della pipeline. La funzione Shader Storage Buffer Object (SSBO), ad esempio, è stata introdotta insieme agli shader di calcolo e offre ulteriori possibilità per lo scambio di dati tra le fasi della pipeline, oltre a essere input e output flessibili per gli shader di calcolo.

http://community.arm.com/groups/arm-mali-graphics/blog/2014/04/17/get-started-with-compute-shaders

Se questo non ti indica la giusta direzione, ti dispiacerebbe espandere il tuo concetto che non si adatta al paradigma vertice / frammento?