[DirectX11] RasterizerState, SamplerState, BlendState

DirectX 11로 게임 엔진 아키텍처 만들기

안녕하세요! 최근에 DirectX 11을 공부하면서 그래픽 프로그래밍의 세계에 발을 들였습니다. DirectX 11에서는 렌더링 과정을 다양한 '상태'를 통해 제어할 수 있는데요, 이번에는 그 중에서도 특히 중요한 세 가지 상태인 RasterizerState, SamplerState, BlendState에 대해 학습한 내용을 공유하고자 합니다. 이 상태들을 어떻게 설정하고 적용하는지에 따라, 우리가 만드는 그래픽의 품질과 성능이 크게 달라진다는 것을 알게 되었습니다.

 

참고강의 링크:

https://www.inflearn.com/course/directx11-%EA%B2%8C%EC%9E%84%EA%B0%9C%EB%B0%9C-%EB%8F%84%EC%95%BD%EB%B0%98/dashboard

[게임 프로그래머 도약반] DirectX11 입문 강의 - 인프런

1. RasterizerState

RasterizerState는 3D 모델의 폴리곤이 어떻게 렌더링될지 결정합니다. 즉, 폴리곤의 채워진 부분을 어떻게 그릴지, 어떤 면을 제거할지(컬링), 그리고 폴리곤의 전면이 어느 방향인지를 설정할 수 있습니다.

// RasterizerState 생성
void Game::CreateRasterizerState()
{
    D3D11_RASTERIZER_DESC desc;
    ZeroMemory(&desc, sizeof(desc));
    desc.FillMode = D3D11_FILL_SOLID; // 폴리곤을 완전히 채움
    desc.CullMode = D3D11_CULL_BACK; // 뒷면을 컬링하여 렌더링 최적화
    desc.FrontCounterClockwise = false; // 전면 정점의 순서를 시계 방향으로 정의

    // RasterizerState 객체 생성
    HRESULT hr = _device->CreateRasterizerState(&desc, _rasterizerState.GetAddressOf());
    // 오류 검사...
}

2. SamplerState

SamplerState는 텍스처가 어떻게 샘플링될지를 결정합니다. 텍스처의 주소 모드, 필터링 방식, 경계 색상 등을 설정하여, 텍스처가 어떻게 렌더링될지 제어할 수 있습니다.

void Game::CreateGeometry()
{
	{
		_vertices.resize(4); // 삼각형을 구성할 세 개의 정점

		//13
		//02
		// 첫 번째 정점: 위치와 색상 설정
		_vertices[0].position = Vec3(-0.5f, -0.5f, 0.f); // 화면 중앙 좌측 하단
		_vertices[0].uv = Vec2(0.f, 5.f); // UV 좌표 수정 => 1/5 배율

		// 두 번째 정점: 위치와 색상 설정
		_vertices[1].position = Vec3(-0.5f, 0.5f, 0.f); // 화면 중앙 상단
		_vertices[1].uv = Vec2(0.f, 0.f);

		// 세 번째 정점: 위치와 색상 설정
		_vertices[2].position = Vec3(0.5f, -0.5f, 0.f); // 화면 중앙 우측 하단
		_vertices[2].uv = Vec2(5.f, 5.f);// UV 좌표 수정 => 1/5 배율

		// 네 번째 정점: 위치와 색상 설정
		_vertices[3].position = Vec3(0.5f, 0.5f, 0.f); // 화면 중앙 우측 하단
		_vertices[3].uv = Vec2(5.f, 0.f);// UV 좌표 수정 => 1/5 배율
	}
	//...이하 동일
}

// SamplerState 생성
void Game::CreateSamplerState()
{
    D3D11_SAMPLER_DESC desc;
    ZeroMemory(&desc, sizeof(desc));
    desc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_BORDER; // 텍스처 경계를 넘어선 샘플링 시 경계 색상 사용
    desc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_BORDER;
    desc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_BORDER;
    desc.Filter = D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_LINEAR; // 선형 필터링으로 부드러운 텍스처 표현

    // SamplerState 객체 생성
    HRESULT hr = _device->CreateSamplerState(&desc, _samplerState.GetAddressOf());
    // 오류 검사...
}

3. BlendState

BlendState는 픽셀 색상이 어떻게 혼합될지 결정합니다. 이는 특히 투명도나 반투명 효과를 구현할 때 중요한 설정입니다.

// BlendState 생성
void Game::CreateBlendState()
{
    D3D11_BLEND_DESC desc;
    ZeroMemory(&desc, sizeof(desc));
    desc.RenderTarget[0].BlendEnable = true; // 블렌딩을 활성화하여 투명 효과 가능
    desc.RenderTarget[0].SrcBlend = D3D11_BLEND_SRC_ALPHA; // 소스 알파 값을 사용한 블렌딩
    desc.RenderTarget[0].DestBlend = D3D11_BLEND_INV_SRC_ALPHA; // 목적지 알파의 역값과의 블렌딩

    // BlendState 객체 생성
    HRESULT hr = _device->CreateBlendState(&desc, _blendState.GetAddressOf());
    // 오류 검사...
}

4. 렌더링

1. RasterizerState (래스터라이저 상태): 래스터라이저 단계는 정점 쉐이더 실행 후, 픽셀 쉐이더 실행 전에 위치합니다. 이 단계에서는 폴리곤의 채우기 방식, 컬링 모드 등 래스터라이저 상태를 설정합니다. 이 설정은 정점이 화면에 어떻게 그려질지 결정하는 중요한 역할을 합니다.
2. SamplerState (샘플러 상태): 샘플러 상태는 픽셀 쉐이더 단계에서 호출되며, 텍스처 샘플링 방식을 결정합니다. 샘플러는 픽셀 쉐이더가 텍스처를 어떻게 읽을지(예: 필터링, 경계 처리) 지정합니다.
3. BlendState (블렌드 상태): 블렌드 상태는 출력 병합(OM) 단계에서 설정되며, 이는 렌더링 파이프라인의 마지막 단계입니다. 블렌드 상태는 여러 렌더링 소스로부터 온 픽셀 데이터가 최종적으로 어떻게 조합될지를 결정합니다. 이는 투명도, 반투명 효과 등을 구현할 때 필수적입니다.

void Game::Render() // 렌더링 함수 구현
{
	RenderBegin(); // 렌더링 시작 전 설정

	// 렌더링 할 내용
	// IA - VS - RS - PS - OM
	{
		uint32 stride = sizeof(Vertex); // 정점 데이터의 크기
		uint32 offset = 0; // 버퍼 시작 위치
		
		// 입력 어셈블러(IA) 스테이지 설정
		_deviceContext->IASetVertexBuffers(0, 1, _vertexBuffer.GetAddressOf(), &stride, &offset);
		_deviceContext->IASetIndexBuffer(_indexBuffer.Get(), DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);
		_deviceContext->IASetInputLayout(_inputLayout.Get());
		_deviceContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);

		// 정점 쉐이더(VS) 스테이지 설정
		_deviceContext->VSSetShader(_vertexShader.Get(), nullptr, 0);
		_deviceContext->VSSetConstantBuffers(0, 1, _constantBuffer.GetAddressOf());
		
		// 래스터라이저(RS) 스테이지 설정
		_deviceContext->RSSetState(_rasterizerState.Get()); // 래스터라이저 상태 설정

		// 픽셀 쉐이더(PS) 스테이지 설정
		_deviceContext->PSSetShader(_pixelShader.Get(), nullptr, 0);
		_deviceContext->PSSetShaderResources(0, 1, _shaderResourceView.GetAddressOf());
		_deviceContext->PSSetShaderResources(1, 1, _shaderResourceView2.GetAddressOf());
		_deviceContext->PSSetSamplers(0, 1, _samplerState.GetAddressOf());

		// 출력 병합(OM) 스테이지 설정
		_deviceContext->OMSetBlendState(_blendState.Get(), nullptr, 0xFFFFFFFF);

		// 정점들을 그리는 명령
		_deviceContext->DrawIndexed(_indices.size(), 0, 0);
	}

	RenderEnd(); // 렌더링 후 처리
}

결론

이렇게 RasterizerState, SamplerState, 그리고 BlendState를 설정하는 방법을 학습하며, DirectX 11에서 제공하는 렌더링 파이프라인의 세밀한 제어가 얼마나 중요한지 깨달았습니다. 이 상태들을 적절히 활용하면, 보다 풍부하고 다채로운 그래픽 효과를 구현할 수 있습니다.