DIRECTX12必携 INSTINCT

7年ぶりの新たな「必携」。

DIRECT3D11必携をリリースした 2014年から実に7年。長い研究期間と執筆期間を経てようやくここにDirectX12必携が完成しました。
DirectX9必携（2010年）
DirectX11必携（2014年）
DirectX9必携　増補版（2018年）
DirectX12必携（2021年）
メジャーバージョン3作目（必携書籍としては4作目）の自信作です。

2つのバージョンを作りました。

今回初めて1つの書籍から2つの版を作りました。
その理由は価格です。DXR（リアルタイムレイトレーシングAPI）を含むUltimate版があまりにも高額なため、DXRとGPGPUを削り、価格を抑えたStandard版を作成しました。

PDFファイルです。

PDFファイルでのご提供となります（紙の書籍ではありません）。電子書籍の決済後の流れ等はこちらをご覧ください。

インスティンクト

本のタイトルにinstinctという言葉が付いていますが、これは本書制作中の早い段階に、ふと心に浮かんだ言葉です。それ以来この言葉をコンセプトに開発を進めてきました。開発も習得も「本能に従う」ということが必要な気がします。

本文「はじめに」より抜粋

この度は書籍としてはかなり高額であるにも関わらず本書をお買い上げいただき、ありがとうございました。
ベアピクセルの書籍価格は制作コストから決定しています。制作コストの90%以上は筆者の人件費です。今回本書を完成させるまでに要した期間は16カ月で、単純に計算すると本書の制作コストは8桁に到達します。本書は価格的には確かに高額ですが、その価格分の内容になっていると思っています。

本書はDX12の基礎から応用までを広範囲にカバーしています。サンプル集として使うことも、また、理論の説明にもふんだんに紙面を割いているので参考書としても使えます。私事ですが実際筆者も日常的に必携シリーズは使っています。CGエンジニア案件（委託、請負）で本当にDX9必携、DX11必携はよく使います。
サンプルは見た目こそ豪華ではないですが（豪華ではないだけに）中身を理解しやすいコードになっています。
なお、想定読者レベルとしてはDX11やOpenGLなどを運用できている事とします。
本書付属サンプルはVisual C++プロジェクトとなります。

DX12は低レベル処理をプログラマーに委譲することで高速性を確保するAPIです。DX9やDX11が今まで自動的にやってくれていたことをDX12ではプログラマーがやらなくてはなりません。これはDX9やDX11に慣れている人にとっては脅威と言えます。本書はその脅威を解消すべく制作しています。
ちょっとここでDX12の清々しいまでの委譲っぷりを垣間見れる仕様をご紹介してみます。
（中略）
この辺の原理についてはもちろん本文の中にて複数個所で説明しています（「お弁当屋さん理論」）。

筆者の印象としては、DX12はプロジェクト開始の度に1からコーディングするというよりも、どこかの時点で一旦ライブラリ化しておいて、以降はそのライブラリを利用しながらライブラリを充実させていくという使い方が効率的なのかなと感じました。プログラマーが自分でライブラリシステムを構築して、そのライブラリを使う感じです。プロジェクトの度にそのまま使うにはあまりにも使い勝手が悪すぎます。
もちろんプログラマーが「ライブラリしか使えない」という状況だと何らかの不具合に対処できないので、DX12を1からコーディングできることはいつの時代も必要かとは思います。「ライブラリしか使えない」状況はいつか必ず大事故になります。

本書によりDX11プログラマー（やOpenGLプログラマー）が今までと同じようにDX12を扱えるようになる事が本書の狙いです。

本書概観

はじめに 12
1章　各種概念 13
1節　コマンドリスト 14
001　コマンドリストとは 15
002　コマンドキューの作成 17
003　コマンドキューの作成（GPGPU用） 18
004　コマンドキューの作成（COPY用） 19
005　コマンドキューの作成（バンドル用） 20
006　コマンドリストの作成 21
007　コマンドリストの作成（GPGPU用） 22
008　コマンドリストの作成（COPY用） 23
009　コマンドリストの作成（バンドル用） 24
2節　フェンス 25
010　フェンスとは 26
011　フェンスの作成 28
012　フェンスでGPUとの同期をとる 29
3節　バリア 30
013　バリアとは 31
014　バリア（トランジション） 34
015　バリア（壁） 35
4節　リソース 36
016　リソースとは 37
017　リソースで大事な事 39
018　バーテックスバッファ 41
019　インデックスバッファ 43
020　コンスタントバッファ 45
021　テクスチャー 46
022　アクセラレーションストラクチャーバッファ 49
5節　リソースバインディング 53
023　リソースバインディングとは 54
6節　ルートシグネチャ 58
024　ルートシグネチャとは 59
025　ルートパラメーターとは 61
7節　パイプラインステートオブジェクト 66
026　パイプラインステートオブジェクトとは 67
8節　ディスクリプター 71
027　ディスクリプターとは 72
9節　ルートコンスタント 76
028　ルートコンスタントとは 77
029　ルートコンスタントによるバインディング 78
10節　ルートディスクリプター 79
030　ルートディスクリプターとは 80
031　ルートディスクリプターによるバインディング 81
11節　ディスクリプターテーブル 82
032　ディスクリプターテーブルとは 83
033　テーブル1つ、範囲1つ、ディスクリプター1つ 87
034　テーブル1つ、範囲1つ、ディスクリプター複数 91
035　テーブル1つ、範囲　複数、ディスクリプター1つ同種のディスクリプター 93
036　テーブル1つ、範囲　複数、ディスクリプター1つ異種のディスクリプター 95
037　テーブル1つ、範囲　複数、ディスクリプター複数同種のディスクリプター 96
038　テーブル複数、範囲1つ、ディスクリプター1つ 98
039　テーブルとヒープ、重要なこと 100
040　テーブル複数、範囲1つ、ディスクリプター1つ（ヒープ複数版） 101
041　テーブル複数、範囲1つ、ディスクリプター複数 102
042　テーブル複数、範囲　複数、ディスクリプター1つ 103
043　テーブル複数、範囲　複数、ディスクリプター複数 104
12節　デバッグ 105
044　デバッグレイヤーによるデバッグ 106
045　PIXによるデバッグ 108
13節　シェーダー種類別概説 113
046　パイプラインの各工程 114
047　バーテックスシェーダーとは 116
048　バーテックスシェーダーの仕事　最小サンプル 117
049　ジオメトリシェーダーとは 119
050　ジオメトリシェーダーの仕事　最小サンプル 120
051　ハルシェーダーとは 123
052　ハルシェーダーの仕事　最小サンプル 124
053　テセレーターとは 126
054　ドメインシェーダーとは 127
055　ドメインシェーダーの仕事　最小サンプル 128
056　ピクセルシェーダーとは 130
057　ピクセルシェーダーの仕事　最小サンプル 131
058　コンピュートシェーダーとは 134
059　コンピュートシェーダーの仕事　最小サンプル 135
060　ストラクチャードバッファとは 139
2章　ジオメトリの表示 141
1節　初期化 142
061　空ウインドウ（非クラス） 143
062　空サンプル（クラス形式） 144
063　DX12初期化と画面クリア 145
064　深度バッファありの初期化 156
2節　フルスクリーン 159
065　フルスクリーン 160
3節　点 161
066　点を3D空間に描画 162
4節　線 165
067　線を3D空間に描画 166
5節　ポリゴン 167
068　トライアングルのレンダリング 168
069　クアッドのレンダリング 171
070　クアッドのレンダリング　インデックス使用 173
071　深度バッファありのレンダリング 176
6節　ワイヤーフレーム 177
072　ワイヤーフレーム 178
7節　テクスチャー 179
073　ポリゴンにテクスチャーを貼る 180
074　テクスチャーの切り替え 186
075　テクスチャーとシェーダー側レジスターの対応 188
076　サンプリング,フィルタリング,アドレッシングって何？ 190
9節　テキスト 193
077　テキストのレンダリング 194
10節　スタティックメッシュ 203
078　メッシュとはトライアングルの集まり 204
079　スタティックメッシュとは 208
080　バーテックスバッファとは 209
081　インデックスバッファとは 211
082　頂点の順番 214
083　スタティックメッシュのレンダリング(OBJ) 215
084　スタティックメッシュのレンダリング(FBX) 217
085　スタティックメッシュのレンダリング(STL) 218
086　スタティックメッシュのレンダリング(オリジナルフォーマット) 219
087　スタティックメッシュ複数対応版(OBJ) 221
11節　階層アニメーションメッシュ 222
088　階層アニメーションメッシュとは 223
089　階層アニメーションメッシュ(Xファイル) 226
090　アニメーションの制御（X） 228
091　階層アニメーションメッシュ(FBX) 229
092　アニメーションの制御（FBX） 231
093　階層アニメーションメッシュ(オリジナルフォーマット　ソース内定義) 232
094　階層アニメーションメッシュ(オリジナルフォーマット　バイナリファイル) 237
095　階層アニメーションメッシュ(オリジナルフォーマット　テキストファイル) 239
096　アニメーションの制御(オリジナルフォーマット) 241
12節　スキンアニメーションメッシュ 242
097　スキンアニメーションメッシュとは 243
098　スキンメッシュ(Xファイル) 244
099　アニメーションの制御(X) 246
100　スキンメッシュ(FBX) 247
101　アニメーションの制御（FBX） 249
102　スキンメッシュ(オリジナルフォーマットソース内定義) 250
103　スキンメッシュ(オリジナルフォーマットバイナリファイル) 255
104　スキンメッシュ(オリジナルフォーマットテキストファイル) 257
105　アニメーションの制御(オリジナルフォーマット) 259
13節　複数のレンダリング 260
106　複数オブジェクトのレンダリング 261
107　複数マテリアル 265
108　複数マテリアルの複数モデル 267
3章　ジオメトリのシェーディング 268
1節　法線とエッジ部分のシェーディング 269
109　ハードエッジと、ソフトエッジとは 270
110　フラットシェーディング（ハードエッジ） 275
111　スムーズシェーディング（ソフトエッジ） 276
2節　ディフューズ 277
112　色のみ 278
113　ランバート Lambert 反射モデル 280
114　オーレン-ネイヤー　Oren–Nayar　反射モデル 285
3節　スベキュラー 288
115　フォン Phong 照明・反射モデル 289
116　クック・トランス　Cook-Trrance 照明・反射モデル 294
4節　様々なシェーディング 297
117　アイスシェーダー 298
118　2 color 299
5節　サブサーフェイススキャッタリング 300
119　SSSとは 301
120　SSS 304
121　SSS 深度テクスチャー可視化 310
122　SSS アーティファクト対策 312
123　SSS+phong 314
124　SSS+テクスチャー 316
125　SSS+phong+テクスチャー 318
6節　バンプ 320
126　バンプマッピングとは 321
127　ノーマルバンプマッピングの原理 322
128　ハイトマップとノーマルマップ 326
129　ポリゴンにバンプ　ノーマルマップ使用 328
130　ポリゴンにバンプ　ハイトマップ使用 333
131　スタティックメッシュにバンプ　ノーマルマップ使用 334
132　スタティックメッシュにバンプ　ハイトマップ使用 335
133　スキンメッシュにバンプ　ノーマルマップ使用 336
7節　テセレーション 337
134　テセレーションとは 338
135　パッチ、コントロールポイント、ドメインを理解する 339
136　テセレーション　四角 341
137　テセレーション　三角 353
8節　ディスプレイスメント 356
138　ディスプレイスメントマッピングとは 357
139　ディスプレイスメントマッピング 369
140　アダプティブ・ディスプレイスメントマッピング　密度マップ 374
141　アダプティブ・ディスプレイスメントマッピング　距離 383
142　海水面を表現 385
143　雪 386
144　ディスプレイス後の法線 388
9節　環境マッピング 389
145　スフィアマップでスカイドーム 390
146　キューブマップでスカイボックス 392
10節　反射、周囲の写り込み 393
147　法線からスフィアマップ用のUVを求める 394
148　スフィアマップで背景のみ映りこみ頂点単位 399
149　スフィアマップで背景のみ映りこみ　ピクセル単位 401
150　法線と視線からキューブマップ用のUVを求める 402
151　キューブマップで背景のみ映りこみ　頂点単位 404
152　キューブマップで背景のみ映りこみ　ピクセル単位 405
153　キューブマップで他モデルの映りこみ 406
154　スカイドームと映りこみ 416
155　スカイボックスと映りこみ 417
11節　透過 418
156　アルファブレンディングとは 419
157　アルファブレンディング有効・無効 421
158　汚いアルファブレンディング（失敗例） 424
159　綺麗なアルファブレンディング（解決策） 427
160　通常合成、加算合成その他 431
161　カリングトリック 435
12節　屈折 436
162　キューブマップ　リフラクション 437
4章　シーン 439
1節　アンチエイリアス 440
163　アンチエイリアス 441
2節　フォグ 447
164　線形フォグ、指数フォグ 448
165　グラウンドフォグ、テクスチャードグラウンドフォグ 453
（重要）練習問題 457
3節　ぼけ 458
166　ぼけ 459
167　距離でぼけ変化 461
168　被写界深度（DOF） 464
169　ピクセルモーションブラー 466
4節　カメラ 469
170　カメラを移動 470
171　カメラを回転 473
172　カメラのワールド回転 475
173　カメラのローカル回転 477
174　ジンバルロックとは 480
175　実際にジンバルロックを体験してみる 481
176　ズームイン・アウト 485
177　カメラ自体移動でズーム 487
178　シーンのスケーリングでズーム 489
179　FPS風操作 491
180　３人称視点 494
5節　ライト 496
181　ディレクショナルライト 497
182　ポイントライト 501
183　ポイントライト　減衰 505
184　スポットライト 508
185　スポットライト　減衰 515
186　スポットライト　ソフトエッジ 516
187　スポットライト　ソフトエッジ　減衰 518
188　複数のライト 519
6節　影 521
189　丸影 522
190　丸影　ソフトエッジ 525
191　シャドウボリューム 527
192　シャドウマップ 548
193　キューブシャドウマップ 557
7節　ディファードレンダリング 563
194　ディファード・シェーディングとは 564
195　ディファード・シェーディングの原理 565
196　最もシンプルなディファード・シェーディング 567
197　ディファード・シェーディングのメリット・デメリット 574
198　ディファード・シェーディング VS フォワードシェーディング 575
199　G-Bufferに入れるものは自由 577
8節　マウス選択 578
200　3D物体のマウス選択 579
5章　高速化 582
1節　視錐台カリング 583
201　視錐台カリング 584
2節　オクルージョンクエリ 587
202　オクルージョンクエリ 588
3節　バンドル 592
203　バンドルとは 593
204　バンドルの効果 594
6章　マルチスレッド 597
1節　マルチスレッド 598
205　まずは純粋にマルチスレッドのみ 599
206　シングルスレッド 606
207　マルチスレッド 607
208　重たいCPU処理がある場合に効果大 610
209　マルチスレッドと速度アップについて 612

7章　GPGPU 613
1節　コンピュートシェーダー 614
210　GPGPUとは 615
211　GPUの計能能力は驚異的 616
8章　DXRによるリアルタイムレイトレーシング 622
1節　各種概念 623
212　RTPSOとは 624
213　DXILライブラリとは 626
214　アソシエーションとは 627
215　シェーダーコンフィグとは 629
216　パイプラインコンフィグとは 630
217　ペイロードとは 631
218　ローカル（グローバル）ルートシグネチャとは 633
219　シェーダーテーブルとは 634
220　Ray Typeとは 635
221　shader recordを分かつ要素 636
222　BLAS/TLASとは 637
2節　ミニマムなレンダリング 638
223　トライアングルのレンダリング 639
224　ボックスのレンダリング 651
3節　インスタンシング 653
225　インスタンシング 654
4節　ジオメトリの操作 656
226　行列でジオメトリを動かす 657
5節　インデックス 661
227　インデックスバッファを使う 662
6節　シェーダーの適用方法 664
228　ランバートシェーディング 665
7節　影 670
229　トライアングルとプレーンのレンダリング 671
230　トライアングルの影 676
231　ボックスの影 680
232　ボックスインスタンスの影 681
233　ボックスインスタンス動かした影 682
著者紹介 684

（注）青い項目はUltimate版のみです。

付属サンプルプログラムの実行ビデオ（全てではありません）

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ベアピクセル株式会社