Disclaimer

This is an old project for study purpose with messy code.

However, it demonstrates that I have proficiency in c++ and graphics programming at some degree.

DirectX 12 Study Project

Overview

• 구현 방향

  • game_engine(https://github.com/shlaurant/game-engine) 프로젝트에서 사용하기 위한 directx_renderer archive 생성 프로젝트와 바로 테스트해보기 위한 test 프로젝트로 나뉨.
  • component 레벨의 로직은 directx_renderer 라이브러리에 포함하지 않고 test프로젝트에서 따로 구현.
    • 대표적으로 애니메이션의 경우 interplation 로직이 라이브러리 내장되어있지 않고 test프로젝트에 animator로 따로 들어있다.
  • 참고자료를 통해 이해한바대로 위 2가지 사항을 충족하도록 직접 구현.
    • 다만 FBX_Loader 나 GameTimer같이 DirectX와 직접적으로 관련 없는 코드는 그대로 사용하기도 함.

• 이용 툴

  • IDE: CLion with CMake and Powershell
  • VCS: git

• 참고 자료

  • DirectX12를 이용한 3D 게임 프로그래밍 입문 (https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001057900)
  • [C++과 언리얼로 만드는 MMORPG 게임 개발 시리즈] Part2: 게임 수학과 DirectX12 (https://www.inflearn.com/course/%EC%96%B8%EB%A6%AC%EC%96%BC-3d-mmorpg-2)
  • MSDN 및 Stack Overflow 등 기타 인터넷 자료

Features

Lighting

• 지향광, 점광, 점적광, 엠비언트 구현
• 구성
  • Diffuse Texture + Normal Texture
  • Material
    • Diffuse Albedo
    • Schlick approximation for Fresnel effect
    • Microfacet for roughness

• 여러 material 예시. 왼쪽 부터 순서대로
  • 반투명 가산혼합
  • 낮은 체반사, 높은 프레넬 계수
  • 높은 표면 거칠기
  • 체반사, 프레넬 계수, 거칠기 중간

• Diffuse texture 와 normal texture 가 적용된 모습

Shadow

• 개요
  • 엔진에서 그림자를 만들 빛의 vp를 설정해 줄 경우 그림자 mapping을 이용
    • 어떤 종류의 vp를 넣어주느냐에 따라 직사광, 점광, 점적광등 여러 광원에 대한 그림자 생성이 가능
  • 현재 단 하나의 광원 그림자만을 허용

• 그림자 mapping에 의해 지형 굴곡에 따라 그림자가 생성된다

Skybox

• Cubemap을 이용한 skybox
• 카메라 - 물체간의 반사벡터를 통한 환경 반사(해골 머리 참조)

Mirror

• 엔진에서 reflection matrix를 넣어주면 모든 물체에 대해 거울 연산을 수행
• Stencil을 이용해 거울 밖으로 반사체가 벗어나지 않도록 함

Terrain

• height texture를 이용해 지형의 높이와 법선을 gpu에서 계산 후 출력
• 테셀레이터를 통한 LOD가 구현되어 있음을 위 이미지에서 확인 가능
  • 확실한 변화를 보기 위해 현재 partitioning 이 integer로 설정됨

Billboard

• 기하셰이더를 통해서 점 하나만 넣어주면 알아서 사각형 생성
• 멀리 있는 물체를 표현할 때 사용할것을 생각하고 시선을 따라 돌아감

Animation

• 인터넷에 돌아다니는 fbx를 받아 FBXLoader를 이용해 lib에서 사용하는 형태로 변환
• Debug 모드로 빌드하면 gpu쪽이 느려서 cpu에서 interplation 하게 만들어놨는데 Release로 빌드하니 gpu가 빠른것 같아 넘겨야 되나 고려 중

Blur

• 계산 셰이더를 활용한 가우스 블러
• 비슷한 후처리 효과들을 대비해 render(option:uint32)에서 option으로 선택할 수 있도록 준비해 놓음
• Q를 눌러 토글 가능

Public methods

template<typename T> void load_geometries(std::vector<geometry<T>> &geometries);
void load_texture(const std::string &name, const std::wstring &path);
void load_material(const std::vector<std::string> &names, const std::vector<material> &mat);
void init_renderees(const std::vector<std::shared_ptr<renderee>> &);
void update_frame(const frame_globals &, const std::vector<object_constant> &, const std::vector<skin_matrix> &);
void render(uint32_t option = 0);

• load_geometries, load_texture, load_material : 신 초기 리소스 바인딩 용
• init_renderees: renderee struct 를 통해 리소스를 어떻게 묶에서 렌더링 할지 알려준다
• update_frame: 엔진에서 렌더링 패스에 필요한 값을을 매 프레임 업데이트
• render: draw 콜. option은 비트마스크 형식으로 활용하나 현재는 blur 옵션만

Syncronization

• dx12_renderer::wait_cmd_queue_sync: void
  • load_texture 등 신 초기화 과정에서 쓰임
  • gpu가 일을 다 마칠 때 까지 cpu 작업을 하지 않고 기다리는 방식
• frame_resource 클래스
  • fence가 첨가된 circular buffer 방식
  • 버퍼가 다 찰때까지 cpu가 프레임 정보를 계속 밀어 넣을 수 있다
  • 특정 프레임 정보를 덮어 써도 되는지는 fence 정보를 읽어 판단

MSAA4

• pipeline state object에서 직접 AA값을 박는 방식은 최근 API에 와서 막힌걸로 보인다
• 직접 백버퍼를 렌더 타겟으로 세팅하지 않고 별도의 해상도 4배 텍스처를 렌더 타겟으로 설정 후, 마지막에 서브리소스 리졸브를 해주는 방식으로 해주어야했다.