[DirectX 12] #2-7. Texture Mapping

April 10, 2025

들어가며

이번 시간에는 Texutre의 개념에 대해 알아보고, Mesh에 Texture를 입혀보는 방법을 알아본다.

지난 시간에 만든 직사각형에 이미지를 입혀보는 것이다. 직사각형의 정점에 UV 좌표를 부여하여 이미지를 붙여보자.

TextureMapping

Texture

💡Texutre란?

3D 그래픽에서 폴리곤으로 제작된 오브젝트에 덧씌워 색상이나 질감 등을 표현하는 2D 이미지

출처: 네이버 게임 용어 사전

Texture를 사용하는 이유?
- 픽셀 단위로 색을 지정하지 않아도 자연스럽고 디테일한 표현이 가능하다.
- 렌더링 파이프라인의 Rasterizer 단계에서 보간 처리를 통해 색상이 자연스럽게 입혀진다.

PixelInterpolation

Lib 설정

Texutre Mapping에 필요한 DirectXTex 라이브러리를 추가해야 한다.

Library/Lib, Library/Include 폴더 생성
GitHub에서 DirectXTex 다운로드 및 압축 해제
DirectXTex_Desktop_2019_Win10 솔루션을 열고, Debug / Release 각각 빌드
.lib 파일 이름을 DirectXTex_debug.lib, DirectXTex_release.lib로 수정 후 Library/Lib에 복사
DirectXTex.h, DirectXTex.inl은 Library/Include로 복사
각 프로젝트에 다음 설정 추가
- Engine 프로젝트
  - EnginePch.h에 헤더 추가
    #include <DirectXTex/DirectXTex.h> #include <DirectXTex/DirectXTex.inl> #ifdef _DEBUG #pragma comment(lib, "DirectXTex\\DirectXTex_debug.lib") #else #pragma comment(lib, "DirectXTex\\DirectXTex.lib") #endif
  - VC++ 디렉터리 → 포함 디렉터리 $(SolutionDir)Library/Include/
- Client 프로젝트
  - VC++ 디렉터리 → 포함 디렉터리 $(SolutionDir)Library/Include/ + 라이브러리 디렉터리 $(SolutionDir)Library/Lib/ 추가

Texture 클래스

멤버 변수

_image: 이미지 데이터를 로드해 임시 저장
_tex2D: 실제 GPU에 올려질 텍스처 자원

_srvHeap, _srvHandle: Shader Resource View 관련

  private:
  ScratchImage			 		_image;
  ComPtr<ID3D12Resource>			_tex2D;

  ComPtr<ID3D12DescriptorHeap>	_srvHeap;
  D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE		_srvHandle;

Texture::Init()
```
  CreateTexture(path);  // 이미지 로딩 및 GPU 업로드
  CreateView();         // SRV 뷰 생성    
```
- 텍스처 생성 (Texutre::CreateTexture())
  - 설정 필요 사항
    - C++ 17 설정 (파일 경로 관련 기능): 속성 → C/C++ → 언어 → C++ 언어 표준 → C++ 7
    - std::byte 충돌 방지를 위해 #define _HAS_STD_BYTE 0 (막지 않으면 E0266 - byte가 모호합니다 오류 발생)
  - 주요 기능
    1. 경로에 따라 이미지를 로딩한다. (포맷 자동 감지)
    2. _tex2D 리소스를 생성한다.
    3. 업로드 버퍼에 이미지를 복사한다.
    4. 커맨드 큐에 텍스처 로딩 명령을 추가한다. (커맨드 리스트 분리 필요 - Command Queue 확장 부분 참고)
- View 생성 (Texture::CreateView())
  - 주요 기능
    1. Descriptor Heap(SRV(Shader Resource View))을 생성한다
    2. Descriptopr의 위치를 가져와 _srvHandle에 저장한다.
    3. SRV 뷰 설명 구조체를 세팅한다.
    4. SRV를 생성한다.

Command Queue 클래스

리소스 전용 커맨드 리스트를 추가한다. 굳이 리소스 전용을 사용하는 이유는 렌더링 명령과 리소스 초기화(업로드) 명령은 타이밍과 흐름이 다르기에 이를 분리해서 관리하기 위함이다.

일반적으로 Command List에서 렌더링은 RenderBegin() ~ RenderEnd() 사이에 이루어지는데, 이는 매 프레임 그리기 명령 전용으로 사용된다. 하지만 텍스처 리소스를 GPU에 올리는 작업은 한 번만 해도 되는 작업이다. 매 프레임마다 처리할 필요가 없기 때문에 렌더링용 Command List와 리소스용 Command List를 분리하는 것이다.

멤버 변수

ComPtr<ID3D12CommandAllocator>		_resCmdAlloc;
ComPtr<ID3D12GraphicsCommandList>	_resCmdList;

CommandQueue::Init() 수정

device->CreateCommandAllocator(D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT, IID_PPV_ARGS(&_resCmdAlloc));
device->CreateCommandList(0, D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT, _resCmdAlloc.Get(), nullptr, IID_PPV_ARGS(&_resCmdList));

CommandQueue::FlushResourceCommandQueue()
- 리소스 업로드 후 커맨드를 실행한다.

_resCmdList->Close();
ID3D12CommandList* cmdListArr[] = { _resCmdList.Get() };
_cmdQueue->ExecuteCommandLists(_countof(cmdListArr), cmdListArr);

WaitSync();

_resCmdAlloc->Reset();
_resCmdList->Reset(_resCmdAlloc.Get(), nullptr);

레지스터 설정

EnginePch.h

사용할 레지스터 설정을 위해 CBV와 SRV 레지스터 정의와 개수를 지정한다.

  enum class CBV_REGISTER : uint8 { b0, b1, b2, b3, b4, END };

  enum class SRV_REGISTER : uint8
  {
      t0 = static_cast<uint8>(CBV_REGISTER::END),
      t1, t2, t3, t4, END
  };

  enum
  {
      SWAP_CHAIN_BUFFER_COUNT = 2,
      CBV_REGISTER_COUNT = CBV_REGISTER::END,
      SRV_REGISTER_COUNT = static_cast<uint8>(SRV_REGISTER::END) - CBV_REGISTER_COUNT,
      REGISTER_COUNT = CBV_REGISTER_COUNT + SRV_REGISTER_COUNT,
  };

Vertex 구조체에 UV 좌표를 추가한다.
```
  struct Vertex
  {
      Vec3 pos;
      Vec4 color;
      Vec2 uv;
  };
```
- uv: 텍스처의 좌표 (0.0 ~ 1.0 tkdl)
  - (0, 0): 이미지 왼쪽 위
  - (1, 1): 이미지 오른쪽 아래

Shader 클래스

정점의 uv 좌표를 받아 픽셀 쉐이더에서 텍스처를 샘플링하여 출력하도록 Shader 파일을 수정해보자.

default.hlsl

cbuffer TEST_B0 : register(b0)
{
    float4 offset0;
};

cbuffer TEST_B1 : register(b1)
{
    float4 offset1;
};

Texture2D tex_0 : register(t0);
SamplerState sam_0 : register(s0);

struct VS_IN
{
    float3 pos : POSITION;
    float4 color : COLOR;
    float2 uv : TEXCOORD;
};

struct VS_OUT
{
    float4 pos : SV_Position;
    float4 color : COLOR;
    float2 uv : TEXCOORD;
};

VS_OUT VS_Main(VS_IN input)
{
    VS_OUT output = (VS_OUT)0;

    output.pos = float4(input.pos, 1.f);
    output.color = input.color;
    output.uv = input.uv;

    return output;
}

float4 PS_Main(VS_OUT input) : SV_Target
{
    float4 color = tex_0.Sample(sam_0, input.uv);
    return color;
}

Shader::Init() 수정
- 쉐이더 파일을 수정했으니, Shader 클래스도 함께 수정해줘야 한다.
- uv 좌표(TEXCOORD)를 받기 위해 입력 레이아웃에 TEXCOORD를 추가한다.

D3D12_INPUT_ELEMENT_DESC desc[] =
{
    { "POSITION", 0, DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT, 0, 0,  D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, 0 },
    { "COLOR",    0, DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT, 0, 12, D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, 0 },
    { "TEXCOORD", 0, DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT, 0, 28, D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA, 0 },
};

Root Signature 클래스

멤버 변수 추가
- D3D12_STATIC_SAMPLER_DESC _samplerDesc;

RootSignature::Init() 수정

CreateSamplerDesc()와 CreateRootSignature()로 나눈다.

CreateSamplerDesc()

  _samplerDesc = CD3DX12_STATIC_SAMPLER_DESC(0);

CreateRootSignature()

  CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE ranges[] =
  {
      CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_CBV, CBV_REGISTER_COUNT, 0), // b0~b4
      CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, SRV_REGISTER_COUNT, 0), // t0~t4
  };

  CD3DX12_ROOT_PARAMETER param[1];
  param[0].InitAsDescriptorTable(_countof(ranges), ranges);

  D3D12_ROOT_SIGNATURE_DESC sigDesc = CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC(_countof(param), param, 1, &_samplerDesc);
  sigDesc.Flags = D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT;

  ComPtr<ID3DBlob> blobSignature;
  ComPtr<ID3DBlob> blobError;
  ::D3D12SerializeRootSignature(&sigDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &blobSignature, &blobError);

  DEVICE->CreateRootSignature(0, blobSignature->GetBufferPointer(), blobSignature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&_signature));

Texture Mapping

Client 프로젝트의 Game::Init()

정점 데이터에 uv 좌표를 추가한다.

  vector<Vertex> vec(4);
  vec[0].pos = Vec3(-0.5f, 0.5f, 0.5f);  vec[0].color = Vec4(1.f, 0.f, 0.f, 1.f);  vec[0].uv = Vec2(0.f, 0.f);
  vec[1].pos = Vec3(0.5f, 0.5f, 0.5f);   vec[1].color = Vec4(0.f, 1.f, 0.f, 1.f);  vec[1].uv = Vec2(1.f, 0.f);
  vec[2].pos = Vec3(0.5f, -0.5f, 0.5f);  vec[2].color = Vec4(0.f, 0.f, 1.f, 1.f);  vec[2].uv = Vec2(1.f, 1.f);
  vec[3].pos = Vec3(-0.5f, -0.5f, 0.5f); vec[3].color = Vec4(0.f, 1.f, 0.f, 1.f);  vec[3].uv = Vec2(0.f, 1.f);

텍스처 객체를 생성하고 초기화한다.

  shared_ptr<Texture> texture = make_shared<Texture>();
  texture->Init(L"..\\Resources\\Texture\\dog.jpg");

Mesh 클래스 수정

텍스처 포인터 멤버 변수와 Setter 함수를 추가한다.

  shared_ptr<Texture> _tex;

  void SetTexture(shared_ptr<Texture> tex) { _tex = tex; }

Mesh::Render() 내부에 SRV 설정을 추가한다.

  GEngine->GetTableDescHeap()->SetSRV(_tex->GetCpuHandle(), SRV_REGISTER::t0);

TableDescriptorHeap 클래스 수정

SetSrv()를 구현한다.

  D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE destHandle = GetCPUHandle(reg);

  uint32 destRange = 1;
  uint32 srcRange = 1;

  DEVICE->CopyDescriptors(
      1, &destHandle, &destRange,
      1, &srcHandle, &srcRange,
      D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV
  );

그럼 넣어준 흰둥이 사진이 잘 출력된다!

dog

Texture 커밋

마치며

이번 시간에 배운 것
1. Shader에서 텍스처와 uv 좌표 처리하기
2. Root Signature에서 샘플러 설정하기
3. Vertex에서 uv 값을 설정하여 텍스처 좌표 지정 후 텍스처를 로드하고, Mesh 클래스에서 텍스처를 연결하기

출처 인프런 Rookiss님 게임 수학과 DirectX12

[DirectX 12] #2-7. Texture Mapping

들어가며

Texture

Lib 설정

Texture 클래스

Command Queue 클래스

레지스터 설정

Shader 클래스

Root Signature 클래스

Texture Mapping

마치며

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