'Projection Matrices - Vulkan Game Engine Tutorial 13' 정리

LittleVulkanEngine 을 따라 만들어 보면서, Vulkan을 배워봅시다.

Youtube Link

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1. 주요내용

• LveCamera 클래스 추가 (Perspective matrix, Orthographic matrix 처리)
• 창 사이즈를 바꿔도 aspect ratio를 유지하도록 함

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2. 이론 설명

2.1. 직교투영과 원근투영

월드 좌표계에 있는 물체를 카메라에 입장에서 Vulkan’s Canonical Viewing Volume x(-1, 1), y(-1, 1), z(0, 1) 이라는 데로 가져와야 합니다. 원근감 없이 그냥 가져오면 orthographic projection 이라고 합니다. 원근감을 고려해서 절두체에서 orthographic view volume을 거쳐서 오면 perspective projection 이 됩니다.

몇 개의 변수만 정하면 저 매트릭스는 정해지는 것 같으니, 자세한건 별도로 준비된 영상을 참고합시다.

The Math behind (most) 3D games - Perspective Projection

orthographic projection 과 perspective projection 의 결과물은 요렇게 보입니다.

2.2. aspect ratio 유지

지금은 창을 늘리면 큐브도 늘어나는데, 가로 세로 제각각 늘어납니다. Canonical View Volume 이 윈도우 사이즈에 딱 맞도록 세팅되어 있기 때문입니다.

요걸 aspect ratio 를 유지하도록 하려면, Orthographic View Volume 을 적절히 조정해야 합니다. 407s

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3. 코드 수정

3.1. LveCamera 클래스 추가

setOrthographicProjection() 65s

• 직교투영을 사용하도록 세팅
• 윈도우 크기가 변할 수 있으므로(aspect 가 바뀔 수 있으므로), FirstApp:run()의 루프에서 매 프레임 세팅

setPerspectiveProjection() 85s

• 원근투영을 사용하도록 세팅
• 윈도우 크기가 변할 수 있으므로(aspect 가 바뀔 수 있으므로), FirstApp:run()의 루프에서 매 프레임 세팅

getProjection()

• Projection Matrix 리턴
• SimpleRenderSystem::renderGameObjects() 에서 게임 오브젝트를 위한 push constant 를 세팅할 때 사용

3.2. LveRenderer 클래스 수정

• getAspectRatio() 추가 : swapchain의 aspect ratio 를 가져다가 쓰기 위함

3.3. SimpleRenderSystem 클래스 수정

• renderGameObjects() 메소드에서 LveCamera& 도 같이 받음
• push.tansform push constant 만들 때, projection matrix 도 곱해 줌
• 일단은 cpu 에서 곰셉 (보통은 gpu 에서 하지만)
• 현재는 카메라가 원점에 위치하고 있음

3.4. 클래스 다이어그램

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