https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions//ff729719(v=vs.85)?redirectedfrom=MSDN

위 내용을 참고하여 정리한 내용입니다.

Tutorial2 : 삼각형 그리기

📌 Elements of a Triangle (삼각형의 요소)

GPU가 삼각형을 렌더링하기 위해서는 삼각형의 꼭짓점 위치 3개가 주어져야 한다.

정점 버퍼에 꼭짓점 3개를 저장하면 된다.

📌 Input Layout

정점은 위치, 노멀, 색상, 텍스처 좌표(텍스처 매핑에 이용) 등을 가지고 있다. 정점 레이아웃은 이러한 속성들이 메모리에 어떻게 위치하는지를 나타낸다. (각 속성들이 어떤 데이터 타입을 이용하는지, 각 속성의 사이즈는 얼마인지, 저장된 순서 등)

각 속성은 다른 타입을 가지고 있기 때문에 정점은 일반적으로 구조체로 표현한다. 정점의 사이즈는 구조체의 사이즈로 쉽게 얻을 수 있다.

struct SimpleVertex
{
	XMFLOAT3 Pos; // Position
};

이걸 GPU에 공급하기 위해서는 input layout을 알고 있어야 한다. (GPU는 이게 정점에 대한 정보라는걸 모른다)

Direct3D 11에서 input layout은 GPU가 이해할 수 있는 형태로 정점 구조체를 설명하는 것이다. 각 정점 속성들은 D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 구조체를 이용하여 설명될 수 있다.

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC에 대해 좀 더 자세히 알아보자.

🔎 D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC

• SemanticName

: Semantic name은 요소의 성격이나 목적을 설명하는 문자열로 GPU에게 이게 뭔지 (정점인지, 노멀인지 등)을 알려주는 것이다. 여기선 POSITION이다.

• SemanticIndex

: 정점은 동일한 성질의 여러 속성을 가질 수 있다. 예를 들어 색상이 2개 일수도 있고 텍스처 좌표가 2개 일 수도 있다. 이 때 같은 COLOR 이라는 Semantic name을 쓰면서 Semantic index를 0과 1로 설정해준다.

• Format

: 요소에 사용할 데이터 타입을 정의한다. 예를 들어 DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT은 3개의 32비트 float을 가지고 있어 총 12byte가 된다.

• InputSlot

: Direct3D 11에서 GPU에 최대 16개의 정점 버퍼가 동시에 공급될 수 있다. 각 정점 버퍼는 0부터 15까지의 숫자를 가진다. InputSlot이 이 숫자를 이용해서 뭘 가져올건지 알려주는 역할을 한다.

• AlignedByteOffset

: AlignedByteOffeset은 GPU에 메모리 상에서 정점 버퍼가 시작되는 위치를 알려준다.

• InputSlotClass

: 여기엔 일반적으로 D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA를 쓴다.

• InstanceDataStepRate

: 인스턴스화에 사용된다. 튜토리얼에서는 인스턴스화를 사용하지 않으므로 0으로 설정한다.

이제 D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 배열을 채워 놓으면 다음과 같다.

// Define the input layout
D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC layout[] =
{
    { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0, D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA, 0 },  
};
UINT numElements = ARRAYSIZE(layout);

📌 Vertex Layout

// Create the input layout
if( FAILED( g_pd3dDevice->CreateInputLayout( layout, numElements, pVSBlob->GetBufferPointer(), 
        pVSBlob->GetBufferSize(), &g_pVertexLayout ) ) )
    return FALSE;
// Set the input layout
g_pImmediateContext->IASetInputLayout( g_pVertexLayout );

📌 Creating Vertex Buffer

초기화할동안 해야할 일 중 하나는 정점 데이터를 저장한 정점 버퍼(vertex buffer)를 만드는 것이다.
Direct3D 11에서 정점 버퍼를 만들려면 D3D11_BUFFER_DESC, D3D11_SUBRESOURCE_DATA 두가지 구조체를 만들고 ID3D11Device::CreateBuffer()를 호출해야 한다.

정점 버퍼에 복사될 데이터는 아래 코드에서 SimpleVertex에 저장된 3개의 정점들이다.
정점 버퍼가 생성된 후 ID3D11DeviceContext::IASetVertexBuffers()를 호출한다.

🔎 vertex buffer 만들기

// Create vertex buffer
SimpleVertex vertices[] =
{
    XMFLOAT3( 0.0f, 0.5f, 0.5f ),
    XMFLOAT3( 0.5f, -0.5f, 0.5f ),
    XMFLOAT3( -0.5f, -0.5f, 0.5f ),
};
D3D11_BUFFER_DESC bd;
ZeroMemory( &bd, sizeof(bd) );
bd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
bd.ByteWidth = sizeof( SimpleVertex ) * 3;
bd.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
bd.CPUAccessFlags = 0;
bd.MiscFlags = 0;
D3D11_SUBRESOURCE_DATA InitData; 
ZeroMemory( &InitData, sizeof(InitData) );
InitData.pSysMem = vertices;
if( FAILED( g_pd3dDevice->CreateBuffer( &bd, &InitData, &g_pVertexBuffer ) ) )
    return FALSE;

// Set vertex buffer
UINT stride = sizeof( SimpleVertex );
UINT offset = 0;
g_pImmediateContext->IASetVertexBuffers( 0, 1, &g_pVertexBuffer, &stride, &offset );

📌 Primitive Topology

Primitive Topology 는 GPU가 삼각형을 렌더링하는데 필요한 3개의 정점을 얻는 방법을 말한다.

만약 삼각형을 2개 그리고 싶다면 GPU에 6개의 정점을 보내면 되고 이 때 topology를 삼각형 리스트(triangle list)라고 부른다. 삼각형 리스트는 이해가 쉽지만, 비효율적이다. 여러개의 삼각형이 정점을 공유하는 경우 한 정점이 여러번 저장된다.

A B C C B D

위 그림처럼 삼각형이 두개의 꼭짓점을 공유한다면 먼저 그려진 삼각형에서 두 개의 정점을 사용하고 정점 버퍼에서 한개만 가져온다면 훨씬 효율적일 것이다. 이렇게 할 때 topology는 triangle strip이다.
triangle strip을 이용하면 두번째 삼각형을 그릴 때 이전 삼각형에서 마지막 두 정점을 가져오고, 정점 버퍼에서 그 다음 정점을 하나 가져온다.

A B C D

위 도형의 경우 아래와 같이 전달된다.

A B C D E

두번째, 네번째, 여섯번째 삼각형 등은 반시계방향으로 정점이 주어진다.
(기본적으론 시계)

🔎 삼각형 리스트를 이용하여 topology 설정

// Set primitive topology
g_pImmediateContext->IASetPrimitiveTopology( D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST );

📌 Rendering the Triangle

이제 삼각형을 렌더링해보자. 렌더링을 위해 정점 셰이더와 픽셀 셰이더 두개를 만들었다. 정점 셰이더는 삼각형의 정점들을 올바른 위치로 변환(space transform)하는 역할을 한다. 픽셀 셰이더는 삼각형의 각 픽셀의 색상을 계산한다. (이건 다음 튜토리얼에서)

이러한 셰이더들을 사용하려면 각각 ID3D11DeviceContext::VSSetShader(), ID3D11DeviceContext::PSSetShader()을 호출하면 된다.

마지막으로 ID3D11DeviceContext::Draw()를 호출하여 현재 정점 버퍼, 정점 레이아웃, primitive topology 등을 사용하여 GPU가 렌더링하도록 하면 된다.

Draw()의 첫 번째 매개변수는 GPU로 보낼 정점 수이고, 두 번째 매개변수는 보낼 첫번째 정점의 인덱스이다. 우리는 하나의 삼각형을 렌더링하고 정점 버퍼의 처음에서부터 하기 때문에 각각 3, 0 에 해당한다.

// Render a triangle 
g_pImmediateContext->VSSetShader( g_pVertexShader, NULL, 0 );
g_pImmediateContext->PSSetShader( g_pPixelShader, NULL, 0 );
g_pImmediateContext->Draw( 3, 0 );