가상 카메라에 비친 3차원 장면의 모습에 근거해서 2차원 이미지를 생성하는 데 필요한 일련의 단계들.

• GPU에서 어떤 단계들을 거쳐서 최종적으로 화면에 출력하는지에 대한 파이프라인이며 꼭 알아둬야한다.
• 기본적으로 이후에 해당 단계들을 구현하면서 자세히 알아볼것이기 때문에 대략적인 흐름만 설명한다.

입력 조립기(Input Assembler)

• 메모리에서 정점버퍼, 색인버퍼를 읽어서 기본도형으로 조립하는 과정

  • 정점버퍼: Vertex라 불리는 정점들을 모아둔 버퍼.

  • 색인버퍼: 정점들에 번호를 부여하고 중복되는 부분들을 재활용하기 위한 인덱스들을 모아둔 버퍼.

    • 아래 그림과 같이 사각형을 그리고 싶을때 인덱싱을 하지 않는다면 총 6개의 정점이 필요하다. 하지만 인덱싱을 한다면 중복되는 정점을 재활용해서 총 4개의 정점만으로 사각형 표현이 가능하다. (입력 조립기에서 인덱스 버퍼를 참고해서 도형을 조립한다)

    

• 기본도형 위상구조

  • 입력조립기가 버퍼를 가지고 어떤 도형을 어떻게 생성할지 알려주는것.
    • 기본도형: Point, Line, Triangle
      • 기본도형을 그리기 위해 어떻게 버퍼를 해석할지 옵션: Strip 등등
    • 자세한 내용은 책 202p 부터 참고. (Draw관련 자주 사용해본 사람들은 쉬울듯)

• Winding order(감는 순서)

  • 하나의 삼각형의 방향이 앞쪽인지 뒤쪽인지 구별하기 위해 정점으로 삼각형을 만드는 순서로 ordering을 한다.
    • 삼각형 법선의 방향으로 Front인지 Back인지 구분할 수 있다.
    • 후면일때는 그릴필요가 없으므로 폐기하는데, 이것을 후면 선별이라고 한다. (backface culling)
    • 디폴트 기준 DirectX는 시계방향일때 Front - OpenGL은 시계방향일때 Back
      • OpenGL 같은경우 바꾸는 옵션이 있었음. 다른 API는 확인 안해봄.

정점 셰이더(Vertex Shader)

• 입력조립기에서 조립이 완료된 기본 도형들의 정점들을 입력받는다.
• 입력받은 정점들을 가지고 작업하는 곳이며, 다시 정점을 반환한다.
  • 좌표계 변환, 조명 등등의 효과를 줄 수 있다. (이후에 나옴)
  • 픽셀 셰이더는 픽셀 하나하나에 대한 연산으로 연산량이 많으므로 가능한 정점 셰이더에서 처리해 주는것이 성능에 좋다.

덮개 셰이더(Hull Shader)

• 테셀레이션의 첫번째 단계이며, Vertex Shader에서 넘겨준 기본 도형들에 아래의 작업들을 수행한다.
  • 각 기본도형마다 테셀레이션 계수를 결정.
    • 테셀레이션 계수는 이후 과정에서 해당 기본도형이 얼마나 세밀하게 분할하는지 파악하는데 사용.
  • 바람직한 출력 제어 패치 구성의 각 제어점마다 실행되는 것으로, Domain Shader단계에서 기본도형을 실제로 분할하는 데 사용할 점들을 알아낸다.

테셀레이션(Tessellation) 단계들

• Hull Shader, Tessellator, Domain Shader의 단계들이 테셀레이션을 위한 단계들이다.
  • 책에서는 14장에서 자세히 설명한다고 함.
• 주어진 메시의 삼각형들을 더 잘개 쪼개서 새로운 삼각형들을 만든다.
  • 실제 메시가 늘어나는 LOD효과를 낼 수 있다.
  • Low-Poly를 사용해서 런타임에 High-Poly로 만듬으로서 메모리를 절약할 수 있다.
  • 애니메이션 혹은 물리 처리같은 연산을 Low-Poly Mesh들에 적용하고 High-Poly는 랜더링에만 사용해서 계산량을 줄일 수 있다.

기하 셰이더(Geometry Shader)

• 온전한 기본도형을 입력받아서 여러 개의 기하구조들도 확장하거나 파괴할 수 있다.
  • 핵심은, GPU상에서 기하구조를 생성 혹은 파괴할 수 있다.
  • 주로 파티클같이 입자가 많은경우에 유용하게 사용된다.

절단(Clipping)

• 시야 절두체 밖에있는 다각형 부분들을 절단한다.

  • 절두체에 걸쳐 있을경우 절단해서 새로운 다각형이 된다.

  

• 기본적으로 하드웨어에서 자동으로 일어난다.

  • 알고리즘: https://en.wikipedia.org/wiki/Sutherland–Hodgman_algorithm

레스터화 단계(Rasterizer Stage)