'Graphics Pipeline Overview - Vulkan Game Engine Tutorial 02' 정리
1. 주요 내용
- graphics pipeline 설명
- vertex shader, fragment shader 작성(만) 해보기. SPIR-V로 컴파일
LvePipeline클래스 작성 : 컴파일된 spv 파일 읽어서 사이즈 출력
2. Graphics Pipeline 설명
컴퓨터가 그림 한 장을 어떻게 그리는지 자세히 들여다 봐 봅시다.
삼각형 하나만 생각해 봅시다.
컴퓨터 입장에서 꼭지점(Vertex) 정보 (여기서는 숫자 6개) 가 있으면,
고 정보 기반으로 어떤 픽셀이 삼각형에 포함되는지 확인해서,
해당 픽셀에 색칠을 할 겁니다.
바로 요게 Graphics Pipeline 이 하는 일입니다.
Graphic Pipeline은 인풋 정보들을 가지고, FrameBuffer를 채우기 위한 일련의 과정입니다.
여러 stage 들을 거치는데, 공장의 컨베이어 벨트를 생각하시면 적절합니다.
위 그림에서 녹색은 Fixed Function이고, 보라색은 Programmable 합니다.
요 Programmable한 Vertex Shader, Fragment Shader 를 통해서 GPU한테 추가로 많은 일을 시킬 수 있습니다.
각 단계에 대해서 아직은 잘 몰라도 되지만, 간단한 설명은 Vulkan-Tutorial.com 을 참고해도 좋을 것 같습니다.
왜 이런 복잡한 과정을 거칠까 하는 생각이 들 수 있습니다..
이것은 CPU와 GPU의 동작 차이에 기인합니다.
GPU는 단순하고 반복적인 계산에 특화되어 있습니다. 한꺼번에 수천개의 vertex를 처리할 수 있죠.
대신에 제한된 방법으로 제한된 용도로만 사용할 수 있죠.
3. 실습 코드 수정
shaders 폴더에 Vertex Shader와 Fragment Shader를 만들어 봅시다.
3.1. vertex shader 작성
Vertex Shader는 NDC(Normalized Device Coordinates, 정규화 장치 좌표계) 기준으로 위치 데이터 출력합니다.
[-1, -1] ~ [1, 1] 안에 들어오는 게 화면에 그려진다고 보면 됩니다. 화면 중앙이 (0, 0)이 되겠죠.
OpenGL 이랑 비교하면 y축 방향 바뀌었다고 합니다.
NDC를 사용하는 것은 다양한 화면 또는 실행창 크기을 하나의 공통 좌표계에 매핑하기 위함입니다.
simple_shader.vert
#version 450
vec2 positions[3] = vec2[](
vec2(0.0, -0.5),
vec2(0.5, 0.5),
vec2(-0.5, 0.5)
);
void main() {
gl_Position = vec4(positions[gl_VertexIndex], 0.0, 1.0);
}
gl_Position: 결과 저장할 변수. built-in output variablegl_VertexIndex현재 index. built-in variable
요 Vertex Shader 는 각 Vertex 마다 불립니다.
3.2. fragment shader 작성
fragment shader는 삼각형 안쪽에 해당하는 각 픽셀에 대해서 불립니다.
아마도 해당 픽셀의 중앙이 삼각형 안쪽에 포함되는지 여부로 갈리는 것 같습니다.
3.3. SPIR-V 로 컴파일
작성한 Shader를 Vulkan에 사용하기 위해서는 Standard Portable Intermediate Representation V (SPIR-V) 형식으로 컴파일 해서 전달해야 합니다.
Vulkan SDK 의 glslc.exe 컴파일러를 사용해서 컴파일 해야 합니다.
두 파일을 편하게 컴파일 하기 위해, compile.bat 파일을 준비합니다.
3.4. LvePipeline 클래스 작성
일단은 컴파일된 spv 파일을 읽어들여서 사이즈 출력하는 정도의 동작만 합니다.
4. 클래스 다이어그램
앱이 시작되면, LvePipeline 생성자에서 shader 파일들을 읽어서 사이즈 출력합니다.