11. D3D 그리기 연산2

Table of Contents

1.　지형

2.　파도와 동적 정점버퍼

1. 지형

• 삼각형 격자 메시 하나를 생성한 후, 정점들의 높이를 적절히 조정해서 지형을 만들 수 있다.
• 격자 정점정보 생성, 격자 색인정보 생성, y값 추출해서 높이 조절하는 순서로 지형을 만든다.
  
  
  
  

 

1-1 격자 정점 및 색인 생성

MeshData GeometryGenerator::CreateGrid(float width, float depth, uint32 m, uint32 n)
{
    MeshData meshData;

    uint32 vertexCount = m*n;
    uint32 faceCount   = (m-1)*(n-1)*2;

    float halfWidth = 0.5f*width;
    float halfDepth = 0.5f*depth;

    float dx = width / (n-1);
    float dz = depth / (m-1);

    float du = 1.0f / (n-1);
    float dv = 1.0f / (m-1);

    //정점
    meshData.Vertices.resize(vertexCount);
    for(uint32 i = 0; i < m; ++i)
    {
        float z = halfDepth - i*dz;
        for(uint32 j = 0; j < n; ++j)
        {
            float x = -halfWidth + j*dx;

            meshData.Vertices[i*n+j].Position = XMFLOAT3(x, 0.0f, z);
            meshData.Vertices[i*n+j].Normal   = XMFLOAT3(0.0f, 1.0f, 0.0f);
            meshData.Vertices[i*n+j].TangentU = XMFLOAT3(1.0f, 0.0f, 0.0f);

            // Stretch texture over grid.
            meshData.Vertices[i*n+j].TexC.x = j*du;
            meshData.Vertices[i*n+j].TexC.y = i*dv;
        }
    }

     // 색인
    meshData.Indices32.resize(faceCount*3); // 면마다 3개의 인덱스 필요

    // Iterate over each quad and compute indices.
    uint32 k = 0;
    for(uint32 i = 0; i < m-1; ++i)
    {
        for(uint32 j = 0; j < n-1; ++j)
        {
            meshData.Indices32[k]   = i*n+j;
            meshData.Indices32[k+1] = i*n+j+1;
            meshData.Indices32[k+2] = (i+1)*n+j;

            meshData.Indices32[k+3] = (i+1)*n+j;
            meshData.Indices32[k+4] = i*n+j+1;
            meshData.Indices32[k+5] = (i+1)*n+j+1;

            k += 6; // next quad
        }
    }

    return meshData;
}

 

 

 

1-2 높이 함수

void LandAndWavesApp::BuildLandGeometry()
{
    GeometryGenerator geoGen;
    GeometryGenerator::MeshData grid = geoGen.CreateGrid(160.0f, 160.0f, 50, 50);

    //
    // 필요한 정점 성분들을 추출해서 각 정점에 높이 함수를 적용한다.
    // 그 높이에 기초해서 정점의 색상도 적절히 바꾼다.
    // 

    std::vector<Vertex> vertices(grid.Vertices.size());
    for(size_t i = 0; i < grid.Vertices.size(); ++i)
    {
        auto& p = grid.Vertices[i].Position;
        vertices[i].Pos = p;
        vertices[i].Pos.y = GetHillsHeight(p.x, p.z);

        // 높이로 정점의 색상 결정
        if(vertices[i].Pos.y < -10.0f)
        {
            // 모래 색
            vertices[i].Color = XMFLOAT4(1.0f, 0.96f, 0.62f, 1.0f);
        }
        else if(vertices[i].Pos.y < 5.0f)
        {
            // 풀 색
            vertices[i].Color = XMFLOAT4(0.48f, 0.77f, 0.46f, 1.0f);
        }
        else if(vertices[i].Pos.y < 12.0f)
        {
            // 검풀색
            vertices[i].Color = XMFLOAT4(0.1f, 0.48f, 0.19f, 1.0f);
        }
        else if(vertices[i].Pos.y < 20.0f)
        {
            // 검갈색
            vertices[i].Color = XMFLOAT4(0.45f, 0.39f, 0.34f, 1.0f);
        }
        else
        {
            // 눈색
            vertices[i].Color = XMFLOAT4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
        }
    }

    const UINT vbByteSize = (UINT)vertices.size() * sizeof(Vertex);

    std::vector<std::uint16_t> indices = grid.GetIndices16();
    const UINT ibByteSize = (UINT)indices.size() * sizeof(std::uint16_t);

    auto geo = std::make_unique<MeshGeometry>();
    geo->Name = "landGeo";

    ThrowIfFailed(D3DCreateBlob(vbByteSize, &geo->VertexBufferCPU));
    CopyMemory(geo->VertexBufferCPU->GetBufferPointer(), vertices.data(), vbByteSize);

    ThrowIfFailed(D3DCreateBlob(ibByteSize, &geo->IndexBufferCPU));
    CopyMemory(geo->IndexBufferCPU->GetBufferPointer(), indices.data(), ibByteSize);

    geo->VertexBufferGPU = d3dUtil::CreateDefaultBuffer(md3dDevice.Get(),
        mCommandList.Get(), vertices.data(), vbByteSize, geo->VertexBufferUploader);

    geo->IndexBufferGPU = d3dUtil::CreateDefaultBuffer(md3dDevice.Get(),
        mCommandList.Get(), indices.data(), ibByteSize, geo->IndexBufferUploader);

    geo->VertexByteStride = sizeof(Vertex);
    geo->VertexBufferByteSize = vbByteSize;
    geo->IndexFormat = DXGI_FORMAT_R16_UINT;
    geo->IndexBufferByteSize = ibByteSize;

    SubmeshGeometry submesh;
    submesh.IndexCount = (UINT)indices.size();
    submesh.StartIndexLocation = 0;
    submesh.BaseVertexLocation = 0;

    geo->DrawArgs["grid"] = submesh;

    mGeometries["landGeo"] = std::move(geo);
}

 

 

 

2. 파도와 동적 정점버퍼

• 파도를 구현하기 위해서는 만들어진 격자의 높이값을 동적으로 변환시켜야한다.
• 디폴트 힙은 앞서 정적인 기하구조에 적합하다는 것을 배웠다.
• 동적으로 변하는 기하구조를 위해서는 업로드힙에 올려놓고 씨피유가 빠르게 접근할 수 있도록 설정해야 한다는 것을 우리는 이미 알고 있다.
  
  

ex) 파도 생성 동적 정점버퍼

void LandAndWavesApp::UpdateWaves(const GameTimer& gt)
{
    // 4분의 1초마다 무작위로 파도를 생성함.
    static float t_base = 0.0f;
    if((mTimer.TotalTime() - t_base) >= 0.25f)
    {
        t_base += 0.25f;

        int i = MathHelper::Rand(4, mWaves->RowCount() - 5);
        int j = MathHelper::Rand(4, mWaves->ColumnCount() - 5);

        float r = MathHelper::RandF(0.2f, 0.5f);

        mWaves->Disturb(i, j, r);
    }

    // 파도를 시간으로 갱신함
    mWaves->Update(gt.DeltaTime());

    // 새 정점들로 파도 정점버퍼 갱신함
    auto currWavesVB = mCurrFrameResource->WavesVB.get();
    for(int i = 0; i < mWaves->VertexCount(); ++i)
    {
        Vertex v;

        v.Pos = mWaves->Position(i);
        v.Color = XMFLOAT4(DirectX::Colors::Blue);

        currWavesVB->CopyData(i, v);
    }

    // 파도 동적 정점버퍼를 렌더할 정점버퍼로 설정함.
    mWavesRitem->Geo->VertexBufferGPU = currWavesVB->Resource();
}

• 동적버퍼는 CPU에서 새 자료를 GPU로 전송하는 데 따른 추가부담이 분명히 발생한다.
• 따라서 최대한 사용을 줄이는 것이 바람직하다.
• D3D 최근 버전들에서는 다음과 같은 개선사항으로 동적 버퍼 사용을 줄일 수 있게 되었다
• 간단한 애니메이션은 정점 셰이더에서 수행할 수 있다.
• 계산 셰이더를 사용하면 동적 계산을 전적으로 GPU에서 실행하는 것이 가능하다
• 기하 셰이더를 이용하면 정점 생성파괴를 CPU대신 GPU에서 수행할 수 있다
• 테셀레이션을 이용하면 GPU에서 세밀한 기하구조를 추가할 수 있다.