정점, 인덱스를 이용한 렌더링

0. 개요

랜더링 파이프 라인을 개념적으로 숙지했다면, 직접 파이프 라인을 구성하고 VS(정점 쉐이더)와 PS(픽셀 쉐이더)를 정의하고 3차원 도형을 만들어 최종적으로 와이어프레임 도형을 출력한다.

 

이론적으로 하나하나 설명하기엔 이해가 부족할 수 있기 때문에 순서적으로 작성한 코드와 내용을 서술한다.

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1. 정점과 입력 배치

ID3D11InputLayout 설치

간단히 정점 구조체를 정의 한 후, 정의 된 정점들이 어떤 용도로 쓰이는지 Direct3D에게 알려줄 ID3D11InputLayout 객체를 통해 전달해야 한다. 이 객체는 정점의 갯수만큼 존재해야 되기 때문에 Vector같은 자료구조에 담아 사용한다.

std::vector<D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC> inputLayoutDesc;
// 각 정점 구조체의 성분을 서술
for (D3D11_SIGNATURE_PARAMETER_DESC& paramDesc : params)
{
	D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC elementDesc;
	elementDesc.SemanticName = paramDesc.SemanticName;	// 성분에 부여된 문자열 이름, 반드시 유효한 변수 이름
	elementDesc.SemanticIndex = paramDesc.SemanticIndex;	// 텍스쳐 좌표가 여러개일 경우 구별을 위한 번호 지정
	elementDesc.InputSlot = 0;	// 원소가 공급될 정점 버퍼 슬롯의 인덱스 DX에선 0~15 16개를 지원
	elementDesc.AlignedByteOffset = D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT;	// 정점 성분과 시작 위치 사이의 오프셋 (거리) 
	elementDesc.InputSlotClass = D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA;	// 고정, 다른 값은 고급 기법인 인스턴싱에 사용
	elementDesc.InstanceDataStepRate = 0;	// 일단 0, 다른 값은 인스턴싱에 사용

	// Format = 정점 성분의 자료 형식을 표시
	if (paramDesc.Mask == 1)
	{
		if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_UINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32_UINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_SINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32_SINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_FLOAT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32_FLOAT;
	}
	else if (paramDesc.Mask <= 3)
	{
		if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_UINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32_UINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_SINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32_SINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_FLOAT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT;
	}
	else if (paramDesc.Mask <= 7)
	{
		if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_UINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32_UINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_SINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32_SINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_FLOAT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT;
	}
	else if (paramDesc.Mask <= 15)
	{
		if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_UINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_UINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_SINT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_SINT;
		else if (paramDesc.ComponentType == D3D_REGISTER_COMPONENT_FLOAT32)
			elementDesc.Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT;
	}

 

입력 배치 생성

InputLayout 인터페이스를 설치 후, CreateInputLayout 메서드를 호출해 입력 배치를 생성한다.

const void* pCode = effectVsDesc->pBytecode;
UINT pCodeSize = effectVsDesc->BytecodeLength;

if (inputLayoutDesc.size() > 0)
{
	ID3D11InputLayout* inputLayout = NULL;
	HRESULT hr = D3D::GetDevice()->CreateInputLayout
	(
		&inputLayoutDesc[0]		// 정점 구조체를 서술하는 ELEMENT_DESC들의 배열
		, inputLayoutDesc.size()	// 등록된 배열의 원소갯수
		, pCode		// 정점 쉐이더를 컴파일해 얻은 바이트 코드를 가리키는 포인터
		, pCodeSize	// 바이트 코드의 크기
		, &inputLayout	// 생성된 입력 배치를 이 포인터를 통해 리턴
	);
	Check(hr);

return inputLayout;
}

 

세번째 매개변수인 pShaderBytecodeWithInputSignature는 정점 쉐이더가 매개변수로 입력 받은 정점 성분들의 이름과 내용등이 서로 동일한지 체크할 떄 필요한 변수이다. 정점 구조체에 정의된 변수명과 입력된 정점 정보의 변수 정보가 다르면 에러가 발생한다. 

입력 배치 정보를 하드웨어에 바인드

위 과정을 따라 입력된 정점 배치 정보들을 장치에 바인딩하는 것이다.

mDeviceContext->IASetInputLayout(InputLayout);

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2. 인덱스 설정, 인덱스 버퍼

적은 정점 정보로 많은 기본도형을 그릴 수 있게 만들어주는 인덱스를 사용하기 위해선 인덱스 전용 버퍼도 생성해야 한다.

// 인덱스 버퍼 구조체 서술
D3D11_BUFFER_DESC desc;
ZeroMemory(&desc, sizeof(D3D11_BUFFER_DESC));
desc.ByteWidth = sizeof(UINT) * 6;
desc.BindFlags = D3D11_BIND_INDEX_BUFFER;

// 인덱스 버퍼를 초기화할 자료를 지정
D3D11_SUBRESOURCE_DATA subResource = { 0 };
subResource.pSysMem = indices;

// 인덱스 버퍼 생성
device->CreateBuffer(&desc, &subResource, &indexBuffer));

 

그 후 이렇게 생성한 버퍼를 IA에 바인드 해주고 인덱스로 그리라는 명령을 실행한다.

device->IASetIndexBuffer(indexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);

device->DrawIndexed(0, 1, 6);

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3. 렌더링 상태 설정

Direct3D에는 파이프라인 '렌더 상태'라 부르는 집합으로 묶어 관리하는 상태 변수들이 존재한다.

 

1. ID3D11RasrerizerState : RS 단계를 구성하는 설정들을 모은 집합

2. ID3D11BlendState : 혼합 연산을 구성하는데 쓰이는 설정들을 모은 집합

3. ID3D11DepthStencilState : 깊이와 스텐실 판정을 구성하는데 쓰이는 설정 집합

 

이부분의 내용은 대체로 고급 기능에 사용되기 때문에 자주 쓰이진 않지만 Fill(채우기), Cull(전후면 선별), FrontCounterClockwise(전후면 방향 설정)등의 기능이 있다.

 

아무것도 설정하지 않는 기본 상태도 잘 그려지기 때문에 이거 저거 만져보다 잘못된 결과가 나온다면 RSSetState(0);을 호출하면 된다.

device->RSSetState(StateBlock->RSRasterizerState);
device->OMSetDepthStencilState(StateBlock->OMDepthStencilState, StateBlock->OMStencilRef);
device->OMSetBlendState(StateBlock->OMBlendState, StateBlock->OMBlendFactor, StateBlock->OMSampleMask);

더불어 ID3DX11Effect라는 하나의 렌더링 기법을 캡슐화한 개념이 등장한다.

렌더링 패스를 만들어 하나의 정점, 픽셀 세위더, 렌더 상태등을 지정해 컴파일 시점에 매개변수 변경을 통한 다양한 쉐이더 베리에이션을 구현 할 수 있다.

technique11 T0
{
	pass P0
	{
		SetVertexShader(CompileShader(vs_5_0, VS()));
		SetPixelShader(CompileShader(ps_5_0, PS_R()));
	}

    pass P1
    {
        SetRasterizerState(FillMode_Wireframe);

        SetVertexShader(CompileShader(vs_5_0, VS()));
        SetPixelShader(CompileShader(ps_5_0, PS_R()));
    }
}

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4. 결과물

인덱스 없이 정점 정보로만 그린 사각형

 

IA의 토폴로지(위상 구조)만 변경해 다시 그린 경우

 

두 개의 정점 버퍼와 인덱스 버퍼를 쌍으로 그린 2개의 삼각형

 

버텍스와 인덱스를 이용해 만든 큐브의 WireFrame버전과 Solid 버전