DirectX 12 루트 서명(Root Signature)과 파이프라인 상태(Pipeline State)

 

 

 

 

[ 루트 서명(Root Signature) ]

 

루트 서명(Root Signature)란 어떤 리소스(데이터)들이 그래픽스 파이프라인의 셰이더에

연결되는 가를 정의하는 것이다.

즉, 단어 그대로 작성한 셰이더를 응용 프로그램에서 알맞게 작성했는가에 대해

확인하고 싸인을 받는 과정이라고 이해하면 쉽게 이해할 수 있다.

따라서 루트 서명(Root Siganture)은 반드시 그리기 호출에 쓰이는 셰이더들과

호환되어야 한다.

(그리기 호출 전에 렌더링 파이프라인에 묶였다고 기대되는 모든 자원을 제공해야 한다)

렌더링 호출마다 서로 다른 셰이더 프로그램들을 사용할 수 있으며,

그런 경우에는 루트 서명(Root Signature)도 달라야 한다.

 

Direct3D에서 루트 서명(Root Signature)을 대표하는 인터페이스는

ID3D12RootSignature 이다.

루트 서명(Root Signature)은 그리기 호출에서 셰이더가 기대하는 자원들을

서술하는 루트 매개변수들의 배열로 정의된다.

여기서 셰이더가 기대하는 자원들이란 상수 버퍼, 텍스처, 텍스처 샘플러들을 말한다.

상수 버퍼의 레지스터 번호는 b, 텍스처는 t, 샘플러는 s로 설정한다.

 

 

간단한 ColorShader의 루트 서명(Root Signature)을 만드는 방법을 예로 들어 보겠다.

ColorShader는 2개의 상수 버퍼를 사용하고 있다.

이 정보들을 D3D12_ROOT_SIGNATURE_DESC 구조체에 묶어줘야 한다.

 

GPU는 리소스(버퍼 혹은 텍스처)를 항상 뷰(View)를 통해 참조한다고 했다.

따라서 ColorShader는 2개의 상수 버퍼 뷰를 사용하고 있다고 설정해준다.

인자로 들어가는 숫자는 레지스터 번호이다.

 

루트 파라미터를 작성했다면 D3D12_ROOT_SIGNATURE_DESC 구조체를 만든다.

첫 번째 인자는 루트 파라미터의 개수이다.

세 번째와 네 번째 인자는 각각 샘플러의 개수와 샘플러 배열의 첫 번째 주소이다.

ColorShader는 텍스처와 샘플러가 없으므로 각각 0과 nullptr을 설정한다.

 

알맞게 D3D12_ROOT_PARAMETER 구조체와

D3D12_ROOT_SIGNATURE_DESC 구조체를 작성했다면 

디바이스의 CreateRootSignature() 함수를 통해 루트 서명(RootSignature)이 생성될 것이다.

 

 

 

 

[ 파이프라인 상태(Pipeline State) ]

 

파이프라인 상태(Pipeline State)란 말 그대로 객체(Object)를

렌더링 파이프라인을 통해 그릴 때 어떠한 상태로 그릴 것인가를 설정해주는 것이다.

DirectX 9 Shader Program

DirectX 9의 셰이더에서 pass의 개념으로 이해하면 쉽게 이해할 수 있다.

즉, 깊이 값을 WRITE 할 것인가?

알파 블랜딩을 수행할 것인가?

알파 블랜딩을 한다면 어떤 옵션으로 블랜딩 할 것인가?

셰이더 컴파일 버전은 어떻게 할 것인가?

 

위의 설정들을 DirectX 12는 파이프라인 상태(Pipeline State) COM 객체를 통해 설정한다.

ID3D12PipelineState 가 대표 인터페이스이고,

디바이스의 CreateGraphicsPipelineState() 함수를 통해 생성할 수 있다.

파이프라인 상태 객체를 만들기 위해서는 D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC 구조체

정보를 작성해야 한다.

 

D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC 

1. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - pRootSignature

사용할 셰이더의 루트 서명을 설정해준다.

 

2. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - PrimitiveTopologyType

정점들을 어떻게 연결할 것인지 설정해준다.

 

3. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - NumRenderTargets

몇 개의 렌더타겟을 그릴 것인지 설정해준다.

DirectX 12는 동시에 8개의 타겟에 장면을 그릴 수 있다.

 

4. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - RTVFormats[0]

렌더타겟의 포맷을 설정해준다.

만약 동시에 4개의 타겟을 사용한다면 각각 [1], [2], [3]에 대해서도

설정해줘야 한다.

 

5. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - InputLayout

사용할 셰이더 프로그램을 컴파일한 후, VertexShader의 Input으로 들어갈

구조체 정보를 설정해준다.

 

6. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - VS, PS

InputLayout을 설정하면서 셰이더 프로그램을 컴파일할 때 생성된

VertexShader와 PixelShader의 코드를 설정해준다.

 

7. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - BlendState

블랜딩을 수행할 것인지, 블랜딩 옵션을 어떻게 할 것인지 설정해준다.

 

8. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - DepthStencilState

깊이/스텐실에 대한 설정을 해준다.

보통 깊이 값을 WRITE 할 것인지에 대한 여부만 설정해준다.

기본은 DepthEnable은 true이다.

 

9. D3D12_GRAPHICS_PIPELINE_STATE_DESC - RasterizerState

레스터라이저를 설정해준다.

보통 D3D12_FILL_MODE와 D3D12_CULL_MODE에 대한 설정 말고는

크게 변경할 일이 많이 없다.

 

 

파이프라인 상태(Pipeline Stae)는 필요에 따라 생성해서 사용하면 된다.

위의 파이프라인 상태는 Color 버퍼를 D3D12_FILL_MODE_SOLID로 그리기 위한 

파이프라인 상태이다. 이를 WIREFRAME으로 그리고 싶다면?

레스터라이저 상태에서 FILL_MODE를 WIREFRAME으로 설정한 후 

파이프라인 상태 객체를 하나 더 만들어준 후 사용하면 된다.

 

 

 

파이프라인 상태(Pipeline State)를 설정할 때 주의해야 할 점은 

성능을 위해서 파이프라인 상태 변경을 최소화해야 한다는 것이다.

즉, SetPipelineState() 함수 호출을 최소화하는 것이 중요하다.

 

예를 들면 오브젝트를 D3D12_FILL_MODE_SOLID로 100개 렌더링을 할 때

100개의 객체는 같은 파이프라인 상태를 사용하므로

100번 SetPipelineState()를 호출할 필요가 없다는 말이다.

첫 번째 객체를 그릴 때 한 번 파이프라인 상태를 설정하면 뒤에 그릴 객체들은

설정된 파이프라인 상태로 알아서 그려진다.

따라서 파이프라인 상태가 변경되지 않았을 때 그리기 호출마다

SetPipelineState()를 호출하는 일은 성능 저하를 일으키는 행동이다.