O documento descreve uma ferramenta de depuração chamada glslAngel para a linguagem de shader GLSL. A ferramenta permite depurar, editar e compilar shaders GLSL de forma integrada ao programa hospedeiro OpenGL. Isso é feito interceptando chamadas OpenGL e reescrevendo os shaders para coletar informações durante a execução. A ferramenta visa facilitar o desenvolvimento de aplicações que utilizam shaders ao fornecer um ambiente de depuração.

1. CG UFRGS
glslAngel:
Uma Ferramenta de Depuração
para a Linguagem GLSL
{bbgoncalves, oliveira}@inf.ufrgs.br
Bárbara Bellaver Gonçalves
Manuel M. Oliveira
Orientador

2. Introdução
2
© Bee Movie, DreamWorks

3. Introdução (cont.)
3
© Bee Movie, DreamWorks
© Wall-E, Pixar
© Ratatouille, Pixar

4. Introdução (cont.)
4
© Crysis, Crytek
© Grid, Codemasters
© Far Cry 2, Ubisoft

5. Como Obter Estes Efeitos?
 Shaders
 Programas desenvolvidos para GPUs.
5
© Crysis, Crytek © Crysis, Crytek
Sem shader Com shader

6. Evolução das Placas Gráficas
6
GeForce GTX 280, 2008Voodoo 1, 1997
• 2 engines de renderização 3D
• 1 processador multimidia 2D
• 6MB de EDO RAM
• 240 Núcleos de processamento
• 1GB de memória
© Quake 1, Activision © Fallout 3, Bethsoft

7. O Pipeline Gráfico
7
© MSDN, http://msdn.microsoft.com

8. Programação de Shaders
 Evolução similar à programação de CPUs
 Assembly → Alto Nível
 Exemplos de linguagens de alto nível
 Cg, HLSL e GLSL
 Dificuldades atuais:
 Programação paralela
• Cultura de programação seqüencial é a mais difundida
 Ferramentas de desenvolvimento deficitárias
• Editores e depuradores separados, por exemplo
8

9. Exemplo de Shader
9
PSSceneIn VSSkymain(VSSceneIn input)
{
PSSceneIn output;
// Transform the vert to view-space
float4 v4Position = mul(float4(input.pos, 1),
g_mWorldViewProj);
output.pos = v4Position;
// Transfer the rest
output.tex = input.tex;
output.color = float4(1,1,1,1);
return output;
}

10. GLSL
 Linguagem padrão
 Garante compatibilidade
 Fácil adaptar para aplicações existentes
 Código otimizado para hardware utilizado
10

11. Ferramentas Existentes
11
[gDEBugger, 2008]
[FxComposer, 2008]
[glslDevil, 2007]

12. Objetivos
 Desenvolver um depurador de shaders GLSL
 GLSL é um padrão aberto
 Poucas ferramentas existentes
 Multiplataforma (Linux, Windows, etc.)
 Principal dificuldade:
 Dados não estão facilmente disponíveis
12

13. A Ferramenta
 Inspirada na ferramenta glslDevil [Strengert et. Al, 2007]
 Projeto de código aberto
 www.codeplex.com/hl2glsl
 Permite depurar, editar e compilar o shader
13
Interface
Gráfica
Biblioteca
OpenGL
Parser GLSL

14. A Ferramenta (cont.)
14
Demo 1

15. Fluxograma de Execução
15
Hospedeiro
(OpenGL)
Biblioteca do Sistema
(c:/Windows/System32/opengl32.dll)
Geometry
Shader
Fragment
Shader
Vertex
Shader

16. Intercepta Chamadas OpenGL
16
Hospedeiro
(OpenGL)
Biblioteca do Sistema
(c:/Windows/System32/opengl32.dll)
Geometry
Shader
Fragment
Shader
Vertex
Shader
Biblioteca Modificada
(../Pasta Local/opengl32.dll)

17. Depurador
Instrumentação do Hospedeiro
17
Hospedeiro
(OpenGL)
Biblioteca Modificada
(../Pasta Local/opengl32.dll)
Geometry
Shader
Fragment
Shader
Vertex
Shader
Biblioteca do Sistema
(c:/Windows/System32/opengl32.dll)
glUseProgram
 Criar buffers
 Definir o que capturar
glSwapBuffers
 Ler o resultado
glBegin
 Setar modo de desenho
Instrumenta
o Código

18. Instrumentação do Hospedeiro (cont.)
18
Depurador
Hospedeiro
(OpenGL)
Biblioteca Modificada
(../Pasta Local/opengl32.dll)
Geometry
Shader
Fragment
Shader
Vertex
Shader
Instrumenta o Código
Biblioteca do Sistema
(c:/Windows/System32/opengl32.dll)

19. Re-escrita do Shader
19
Shader
Original
varying vec4 dbg_varUser;
void main(){
dbg_varUser = vec4(0.2,0.2,0.1,0.3);
}
*código gerado
Re-escreve
shader
void main(){
vec4 cor = vec4(0.2,0.2,0.1,0.3);
}
*código recebido
Shader
Re-escrito

20. Depurador
Fluxograma de Execução Final
20
Hospedeiro
(OpenGL)
Biblioteca Modificada
(../Pasta Local/opengl32.dll)
Instrumenta o Código
Biblioteca do Sistema
(c:/Windows/System32/opengl32.dll)
Geometry
Shader
Fragment Shader
Re-escrito
Vertex Shader
Re-escrito
Re-escreve
shader

21. Resultados
21
Demo 2

22. Conclusões
 Ferramenta de depuração
 Programa OpenGL hospedeiro
 Shader GLSL
 Desenvolvimento integrado da aplicação
 Atualmente, é dependente de hardware
22

23. Sugestões para Projetistas de HW
 Modificações que tornariam tudo mais fácil
 Acesso ao que acontece na placa
 Uso de buffers mais transparente
 Melhoria da documentação
23

24. Trabalhos Futuros
 Suporte à geometry shaders
 Novas formas de interação
 Seleção do vértice para obter informação
 Otimização do código
 Suporte a mais de um shader do mesmo tipo
24

25. Trabalhos Futuros
 Integração com ferramentas existentes
 Shader Designer [Typhoon Labs, 2006]
 Microsoft Visual Studio
 Ambiente único de desenvolvimento
25
Shader Designer Visual Studio

26. Agradecimentos
 Prof. Manuel Oliveira
 Microsoft
 Grupo de Computação Gráfica
 Leandro Fernandes e Vitor Pamplona
 Minha família
 Power Trio Quindim
 Alexandre Coster, Eduardo Camaratta e Mariane
Machado
26

27. Perguntas?
27
© GLSL, Falanx