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그래픽스

[그래픽스] 컬링(Culling)의 종류와 원리
[그래픽스] 컬링(Culling)의 종류와 원리 🎲 Frustum Culling 프러스텀 컬링은 카메라 앵글안에 들어오지 않는 오브젝트들을 걸러내어 렌더링을 최적화하는 기법입니다. 기본 카메라 정보(near plane, far plane, FOV, aspect ratio)를 이용해 6개의 평면을 구합니다. 각각의 평면은 near, far, left, right, top, bttom으로 렌더링이 이루어지는 범위를 나타냅니다. 이 평면들 안쪽에 없을 경우 컬링(렌더링 대상에서 제외)하는 것입니다. 이때, 평면의 안쪽인지 바깥쪽인지는 벡터 외적을 통해 구합니다. 벡터외적을 할때 어떤 좌표를 사용할지도 결정해야합니다. 오브젝트의 경우 아직 렌더링이 확정되지 않은 상태 이기 때문에 wolrd position까지 밖에 구해지지 않은 상태입니다. 반면에 plane..
[그래픽스] 포워드 렌더링 & 디퍼드 렌더링 (Forward Rendering & Deferred Rendering)
[그래픽스] 포워드 렌더링 & 디퍼드 렌더링 (Forward Rendering & Deferred Rendering) 🎲 포워드 렌더링이란? 포워드 렌더링은 하나의 렌더타겟에 모든 렌더링을 처리하는 방식입니다. 드로우콜이 들어올 때 마다 해당 오브젝트를 픽셀화한 뒤에 라이팅 연산을 처리하여 렌더 타겟에 그려줍니다. 즉, 오브젝트의갯수 X 라이트의 갯수 만큼 모두 연산을 처리해줘야 하기 때문에 오브젝트와 라이트의 수가 늘어나는 만큼 연산량도 비례하여 증가합니다. 🎨 렌더 타겟을 하나만 사용하기 때문에 메모리 대역폭이 비교적 적어서 모바일 환경에도 적합합니다. 🎨 안티앨리어싱을 하드웨어에서 처리하기 때문에 완벽에 가까운 처리가 가능합니다. 🎨 모든 오브젝트들에 대해서 라이트연산을 해주기 때문에 오버드로우가 발생합니다. 🎲 디퍼드 렌더링이란? 여러개의 렌더타겟에 각각의 다른 렌더링을 연산하여 주고 마지막에 Final Rend..
[Graphics] 더블버퍼링의 원리와 사용이유 🎲 더블버퍼링이란? 일반적으로 이미지를 출력할때 하나의 버퍼만을 가지고 출력할 경우 플리커링등의 문제가 발생합니다. 이유는 이미지가 넘어갈 때 마다 이미지를 지우고 그리는 과정이 전부 보여지기 때문인데 이러한 문제점을 보완한 방식이 더블버퍼링입니다. 백버퍼에서 이미지를 그려서 완성시킨후 프론트버퍼에 넘겨주면 화면에는 완성된 이미지만 출력 되기 때문에 보다 자연스러운 그래픽을 표현할 수 있습니다. 🍳 스왑체인이란? 더블버퍼링의 문제를 조금 더 보완해주는 방식입니다. 기존의 더블버퍼링은 백버퍼에서 완성된 이미지를 프론트 버퍼로 넘겨주기 때문에 그리는과정이 출력되지 않아 플리커링이 많이 감소하였지만, 이미지를 프론트버퍼에 새로 그리는 시간 때문에 플리커링이 간혹 발생할 수는 있습니다. 이러한 문제점을 보완한 ..
[Graphics] Geometry Pipeline의 과정 1. Local Transform - 로컬좌표는 해당 3D모델의 가장 기본이되는 좌표계입니다. Scale, Rotation, Translate로 구성되어있습니다. 모델의 파일이 어깨로부터 얼마나 떨어져 있는지 허리는 땅에서부터 얼마나 떨어져 있는지 처럼 오브젝트의 상대적인 좌표를 저장하고 있어서 '상대좌표'라고도 합니다. Modeling Transformation : 로컬좌표를 월드좌표로 변환해주는 과정입니다. 자식 오브젝트의 로컬좌표에 부모 오브젝트의 월드좌표를 곱해주는 방식으로 구합니다. 2. World Transform - 월드좌표는 오브젝트가 전체 월드에서 어느 위치에 있는지를 알려주는 좌표계입니다. 월드상의 위치계산은 월드좌표에서 끝나기 때문에 '절대좌표'라고도 표현합니다. Viewing Tra..
[Graphics] 렌더링 파이프라인(Rendering Pipeline)의 순서와 역할 🎲 렌더링 파이프라인 이란? 3차원의 모델 데이터들을 2차원(화면)데이터로 변환하는 과정을 체계화 한것을 렌더링 파이프라인이라고 합니다. 렌더링 파이프라인에는 총 10가지 단계가 있으며 이중 아래의 5단계는 사용자가 직접 설계가 가능합니다. 🍳 IA (Input Assembly) - Vertex Buffer에 정점들의 데이터를 저장하고 Index Buffer에 정점들의 순서를 저장합니다. - Primitive Topology에 각정점들이 어떠한 방식으로 연결되는지 저장합니다. - Input Layout을 통해서 정점들의 포맷(위치, 형식, 크기)을 VS단계로 넘겨줍니다. - 정점 데이터를 기본 도형(삼각형)으로 조립하고 해당 데이터를 VS단계로 넘겨줍니다. 🍳 VS (Vertex Shader) - Tra..
[Graphics] RayCasting 정의
[Graphics] RayCasting 정의 🎲 RayCasting이란? raycasting은 2D 혹은 3D에서 원근감을 구현하기 위한 방법 중의 하나 이다. 가상의 공간에 보이지 않는 빛(Ray)을 투사해 빛에 닿는 물체의 표면을 확인한다. 예전에는 ray를 투과할때 시작 지점(position)부터 일정 간격을 가지고 ray 방향(direction)으로 검사하는 방식을 사용하였다. 허나, 이러한 방식은 간격 만큼 선사이에 공간이 존재하기 때문에 정밀한 측정은 힘들었다. 정밀도를 높이기 위해서 간격을 줄이는 방법도 있긴한데 이 방법은 연산량을 늘리기도 하고 항상 정확한 결과를 도출하지는 않는다. 위와 같은 문제점을 해결한 방법이 바로 DDA 알고리즘이다. DDA 알고리즘은 x축과 y축을 각각 1단위로 검사하기 때문에 놓치는 물체가 없고 연산량도 ..
[Graphics] 수직 동기화의 원리와 장단점
[Graphics] 수직 동기화의 원리와 장단점 🎲 수직 동기화란? 수직동기화는 모니터의 주사율(Hertz)와 프로그램의 FPS를 맞추는 기술입니다. 즉, 모니터의 화면이 갱신되는것에 맞춰 기다렸다가 Front Buffer를 업데이트 해주는 것입니다. 🍳 수직동기화를 사용하는 이유는? 수직동기화는 티어링(tearing) 현상을 방지하기 위한 기법입니다. 티어링 현상은 모니터의 주사율 보다 프로그램의 FPS가 지나치게 빨라서 모니터 화면에 일부는 이전 프레임, 일부는 그 다음 프레임이 출력되면서 화면이 찢어져 보이는 형상입니다. 하여 이러한 찢어짐 현상을 방지하기 위하여 모니터의 Hertz와 프로그램의 FPS를 맞춰주는 기법이 바로 수직 동기화 입니다. 🍳 수직 동기화의 장단점은? 수직 동기화의 장점은 티어링 현상을 완벽히 막아준다는 점입니다. 때문에 ..
[Graphics] Z Fighting의 원인과 해결법
[Graphics] Z Fighting의 원인과 해결법 🎲 Z-Fighting 이란? Z-Fighting이란 움직이지 않는 두 개 이상의 오브젝트가 출력 우선순위가 계속 변해서 깜빡이는것 처럼 보이는 현상입니다. 해당 위치 pixel의 Z-Depth값이 실수연산의 오차 때문에 일어납니다. 🍳 Z-Fighting 해결방안 🎨 가장 많이 사용되는 방법은 zNear값을 줄이거나 far plane값을 올려주는 것입니다. z-fighting현상이 많이 사라집니다. 🎨 두번째 방법으로는 깊이 버퍼(z버퍼)의 크기를 늘려주는 방법입니다. 메모리의 여유가 없을 때 는 좋지 못한 방법입니다. 🎨 마지막으로는 오브젝트 사이의 거리 늘려주는 것입니다. 이방법은 게임 상황에 따라 사용이 제한될 수 있기 때문에 좋은 방법은 아닙니다.

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