[DirectX12] 렌더링 파이프 라인 1-2 (정점 셰이더 단계)

정점 셰이더를 왜 사용하는가?

 

정점 셰이더를 사용하면 GPU에서 정점 변환을 빠르게 수행할 수 있습니다.

CPU가 아닌 GPU에서 정점 변환을 수행할 수 있기 때문에 성능이 향상될 수 있기때문에 사용합니다.

 

또한, 화면에 그려지는 모든 정점들은 이 정점 쉐이더를 거쳐가기 때문에,

다양한 효과를 정점에 적용할 수 있다는 이점이 있습니다.

 

 

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DirectX12 study

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정점 셰이더

입력 조립기에서 기본 도형들의 정보를 만든 후에

-> 정점들의 정보가 정점 셰이더 단계로 넘어갑니다.

 

이때 받은 정점들의 정보들을 바탕으로 

지역 좌표를 실제 정점을 렌더링하는 월드 위에 좌표로 변환해주는 작업을 해줍니다.

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1. 국소 공간과 세계 공간

 

국소공간은 모델이 처음 정의된 좌표 공간으로 개별 객체 기준의 좌표계를 의미합니다.

이를 씬 전체에서 모델이 배치된 공간으로 변환시키기 위해 월드 변환 행렬이라는 과정을 거칩니다.

[변환 과정]

국소 공간 -> 월드 변환 행렬(월드 행렬) -> 세계 공간

 

이렇게 하는 이유

1) 국소 공간에서 작업을하면 좌표계 원점을 물체의 중심 가까이에 둘 수 있고 좌표축들을 물체에 맞게

정렬할 수 있어서 편하다는 이점이 있습니다.

 

2) 한 물체가 다른 여러 장면에 재사용될 때, 물체의 좌표들을 특정 장면을 기준으로 고정시키는 것보다, 하나의 국소 좌표계를 기준으로 저장하고, 각 장면마다 국소 좌표계를 해당 세계 좌표계로 변환하는 좌표변경 행렬을 정의해서 적용하는 것이 낫기 때문입니다.

 

3) 한 물체를 하나의 장면 안에 위치나 방향, 비례를 달리해서 여러 번 그리기도 하는데

인스턴스마다 물체의 정점 및 색인 자료를 중복해서 지정한다면 낭비가 심하기때문입니다.

 

세계 변환(world transform)

이렇게 국소 좌표계에 상대적인 좌표를 전역 장면 좌표계에 상대적인 좌표로 바꾸는 것을 "월드 변환"이라고 부릅니다.

 

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2. 시야 공간

카메라를 원점으로 하는 공간을 의미합니다.

변환 과정:

시야 공간 → 투영 변환 행렬(투영 행렬, Projection Matrix) → 투영과 동차 절단 공간(Clip Space)

 

3차원 장면의 2차원 이미지를 만들어 내려면 결국 장면에 가상의 카메라를 배치해야하는데

그 카메라는 세계에서 관찰자에게 보이는 영역을 결정합니다.

 

일반적으로 세계 좌표계와 시야 좌표계는 위치와 방향만 다르므로, W = RT 라고 둘 수 습니다.

 

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3. 투영과 동차 절단 공간

3차원 장면을 2차원 이미지로 표현하려면 절두체 안에 있는 3차원 기하구조를 2차원 투영 창으로 투영해야 합니다.

 

3차원 기하구조의 한 정점에서 시점으로의 직선을 정점의 투영선이라고 부릅니다.

 

원근 투영 변환 

원근 투영 변환은 3D 공간에서 가까운 객체는 크게, 먼 객체는 작게 보이도록 변환하는 과정입니다.

 

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