https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions//ff729722(v=vs.85)?redirectedfrom=MSDN
위 내용을 참고하여 정리한 내용입니다.

Tutorial5 : 다른 개체 공전

📌 Transformation (변환)

정점에서 수행할 수 있는 변환에는 3가지 유형이 있다.
이동, 회전, 스케일링.
XNA Math 라이브러리에 이동, 회전, 스케일링, 월드-뷰 변환, 뷰-투영 변환과 같은 API가 포함되어 있다.

📌 Translation (이동)

🔎 이동에 사용되는 행렬

    1  0  0  0
    0  1  0  0
    0  0  1  0
    a  b  c  1

여기서 (a, b, c)는 이동할 방향과 거리를 정의하는 벡터이다.
예를 들어 x축으로 -5만큼 이동하게 하려면 아래 행렬을 곱하면 된다.

🔎 x축으로 -5만큼 이동

    1  0  0  0
    0  1  0  0
    0  0  1  0
   -5  0  0  1   

📌 Rotation (회전)

회전은 원점을 통과하는 X, Y, Z 축을 중심으로 일어난다.
예를 들어 [1 0]를 반시계로 90도 회전시키면 [0 1]이 된다.

🔎 y축을 기준으로 시계 방향으로 i도 회전시키는 행렬

    cosΐ  0  -sinΐ   0
     0    1     0    0
    sinΐ  0   cosΐ  0
     0    0     0    1

📌 Scaling (스케일링)

스케일링은 축 방향을 따라 확대하거나 축소하는 것을 말한다.
모든 방향으로 크기를 조정할수도 있고 하나의 축만 따라 크기를 조정할 수도 있다.

🔎 스케일링 시키는 행렬

    p  0  0  0
    0  q  0  0
    0  0  r  0
    0  0  0  1

📌 Multiple Transformations (다중 변환)

벡터에 다중 변환을 적용하려면 첫 번째 변환 행렬을 곱한 다음 그 행렬에 두 번째 변환 행렬을 곱하면 된다.

📌 Creating the Orbit (궤도 생성하기)

이 튜토리얼에서는 제자리에서 회전하는 큐브와, 자신의 축에 대해 회전함과 동시에 다른 큐브를 회전 하는 큐브 2개를 만들 것이다.

XNA Math에 회전, 이동 및 스케일링 행렬을 생성하는 데 도움이 되는 기능이 있다.

• XMMatrixRotationX, XMMatrixRotationY, XMMatrixRotationZ : x축, y축, z축 중심 회전
• XMMatrixTranslation : 매개변수로 받은 점을 이동
• XMMatrixScaling : 스케일링. 기본 축을 따라서만 조정되며 임의의 축을 따라 스케일링을 하고 싶으면 스케일링 행렬에 적절한 회전 행렬을 곱하면 된다.

첫 번째 정육면체는 제자리에서 회전하고 궤도의 중심 역할을 할 것이다. XMMatrixRotationY 함수를 호출하면 된다. 큐브는 각 프레임에 설정된 양만큼 회전한다.

    // 1st Cube: Rotate around the origin
    g_World1 = XMMatrixRotationY( t );

두 번째 정육면체는 첫 번째 정육면체 주위를 공전한다.
먼저 정육면체의 크기가 30%로 축소된 다음, 축(이 경우 z축)을 따라 회전한다.
궤도를 돌게 하기 위해 원점에서 멀리 떨어진 곳으로 이동시킨다음 y축을 따라 회전한다.
원하는 결과는 4개의 행렬(mScale, mSpin, mTranslate, mOrbit)의 곱으로 얻을 수 있다.

    // 2nd Cube:  Rotate around origin
    XMMATRIX mSpin = XMMatrixRotationZ( -t );
    XMMATRIX mOrbit = XMMatrixRotationY( -t * 2.0f );
    XMMATRIX mTranslate = XMMatrixTranslation( -4.0f, 0.0f, 0.0f );
    XMMATRIX mScale = XMMatrixScaling( 0.3f, 0.3f, 0.3f );
    g_World2 = mScale * mSpin * mTranslate * mOrbit;

t : 시간

시간을 이용하여 업데이트를 시키므로 t 값을 증가시켜 주어야 한다.

    // Update our time
    t += XM_PI * 0.0125f;

렌더링을 하기 전에 셰이더에 대해 상수 버퍼를 업데이트 해야 한다. 월드 변환 행렬은 큐브마다 고유하므로 모든 큐브에 각각 적용된다.

    //
    // Update variables for the first cube
    //
    ConstantBuffer cb1;
    cb1.mWorld = XMMatrixTranspose( g_World1 );
    cb1.mView = XMMatrixTranspose( g_View );
    cb1.mProjection = XMMatrixTranspose( g_Projection );
    g_pImmediateContext->UpdateSubresource( g_pConstantBuffer, 0, NULL, &cb1, 0, 0 );

    //
    // Render the first cube
    //
    g_pImmediateContext->VSSetShader( g_pVertexShader, NULL, 0 );
    g_pImmediateContext->VSSetConstantBuffers( 0, 1, &g_pConstantBuffer );
    g_pImmediateContext->PSSetShader( g_pPixelShader, NULL, 0 );
    g_pImmediateContext->DrawIndexed( 36, 0, 0 );

    //
    // Update variables for the second cube
    //
    ConstantBuffer cb2;
    cb2.mWorld = XMMatrixTranspose( g_World2 );
    cb2.mView = XMMatrixTranspose( g_View );
    cb2.mProjection = XMMatrixTranspose( g_Projection );
    g_pImmediateContext->UpdateSubresource( g_pConstantBuffer, 0, NULL, &cb2, 0, 0 );

    //
    // Render the second cube
    //
    g_pImmediateContext->DrawIndexed( 36, 0, 0 );

📌 The Depth Buffer (깊이 버퍼)

Depth Buffer가 없다면 궤도를 도는 작은 정육면체가 뒤를 돌 때 다른 정육면체 뒤가 아닌 앞에 그려질 것이다. 따라서 깊이 버퍼를 사용하여 Direct3D 화면에 그려진 모든 픽셀의 깊이를 판단해주어야 한다.
Direct3D 11의 깊이 버퍼는 화면에 그려지는 모든 픽셀을 해당 화면 공간 픽셀의 깊이 버퍼에 저장된 값과 비교하여 확인한다.
렌더링 되는 픽셀의 z값이 버퍼에 이미 있는 값보다 작거나 같으면 픽셀이 그려지고, Depth Buffer의 값이 새로 그린 픽셀의 깊이로 업데이트 된다. 반면 그리려는 픽셀의 z값이 Depth Buffer에 기존에 있는 값보다 크면 픽셀은 버려지고 깊이 버퍼의 z 값은 변경되지 않는다.

🔎 Depth Buffer의 DepthStencilView를 작성하여 Depth Stencil texture를 사용한다는 것을 알게 한다.

    // Create depth stencil texture
    D3D11_TEXTURE2D_DESC descDepth;
    ZeroMemory( &descDepth, sizeof(descDepth) );
    descDepth.Width = width;
    descDepth.Height = height;
    descDepth.MipLevels = 1;
    descDepth.ArraySize = 1;
    descDepth.Format = DXGI_FORMAT_D24_UNORM_S8_UINT;
    descDepth.SampleDesc.Count = 1;
    descDepth.SampleDesc.Quality = 0;
    descDepth.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    descDepth.BindFlags = D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL;
    descDepth.CPUAccessFlags = 0;
    descDepth.MiscFlags = 0;
    hr = g_pd3dDevice->CreateTexture2D( &descDepth, NULL, &g_pDepthStencil );
    if( FAILED(hr) )
        return hr;

    // Create the depth stencil view
    D3D11_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC descDSV;
    ZeroMemory( &descDSV, sizeof(descDSV) );
    descDSV.Format = descDepth.Format;
    descDSV.ViewDimension = D3D11_DSV_DIMENSION_TEXTURE2D;
    descDSV.Texture2D.MipSlice = 0;
    hr = g_pd3dDevice->CreateDepthStencilView( g_pDepthStencil, &descDSV, &g_pDepthStencilView );
    if( FAILED(hr) )
        return hr;

새로 만든 Depth Stencil Buffer를 사용하려면 device에 바인딩해야 한다. 이 작업은 Depth Stencil View를 OMSetRenderTargets 함수의 세 번째 매개변수로 전달하여 수행된다.

    g_pImmediateContext->OMSetRenderTargets( 1, &g_pRenderTargetView, g_pDepthStencilView );

렌더 타겟과 마찬가지로 렌더링 전에 Depth Buffer를 초기화해야 한다.

    //
    // Clear the depth buffer to 1.0 (max depth)
    //