그래픽스(DirectX)12

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  [DirectX11] Lighting - Directional Light/ Pointlight / Spotlight Directional lights(Parallel lights) Directional lights는 태양과 같이 매우 멀리 있는 광원과 비슷하다고 볼 수 있다. 즉, 모든 서로 다른 광선이 평행하게 들어온다고 볼 수 있다. 광원은 광선이 향하는 방향을 나타내는 하나의 vector로 정의될 수 있다. light vector는 광원이 향하는 방향의 반대 방향을 향한다. Directional lights는 pointlights, spotlights보다 비용이 적게 든다. 구현 //LightHelper.fx struct DirectionalLight { float4 Ambient; float4 Diffuse; float4 Specular; float3 Direction; float pad; }; void Com.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 22.

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  [DirectX11] Lighting - diffuse/ambient/specular Diffuse Lighting 빛이 거친 표면의 한 점을 비추면, 광선이 여러 방향으로 랜덤하게 산란되는데, 이를 diffuse reflaction이라 한다. 이는 눈의 위치와 상관없이 반사된 빛이 보이게 되며, 색상도 눈의 위치와 상관없이 동일하게 보인다. diffuse lighting을 계산하기 위해서 먼저 diffuse light color, diffuse material color를 구체화한다 diffuse material은 표면이 diffuse light를 반사하고 흡수하는 양을 나타내고, 예를 들어 diffuse material가 m_d = (0.5, 1.0, 0.75)이고 diffuse light가 l_d=(0.8, 0.8, 0.8)이면, 점에서 반사되는 빛의 양은 둘을 outer produ.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 21.

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  [DirectX11] Lighting - 빛과 머티리얼, normal vector, Lambert 코사인 법칙 Lighting 3D 물체에 빛이 없으면 그냥 2D처럼 보이게 된다. 실제로 우리가 세상을 보는 모습은 물질(material)과 빛의 상호작용에 의존한다. 따라서 사실성을 위해서 정확한 빛 모델을 사용해야 하지만, 비용이 크기 때문에 속도와 사실성 사이에서 밸런스를 맞추어야 한다. 따라서 pixel shader에서 각 정점마다 색상을 그냥 리턴하는 것이 아니라, 머티리얼과 빛을 두어서 이들의 상호작용에 기반해 정점의 색상을 계산하는 빛 공식을 적용해야 한다. 머리티얼이라는 것은 물체 표면이 빛과 어떻게 상호작용하는지를 결정하는 특성으로 생각할 수 있다. 빛은 다양한 색상이 될 수 있고, 광원으로부터 바깥으로 이동하다가 다른 물체와 충돌하여 일부는 흡수되고 일부는 반사되어 다른 물체를 칠 수 있다. 그러다.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 21.

• [DirectX11] Direct3D에서 그리기 정점과 input layout 정점은 공간적인 위치 뿐만 아니라 추가적인 데이터를 가지고 있을 수 있다고 했다. 우리가 정의한 정점 형식을 만들기 위해서 먼저 이를 구조체로 만들어야 한다. struct Vertex { XMFLOAT3 Pos; XMFLOAT4 Color; }; 그리고 D3D에게 각 구성요소를 가지고 무엇을 할지를 알려주기 위해서 정점 구조체에 대한 input layout desciption (D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC)을 input layout (ID3D11InputLayout)에 제시해야 한다. Input layout은 각 구조체에 대한 D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC의 배열로 이루어져 있다. ComPtr _inputLayout; D3D11_INPUT_EL.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 19.

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  [DirectX11] 렌더링 파이프라인 렌더링 파이프라인 가상의 카메라가 보는 것에 기반하여 2D 이미지를 생성해내는 데 필요한 일련의 전 과정을 렌더링 파이프라인(rendering pipeline)이라고 한다. 몇몇 단계는 input으로서 GPU 리소스에 접근하고 몇몇 단계에서는 GPU리소스를 write하기도 한다. 하지만 대부분의 단계에서는 GPU 리소스를 사용하지 않고, 이전 단계의 output을 input으로 받는다. 1. Input Assembler(IA) 단계 Input Assembler 단계는 메모리로부터 기하학적 데이터(정점, 인덱스)를 읽고 삼각형, 선 등의 기하학적 형태로 조립하는 단계이다. 1) Vertex Buffer 수학적으로 정점(vertex)은 삼각형의 두 변이 만나는 곳, 선의 끝점, 단일 점 자체를 의미한다. 그.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 16.

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  [Graphics] Ray와 물체의 충돌 판정 알고리즘(AABB/OBB) AABB(Axis-Aligned Bounding Box) ray와 AABB의 충돌을 판단하는 알고리즘은 Cyrus-Beck Clipping 이라고도 한다. Clipping는 오린다, 자른다는 뜻이다. Box는 평행한 두 면의 쌍 3개로 이루어져 있다. 즉 xy, yz, zx 면이 2개씩 있다. 대표적으로 xy면을 보자. xy면은 두 개의 x값을 가지고 두 개의 y값을 가진다. 이 값을 따라서 평행하게 직선으로 이어본다. ray는 지나가면서 이 네 개의 직선, 즉 작은x값, 큰x값, 작은y값, 큰y값을 지나게 될 것이다. 아래와 같이 ray가 각 직선을 지나는 위치를 살펴본다. 아래의 경우 작은Y값, 큰Y값을 먼저 지난 후, 작은 X값, 큰 X값을 지났다. 즉 값을 비교하면 nearY < farY < ne.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 14.

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  [DirectX11] 멀티샘플링 (안티앨리어싱 기법) 슈퍼샘플링 supersampling 컴퓨터 모니터의 픽셀수는 한정적이기 때문에 선을 완벽하게 표현할 수 없다. 따라서 선이 픽셀단위로 깨져서 계단처럼 보이는 계단 현상(stair-step effect) 또는 앨리어싱(aliasing)이 발생한다. 그림판에서 직선을 그으면 자연스럽지 않고 깨져 보이는 예를 떠올릴 수 있다. 모니터의 해상도를 높이지 않고 이러한 문제를 해결할 수 없을까? 이를 해결하는 안티앨리어싱(antialiasing) 기법 중 하나가 슈퍼샘플링(supersampling)이다. 슈퍼샘플링은 후면 버퍼와 깊이 버퍼를 화면 해상도의 4배로 만드는 것이다. 4배 높은 해상도의 후면 버퍼에 렌더링한 후, 화면에 제시할(present) 때에는 4개의 서브픽셀들을 평균한 색상이 한 픽셀의 최종 색상.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 12.

• [DirectX11] Direct3D 장치 초기화 Device, Context와 SwapChain 생성 Device/Context 렌더링을 위해 첫 번째로 해야 하는 것은 디바이스와 컨텍스트를 초기화하는 것이다. 디바이스(ID3D11Device)는 하드웨어와 상호작용하여 GPU에 리소스를 할당하거나 백 버퍼를 지우게 하는 등의 일을 시킬 수 있게 하는 인터페이스이다. 디바이스 컨텍스트(ID3D11DeviceContext)는 디바이스가 가진 리소스를 이용해 파이프라인 상태를 설정하고 렌더링 명령을 생성하는 데 사용되는 인터페이스이다. ComPtr _device; ComPtr _deviceContext; 인터페이스 이름에서 'I'는 COM 인터페이스를 의미한다. COM이란, Component Object Model로, DirectX가 프로그래밍 언어에 독립.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 10.

• [DirectX11] Ray와 물체의 충돌 판정 (Intersection) Ray와 물체의 Intersection Ray- Mesh ray를 이용해서 picking을 하기 위해서는 일단 ray가 mesh를 지나는지를 알아야 할 것이다. mesh를 이루는 각 삼각형들에 대해서 충돌 판정을 하고, 삼각형과 충돌이 확인되면 그 삼각형이 속한 mesh가 선택될 수 있다. 그러나 매 프레임마다 mesh를 이루는 수많은 삼각형에 대해서 충돌 체크를 한다면 부담이 될 것이다. 연산량을 줄이기 위해 bounding box와 같은 단순한 collider와 먼저 충돌 체크를 하고, 충돌했을 때 삼각형들을 체크한다. bounding box와 충돌하지 않았으면 삼각형과도 충돌하지 않은 것이므로 연산을 할 필요가 없다. picking, 충돌 감지 목적의 단순한 mesh가 따로 저장되어있는 경우도 있다.. 그래픽스(DirectX) 2023. 5. 1.

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  [DirectX11] 2D화면 클릭해서 3D물체 선택하기(picking ray) picking ray 마우스로 화면을 클릭하여 3D 물체를 선택하게 하려면 어떻게 해야 할까? 2D의 스크린 좌표에 그 지점을 투영한 3D 좌표를 구해야 한다. view space는 3D 공간이지만, 2D 좌표로부터 3D로 변환하기 때문에 하나의 좌표값으로 대응되지 않는다. 따라서 눈, 즉 의 원점에서 클릭한 점을 지나는 방향 벡터로 광선(ray)을 쏜다. 그리고 광선이 여러 물체를 지날 수 있지만, 카메라에 가장 가까운 것을 선택하도록 한다. screen space에서 클릭한 점을 가지고 view space에서 picking ray를 구현해야 하므로 좌표 변환이 필요하다. 화면을 그리기 위한 좌표 변환에서 반대로 진행하면 된다. Screen spcae → View space screen space에서 .. 그래픽스(DirectX) 2023. 4. 29.

• [DirectX11] 삼각형 그리기 (렌더링 파이프라인) 기본 2D 삼각형을 그리는 과정을 정리한다. Vertex data 정의 먼저 정점을 정의한다. 우선 위치와 색상 정보만 가지고 있게 만들자. struct Vertex { Vec3 position; Color color; }; geometry 만들기 이 정점들로 이루어진 도형(geometry)를 정의한다. 정점들의 vector로 만들자 vector _vertices; _vertices.resize(3); _vertices[0].position = Vec3(-0.5f, -0.5f, 0.f); _vertices[0].color = Color(1.f, 0.f, 0.f, 1.f); _vertices[1].position = Vec3(0.f, 0.5f, 0.f); _vertices[1].color = Color(0.. 그래픽스(DirectX) 2023. 4. 29.

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  [DirectX11] GPU에게 일 시키기(Compute Shader) GPU GPU는 단일 위치 또는 순차적 위치에 있는 많은 양의 메모리를 처리하는데 최적화되어있다. 병렬적으로 처리될 수 있는, 비슷한 작업을 해야 하는 많은 양의 데이터 요소가 있을 때 GPU를 사용한다. 예를 들어 그래픽스에서 vertex와 pixel은 독립적으로 처리되기 때문에 병렬적으로 연산한다. 다른 예로, particel system의 경우 입자들이 서로 상호작용하지 않는다고 단순화하면 각 입자의 물리는 독립적으로 계산될 수 있다. 이러한 GPU의 병렬 구조의 방대한 계산력은 그래픽 외의 몇몇 작업에서도 이점이 있다. 그래픽이 아닌 다른 곳에 GPU를 사용하는 것을 general purpose GPU (GPGPU) programming라고 한다. 이러한 GPU의 활용은 GPGPU뿐만 아니라 그래.. 그래픽스(DirectX) 2023. 4. 29.