[DirectX11] Constant Buffer

이 글은 인프런 강의 [게임 프로그래머 도약반] DirectX11 입문를 보고 따라 만들면서 헷갈리는 부분을 복습하며 정리한 글입니다.

Constant Buffer 상수버퍼

Constant Buffer는 CPU에서 GPU로 데이터를 전달하기 위해 사용하는 도구이다.
쉽게 말하자면 외부(CPU)에서 값을 조정하여 셰이더(GPU) 파일 내에서 변수처럼 사용할 수 있게 해주는 것이다.

예를 들어 Constant Buffer를 이용하여 여러 변환 행렬을 넘김으로써 셰이더 파일 안에서 조작할 수 있다.

코드에서 사용 (데이터 기입)

ConstantBuffer도 일단은 Buffer이기 때문에 ID3D11Buffer라는 형태로 선언한다.

선언

ComPtr<ID3D11Buffer> _constantBuffer;

객체 생성

buffer를 사용할 용도를 D3D11_BUFFER_DESC 구조체에 기입하여 device를 통해 생성한다.

void Game::CreateConstantBuffer()
{
	D3D11_BUFFER_DESC desc;
	ZeroMemory(&desc, sizeof(desc));
	desc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC; // map과 unmap을 통해 데이터 기입해야함
	desc.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER; // Contant Buffer임을 명시
	desc.ByteWidth = sizeof(TransformData);
	desc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;

	HRESULT hr = _device->CreateBuffer(&desc, nullptr, _constantBuffer.GetAddressOf());
	CHECK(hr);
}

데이터 기입

먼저 구조체로 어떤 형태의 데이터를 넘겨줄지 정의한다.
여기서는 간단하게 DirectX::XMFLOAT3타입의 offset만 정의했다.

struct ConstantBufferData
{
	Vec3 offset; // DirectX::XMFLOAT3
	float dummy; // 버퍼를 사이즈를 맞춰주기 위한 더미 데이터
};

다음 처럼 매 프레임 0.003씩 값이 증가하게 하고 Map, UnMap을 통해 Buffer에 값을 채워넣었다.

void Game::Update()
{
	// 매 프레임 offset값을 조금씩 늘려줌
	_constantBufferData.offset.x += 0.001f;
	_constantBufferData.offset.y += 0.001f;

	D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE subResource;
	ZeroMemory(&subResource, sizeof(subResource));
	
	_deviceContext->Map(_constantBuffer.Get(), 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &subResource);
	::memcpy(subResource.pData, &_constantBufferData, sizeof(_constantBufferData));
	_deviceContext->Unmap(_constantBuffer.Get(), 0);
}

파이프 라인에 끼워넣기

VSSetConstantBuffers함수를 이용해서 파이프라인에 상수 버퍼 값을 끼워넣으면 된다.
여기서 중요한 것은 0번째 슬롯에 넣어줬단 것을 기억해야한다.

_deviceContext->VSSetConstantBuffers(0, 1, _constantBuffer.GetAddressOf());

셰이더 파일에서의 사용

셰이더 파일에서는 다음과 같이 ConstantBuffer를 변수로 선언하여 사용한다.

cbuffer myConstData : register(b0) // 0번 슬롯
{
	float4 offset;
}

VertexShader 영역에서 단순히 ConstantBuffer의 offset값을 더해주고, PixelShader 영역에서는 색을 그대로 출력하여 출력하면

VS_OUTPUT VS(VS_INPUT input)
{
	VS_OUTPUT output;
	output.position = input.position + offset;
	output.color = input.color;

	return output;
}

float4 PS(VS_OUTPUT input) : SV_Target
{
    float4 color = input.color;
	return color;
}

다음과 같이 constBuffer로 넘겨준 offset이 매 프레임 증가함에 따라
VS 영역에서 output.position의 값도 점점 증가하여 이동하는 것을 볼 수 있다.

결론

• Constant Buffer(상수 버퍼)를 이용하여 GPU밖(CPU)에서 셰이더 파일 내에서 사용할 값을 넘겨줄 수 있다.