Итоги 2024 года

Декабрь – время традиционного подведения итогов за прошедший год:

  • Выпустил три версии Dagon – 0.16, 0.17 и 0.18. В движке появились подповерхностное рассеивание, зонды локального освещения среды, тональная компрессия AgX, улучшен встроенный контроллер персонажа. Добавлена поддержка Wayland под Linux и поддержка экранов с высокой частотой обновления. Наконец-то появились меш-группы в загрузчике OBJ, что позволяет рендерить загруженную модель по частям с различными материалами и настройками. Появился новый встроенный шейдер звездного неба для ночных сцен и игр с космической тематикой. Доступны новые примеры: веревка на основе интегрирования Верле и механика игры от третьего лица.
  • Dagon, в числе других примечательных проектов на языке D, был упомянут на конференции FOSDEM 2024 в Брюсселе, а позже на эту тему вышло интервью со мной в онлайн-издании “Вечерняя Казань”.
  • Выпустил dlib 1.3.0, где был проделан ряд улучшений в математическом пакете и добавлен новый модуль dlib.math.random. Спасибо Александру Перфильеву aka aperfilev за багфиксы и поддержку GNU D Compiler в dlib.math.sse. В марте этого года библиотека побила все рекорды по скачиваниям за все время существования проекта – 14000 в месяц!

Ну и, конечно, небольшой список интересных событий в мире D и графического СПО:

  • Функция тональной компрессии AgX стала новым де-факто стандартом индустрии;
  • В языке Slang добавлена поддержка WGSL, что позволяет с большим удобством писать шейдеры для WebGPU-приложений;
  • На FOSDEM ’24 был представлен ознакомительный доклад о языке D и его преимуществах для разработки приложений компьютерной графики.

Dagon 0.18

Выпустил новую версию Dagon. В загрузчике OBJ наконец-то появилась поддержка групп – если в файле присутствуют группы, они будут доступны через свойство OBJAsset.groupMesh, так что вы можете использовать их в качестве отдельных мешей вместо единого OBJAsset.mesh. Также загрузчик теперь не падает на моделях с N-гонами, а выводит предупреждение, что они не поддерживаются.

Добавлен новый экстра-шейдер dagon.extra.starfieldsky – ночное небо со звездами. Он представляет собой улучшенную версию шейдера звездного неба из демки с планетой. Основное нововведение – поддержка мерцания звезд.

Слегка переделан NewtonCharacterComponent: появился новый параметр радиуса. Логика теперь следующая: контроллер персонажа, как и прежде, представлен двумя Newton-сферами, но их радиус теперь задается пользователем, а не вычисляется автоматически. Сферы располагаются сверху и снизу от барицентра на расстояниях, которые вычисляются исходя из радиуса и роста персонажа.

В dagon:iqm появились новые свойства для анимированных моделей: Actor.looping (зацикленность), Actor.state.finished (индикатор завершения текущей анимации). Исправлен баг с фейсгруппами при загрузке некоторых IQM.

Slang – универсальный шейдерный язык

Что выглядит читабельнее? Это:

struct VertexOutput
{
    @builtin(position) position: vec4<f32>,
    @location(0) fragmentPosition: vec4<f32>
};

@vertex
fn vs_main(@builtin(vertex_index) vertexIndex: u32) -> VertexOutput
{
    let x = f32(i32(vertexIndex) - 1);
    let y = f32(i32(vertexIndex & 1u) * 2 - 1);
    var output: VertexOutput;
    output.position = vec4<f32>(x * 0.5, y * 0.5, 0.0, 1.0);
    output.fragmentPosition = 0.5 * (vec4<f32>(x, y, 0.0, 1.0) + 1.0);
    return output;
}

…или это:

struct VertexOutput
{
    float4 position: SV_Position;
    float4 fragmentPosition;
};

[shader("vertex")]
VertexOutput vertexMain(uint vertexIndex: SV_VertexID)
{
    let x = float(int(vertexIndex) - 1);
    let y = float(int(vertexIndex & 1u) * 2 - 1);
    VertexOutput output;
    output.position = float4(x * 0.5, y * 0.5, 0.0, 1.0);
    output.fragmentPosition = 0.5 * (float4(x, y, 0.0, 1.0) + 1.0);
    return output;
}

Второй листинг, на мой взгляд, выигрывает сравнение. Это код на Slang, HLSL-подобном языке, который позиционируется в качестве платформонезависимой основы для написания одних и тех же шейдеров под любые графические API, включая D3D12, Vulkan, Metal, OpenGL, а с недавних пор и WebGPU. Идея, конечно, не новая – если вы писали шейдеры в нулевые, то, наверное, помните Cg от NVIDIA – но с со времен попыток написать универсальный компилятор в низкоуровневые шейдерные языки утекло немало воды и сменилось несколько поколений графического железа. Сейчас, в эпоху Vulkan и SPIR-V, кросс-компиляция шейдеров актуальна как никогда: старичок GLSL уже сдает позиции, для новых стандартов создаются новые языки – индустрия переживает очередной этап фрагментации.

Я уже писал о своих впечатлениях от WGSL, встроенного шейдерного языка WebGPU, и многие его конструкции мне до сих кажутся спорными и неудобными. Особенно бесят типы вида vec4<f32>. Не так давно поддержка WGSL была добавлена в компилятор Slang, в связи с чем я теперь всерьез рассматриваю этот язык как основной для создания графического движка на WebGPU.

Главная киллер-фича Slang – это, конечно, модули. Причем, что интересно, есть и препроцессор а ля C с директивами #include, #ifdef и др. От HLSL и GLSL язык выгодно отличается большим набором фич, присущих современным высокоуровневым языкам: поддержкой вывода типов, пространств имен, функций-членов структур (с неизменяемым по умолчанию неявным this – по-моему, отличная идея!), а также конструкторов, геттеров/сеттеров и даже перегрузки операторов. Есть дженерики, интерфейсы, кортежи. Интересен тип Optional, который дополняет любой другой тип поддержкой значения none – чтобы можно было указать отсутствие какого-либо значения. Для SPIR-V и CUDA в языке есть ограниченная поддержка указателей. Очень полезный инструмент – декоратор ForceInline, который заменяет вызов функции подстановкой ее кода. Наконец, в языке есть автоматическое дифференцирование, которое используется в задачах машинного обучения.

Старую как мир проблему некоммутативности умножения матриц и векторов в Slang решили следующим образом: оператор * всегда означает произведение двух матриц, как принято в математике. Чтобы трансформировать вектор матрицей, нужно вместо m * v писать mul(v, m). Для такого старого ветерана OpenGL, как я, слегка непривычно, но жить можно 🙂

Репозиторий

Документация по языку

Обновления

Вышел bindbc-wgpu 0.22.0, соответствующий wgpu-native 22.1.0.1. Обновилось много чего по мелочи, из важного: теперь нужно удалять WGPURenderPassEncoder после отрисовки, иначе у вас wgpuQueueSubmit будет падать с ошибкой.

Соответственно, обновил и демонстрационное приложение wgpu-dlang, плюс избавился там от библиотеки STB для загрузки изображений.

Стеганография в dlib

Моя статья 2016 года, изначально написанная для блога LightHouse Software. Приведенный код актуален и сегодня.

Думаю, нет необходимости лишний раз говорить о том, насколько в наше время важна защита личных данных и тайна переписки. Конечно, к нашим услугам имеются криптографические алгоритмы, но одного только шифрования порой бывает мало – иногда нужно не просто передать секретное сообщение, но и скрыть сам факт передачи. И здесь приходят на помощь алгоритмы стеганографии.

(далее…)