Direct3D 12 렌더러

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시간대에 따른 하늘 색 변화, 일출 및 일몰의 붉은 하늘, 태양 광원 주변의 광학 효과를 구현한다.

• lux, lumen 단위 제공
• 아티스트에게 친숙한 단위를 제공함으로써, 조명 값을 직관적으로 설정할 수 있다.
• 실제 행성 반지름과 대기 두께
• 실제 데이터로 다양한 행성을 표현 가능하다.
• 실제 태양 조도
• $10^5$ lux 수준의 큰 값을, CCD 카메라와 HDR 렌더링 파이프라인에서 압축하여 구현하였다.

기하 정보와 조명 계산을 분리하여 복잡도를 $(해상도)\times(빛의\space수)$로 줄인다.

노말은 메모리 대역폭과 기하 버퍼의 크기를 줄이기 위해 R8G8B8A8_SNORM 형식으로 저장하였다.

메모리 사용량을 줄이기 위해 Roughness, Metallic, Emission 등은 별도의 텍스쳐에 저장하지 않고, 머터리얼 ID 텍스쳐를 통해 셰이딩 단계에서 조회한다.

다음과 같은 기하 버퍼를 사용하였다.

HDR에 있는 렌더링 결과를 정규화된 값으로 전환해주는 과정이 필요. 이에, 아래 세 가지 톤 맵핑 함수를 지원.

float3 tonemap_reinhard(float3 x) {
    return x / (x + 1.0f);
}

float3 tonemap_aces(float3 x) {
    float a = 2.51;
    float b = 0.03;
    float c = 2.43;
    float d = 0.59;
    float e = 0.14;
    return saturate((x*(a*x+b))/(x*(c*x+d)+e));
}

float3 tonemap_jodie_reinhard(float3 c) {
    // https://www.shadertoy.com/view/tdSXzD
    float luma = dot(c, float3(0.2126, 0.7152, 0.0722));
    float3 tc = c / (c + 1.0);
    return lerp(c / (luma + 1.0), tc, tc);
}

강한 강원을 바라볼 때, 이미지 센서의 전하 누출 현상을 모사한다.

• 컴퓨터 셰이더를 통한 다운 샘플링, 업 샘플링
• Karis Filter를 통해 "반딧불이 현상" 제거
• 세 가지 인자로 효과 조절
• 임계값
• 필터링 반경
• 블룸 세기

레퍼런스
Call of Duty: Advanced Warfare(2014)

JSON 메타데이터와 리플렉션을 기반으로 셰이더를 관리한다.

JSON 메타데이터#

렌더 타겟, 깊이 버퍼, 컬링 모드, 셰이더 파일 경로 등을 정의.

```json {filename=gbuffer.json} { "pipeline" : "Graphics", "name": "GBuffer", "shader": "$PROJECT$/Asset/Shader/HLSL/GBuffer.hlsl", "cull" : "back", "render_targets" : [ "R32G32B32A32_FLOAT", "R8G8B8A8_SNORM", "R32G32_FLOAT", "R16_UINT" ], "depth_format" : "D32" }

#### 바인드리스 렌더링

루트 시그니처를 하나의 상수 버퍼로 단순화하였다.

```hlsl {filename=gbuffer.hlsl}
struct Push_Constants {
    uint vertex_buffer_id;
    uint transform_id;
    uint material_id;

    uint transforms_id;
    uint camera_id;
    uint anisotropic_sampler_id;
};
ConstantBuffer <Push_Constants> push : register(b0);

리플렉션#

셰이더와 리소스 정보를 자동으로 추출하여 파이프라인 상태를 생성한다.