[DirectX12] 상수 버퍼

1. 상수 버퍼의 생성

상수 버퍼는 GPU에 데이터를 전달하기 위한 자원입니다.

일반적으로 Upload Heap에서 생성해서 CPU가 자주 갱신할 수 있도록 합니다.

 

cbuffer cbPerObject : register(b0)

{

       float4x4 gWorldViewProj;

};

 

정점 버퍼나 색인 버퍼와는 다르게 상수 버퍼는 CPU가 프레임당 한 번 갱신하는 것이 일반적입니다.

예를 들어 카메라가 매 프레임 이동한다면, 프레임마다 상수 버퍼를 새 시야 행렬로 갱신해야 할 것입니다.

따라서 상수 버퍼는 기본 힙이 아니라 업로드 힙에 만들어야 합니다. 그래야 cpu가 버퍼의 내용을 갱신할 수 있습니다.

---

2. 상수 버퍼의 갱신

상수 버퍼는 Upload Heap에 있기 때문에 Map()함수로 CPU가 접근할 수 있습니다

이걸로 매 프레임마다 데이터를 갱신할 수 있습니다.

 

ComPtr<ID3D12Resource> mUploadBuffer;

BYTE* mMappedData = nullptr;

mUploadBuffer->Map(0, nullptr, reinterpret_cast<void**>(&mMappedData));

 

상수 버퍼는 일반적으로 매 프레임마다 cpu가 데이터를 갱신해야 하는 자원입니다.

dx12에서는 상수 버퍼를 업로드 힙에 생성하기 때문에, cpu가 직접 접근해서 값을 쓸 수 있습니다.

이때 사용하는 함수가 바로 Map() 입니다.

 

 

Map()을 호출하면 mMappedData 포인터가 실제 GPU 자원의 메모리를 가리키게 됩니다.

이 포인터를 통해 memcpy로 데이터를 복사할 수 있습니다.

 

memcpy(mMappedData, &cbData, sizeof(cbData));

 

(주의) 상수 버퍼는 256바이트 정렬이 필수입니다.

sizeof(cbData)가 256의 배수가 아니면 패딩을 넣거나 버퍼 크기를 256의 배수로 조정해야합니다.

---

3. 업로드 버퍼 보조 클래스

 

매번 상수 버퍼를 만들고 Map, memcpy 하기가 번거롭기 때문에 이를 도와주는 유틸리티 클래스를 만들어 사용합니다.

 

주요 기능으로는  다양한 구조체 지원과

내부적으로 Map() + memcpy() 수행하는 것,

상수 버퍼를 자동으로 256바이트 정렬 처리해주는 것이 있습니다.

 

다음은 예시 클래스입니다.

template<typename T>
class UploadBuffer {
public:
    UploadBuffer(ID3D12Device* device, UINT elementCount, bool isConstantBuffer) {
        mElementByteSize = sizeof(T);
        if (isConstantBuffer)
            mElementByteSize = (sizeof(T) + 255) & ~255;

        // 버퍼 생성

        mUploadBuffer->Map(0, nullptr, reinterpret_cast<void**>(&mMappedData));
    }

    void CopyData(int index, const T& data) {
        memcpy(&mMappedData[index * mElementByteSize], &data, sizeof(T));
    }

    ID3D12Resource* Resource() const { return mUploadBuffer; }
};

---

4. 상수 버퍼 서술자( CBV : Constant Buffer View)

쉐이더에서 상수 버퍼를 사용하려면, GPU가 그 버퍼를 직접 참조할 수 있는 뷰가 필요합니다.

이때 사용하는 뷰가 CBV (Constant Buffer View)입니다.

 

GPU는 그냥 ID3D12Resource 객체만으로는 자원에 접근할 수 없기때문에 이러한 작업이 필요합니다.

gpu는 이 리소스를 어떻게 사용할지에 대한 정보가 담긴 서술자를 통해 접근합니다. 

즉, 상수 버퍼를 gpu에 연결하려면 반드시 cbv를 만들어야 합니다.

 

1. 서술자 힙 생성

CBV, SRV, UAV는 공통 서술자 힙에 담깁니다.

D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC heapDesc = {};
heapDesc.NumDescriptors = 1;
heapDesc.Type = D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV;
heapDesc.Flags = D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAG_SHADER_VISIBLE; // 쉐이더에서 접근 가능

device->CreateDescriptorHeap(&heapDesc, IID_PPV_ARGS(&mCbvHeap));

 

 

 

2. CBV 생성

D3D12_CONSTANT_BUFFER_VIEW_DESC cbvDesc = {};
cbvDesc.BufferLocation = mUploadBuffer->GetGPUVirtualAddress();
cbvDesc.SizeInBytes = (sizeof(ConstantData) + 255) & ~255; // 256바이트 정렬

device->CreateConstantBufferView(&cbvDesc, mCbvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());

 

---

5. 루트 서명과 서술자 테이블

 

루트 서명은 쉐이더와 바인딩할 리소스들의 구성 정보를 미리 정의해두는 구조체입니다.

쉐이더에서 상수 버퍼를 쓰고 있다면, C++에서는 이를 바인딩할 구조를 루트 서명으로 정의해줘야합니다.

 

루트 서명은 그리기 호출 전에 응용 프로그램이 반드시 렌더링 파이플아니에 묶어야 하는 자원들이 무엇이고 그 자원들이 셰이더 입력 레지스터들에 어떻게 대응되는지를 정의합니다.

루트 서명은 반드시 그리기 호출에 쓰이는 셰이더들과 호환되어야 합니다.

 

루트 서명은 여러 개의 루트 파라미터들로 구성됩니다.

각 루트 파라미터는 다음 중 하나일 수도 있습니다.

상수(constant), 루트 상수 버퍼(cbv), 서술자 테이블(descriptor table)

 

대부분의 경우 성능과 유연성 때문에서술자 테이블 방식을 많이 사용합니다.

 

 

서술자 테이블이란?

서술자 테이블은 CBV/ SRV/UAV를 하나의 테이블처럼 묶어서 루트 서명에 연결하는 구조입니다.

 

전체흐름

[CBV Resource] → [CBV] → [Descriptor Heap (Shader Visible)] 

→ [Descriptor Table (in Root Signature)] → [Shader register(b0)]