간접 그리기 및 GPU 컬링

D3D12ExecuteIndirect 샘플은 간접 명령을 사용하여 콘텐츠를 그리는 방법을 보여 줍니다. 또한 이러한 명령을 실행하기 전에 컴퓨팅 셰이더의 GPU에서 조작할 수 있는 방법을 보여 줍니다.

• 간접 명령 정의
• 그래픽 만들기 및 루트 서명 계산
• 컴퓨팅 셰이더 대한 SRV(셰이더 리소스 뷰) 만들기
• 간접 명령 버퍼 만들기
• 컴퓨팅 UAV 만들기
• 프레임 그리기
• 샘플 실행
• 관련 항목

샘플은 1024 그리기 호출을 설명하는 명령 버퍼를 만듭니다. 각 그리기 호출은 임의의 색, 위치 및 속도로 삼각형을 렌더링합니다. 삼각형은 화면 전체에 끝없이 애니메이션 효과를 줍니다. 이 샘플에는 두 가지 모드가 있습니다. 첫 번째 모드에서 컴퓨팅 셰이더는 간접 명령을 검사하고 실행해야 하는 명령을 설명하는 순서가 지정되지 않은 UAV(액세스 뷰)에 해당 명령을 추가할지 여부를 결정합니다. 두 번째 모드에서는 모든 명령이 단순히 실행됩니다. 스페이스바를 누르면 모드 간에 전환됩니다.

간접 명령 정의

먼저 간접 명령의 모양을 정의합니다. 이 샘플에서 실행하려는 명령은 다음과 같습니다.

1. CBV(상수 버퍼 뷰)를 업데이트합니다. 2. 삼각형을 그립니다.

이러한 그리기 명령은 D3D12ExecuteIndirect 클래스 정의에서 다음 구조로 표시됩니다. 명령은 이 구조에 정의된 순서대로 순차적으로 실행됩니다.

  
// Data structure to match the command signature used for ExecuteIndirect.
struct IndirectCommand
{
       D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS cbv;
       D3D12_DRAW_ARGUMENTS drawArguments;
};

데이터 구조와 함께 사용할 수 있도록 GPU가 ExecuteIndirect API에 전달된 데이터를 해석하는 방법을 지시하는 명령 서명도 만들어집니다. 이 코드와 다음 코드의 대부분은 LoadAssets 메서드에 추가됩니다.

// Create the command signature used for indirect drawing.
{
       // Each command consists of a CBV update and a DrawInstanced call.
       D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC argumentDescs[2] = {};
       argumentDescs[0].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_CONSTANT_BUFFER_VIEW;
       argumentDescs[0].ConstantBufferView.RootParameterIndex = Cbv;
       argumentDescs[1].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_DRAW;

       D3D12_COMMAND_SIGNATURE_DESC commandSignatureDesc = {};
       commandSignatureDesc.pArgumentDescs = argumentDescs;
       commandSignatureDesc.NumArgumentDescs = _countof(argumentDescs);
       commandSignatureDesc.ByteStride = sizeof(IndirectCommand);

       ThrowIfFailed(m_device->CreateCommandSignature(&commandSignatureDesc, m_rootSignature.Get(), IID_PPV_ARGS(&m_commandSignature)));
}

그래픽 만들기 및 루트 서명 계산

또한 그래픽과 컴퓨팅 루트 서명을 모두 만듭니다. 그래픽 루트 서명은 루트 CBV만 정의합니다. 명령 서명이 정의되면 D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC 이 루트 매개 변수의 인덱스(위 그림 참조)를 매핑합니다. 컴퓨팅 루트 서명은 다음을 정의합니다.

• 세 개의 슬롯(SRV 2개와 UAV 1개)이 있는 공통 설명자 테이블:
  • 하나의 SRV는 컴퓨팅 셰이더에 상수 버퍼를 노출합니다.
  • 하나의 SRV가 명령 버퍼를 컴퓨팅 셰이더에 노출합니다.
  • UAV는 컴퓨팅 셰이더가 표시되는 삼각형에 대한 명령을 저장하는 위치입니다.
• 4개의 루트 상수:
  • 삼각형의 한쪽 너비의 절반
  • 삼각형 꼭짓점의 z 위치
  • 동질 공간에서 컬링 평면의 +/- x 오프셋 [-1,1]
  • 명령 버퍼의 간접 명령 수

// Create the root signatures.
{
       CD3DX12_ROOT_PARAMETER rootParameters[GraphicsRootParametersCount];
       rootParameters[Cbv].InitAsConstantBufferView(0, 0, D3D12_SHADER_VISIBILITY_VERTEX);

       CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC rootSignatureDesc;
       rootSignatureDesc.Init(_countof(rootParameters), rootParameters, 0, nullptr, D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT);

       ComPtr<ID3DBlob> signature;
       ComPtr<ID3DBlob> error;
       ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&rootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
       ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_rootSignature)));

       // Create compute signature.
       CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE ranges[2];
       ranges[0].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 2, 0);
       ranges[1].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_UAV, 1, 0);

       CD3DX12_ROOT_PARAMETER computeRootParameters[ComputeRootParametersCount];
       computeRootParameters[SrvUavTable].InitAsDescriptorTable(2, ranges);
       computeRootParameters[RootConstants].InitAsConstants(4, 0);

       CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC computeRootSignatureDesc;
       computeRootSignatureDesc.Init(_countof(computeRootParameters), computeRootParameters);

       ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&computeRootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
       ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_computeRootSignature)));
}

컴퓨팅 셰이더에 대한 SRV(셰이더 리소스 뷰) 만들기

파이프라인 상태 개체, 꼭짓점 버퍼, 깊이 스텐실 및 상수 버퍼를 만든 후 샘플은 컴퓨팅 셰이더가 상수 버퍼의 데이터에 액세스할 수 있도록 상수 버퍼의 SRV(셰이더 리소스 뷰)를 만듭니다.

// Create shader resource views (SRV) of the constant buffers for the
// compute shader to read from.
       D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
       srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
       srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
       srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
       srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
       srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(ConstantBufferData);
       srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;

       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CbvSrvOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
       {
              srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
              m_device->CreateShaderResourceView(m_constantBuffer.Get(), &srvDesc, cbvSrvHandle);
              cbvSrvHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       }

간접 명령 버퍼 만들기

그런 다음, 간접 명령 버퍼를 만들고 다음 코드를 사용하여 해당 콘텐츠를 정의합니다. 동일한 삼각형 꼭짓점을 1024번 그리지만 그리기 호출마다 다른 상수 버퍼 위치를 가리킵니다.

       D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS gpuAddress = m_constantBuffer->GetGPUVirtualAddress();
       UINT commandIndex = 0;

       for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
       {
              for (UINT n = 0; n < TriangleCount; n++)
              {
                    commands[commandIndex].cbv = gpuAddress;
                    commands[commandIndex].drawArguments.VertexCountPerInstance = 3;
                    commands[commandIndex].drawArguments.InstanceCount = 1;
                    commands[commandIndex].drawArguments.StartVertexLocation = 0;
                    commands[commandIndex].drawArguments.StartInstanceLocation = 0;

                    commandIndex++;
                    gpuAddress += sizeof(ConstantBufferData);
              }
       }

명령 버퍼를 GPU에 업로드한 후 읽을 컴퓨팅 셰이더에 대한 SRV도 만듭니다. 이는 상수 버퍼에서 만든 SRV와 매우 유사합니다.

// Create SRVs for the command buffers.
       D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
       srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
       srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
       srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
       srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
       srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
       srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;

       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE commandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
       {
              srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
              m_device->CreateShaderResourceView(m_commandBuffer.Get(), &srvDesc, commandsHandle);
              commandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
       }

컴퓨팅 UAV 만들기

컴퓨팅 작업의 결과를 저장할 UAV를 만들어야 합니다. 컴퓨팅 셰이더에서 삼각형이 렌더링 대상에 표시되는 것으로 간주되는 경우 이 UAV에 추가된 다음 ExecuteIndirect API에서 사용됩니다.

CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE processedCommandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), ProcessedCommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
       // Allocate a buffer large enough to hold all of the indirect commands
       // for a single frame as well as a UAV counter.
       commandBufferDesc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(CommandBufferSizePerFrame + sizeof(UINT), D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_UNORDERED_ACCESS);
       CD3DX12_HEAP_PROPERTIES heapProps(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
       ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
             &heapProps,
             D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
             &commandBufferDesc,
             D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST,
             nullptr,
             IID_PPV_ARGS(&m_processedCommandBuffers[frame])));

       D3D12_UNORDERED_ACCESS_VIEW_DESC uavDesc = {};
       uavDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
       uavDesc.ViewDimension = D3D12_UAV_DIMENSION_BUFFER;
       uavDesc.Buffer.FirstElement = 0;
       uavDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
       uavDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
       uavDesc.Buffer.CounterOffsetInBytes = CommandBufferSizePerFrame;
       uavDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_UAV_FLAG_NONE;

       m_device->CreateUnorderedAccessView(
             m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
             m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
             &uavDesc,
             processedCommandsHandle);

       processedCommandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}

프레임 그리기

프레임을 그릴 때 컴퓨팅 셰이더가 호출되고 GPU에서 간접 명령을 처리할 때 모드에 있는 경우 먼저 ExecuteIndirect대한 명령 버퍼를 채우는 데 작동하는 디스패치. 다음 코드 조각은 PopulateCommandLists 메서드에 추가됩니다.

// Record the compute commands that will cull triangles and prevent them from being processed by the vertex shader.
if (m_enableCulling)
{
       UINT frameDescriptorOffset = m_frameIndex * CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame;
       D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvUavHandle = m_cbvSrvUavHeap->GetGPUDescriptorHandleForHeapStart();

       m_computeCommandList->SetComputeRootSignature(m_computeRootSignature.Get());

       ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
       m_computeCommandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);

       m_computeCommandList->SetComputeRootDescriptorTable(
              SrvUavTable,
              CD3DX12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE(cbvSrvUavHandle, CbvSrvOffset + frameDescriptorOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize));

       m_computeCommandList->SetComputeRoot32BitConstants(RootConstants, 4, reinterpret_cast<void*>(&m_csRootConstants), 0);

       // Reset the UAV counter for this frame.
       m_computeCommandList->CopyBufferRegion(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), CommandBufferSizePerFrame, m_processedCommandBufferCounterReset.Get(), 0, sizeof(UINT));

       D3D12_RESOURCE_BARRIER barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS);
       m_computeCommandList->ResourceBarrier(1, &barrier);

       m_computeCommandList->Dispatch(static_cast<UINT>(ceil(TriangleCount / float(ComputeThreadBlockSize))), 1, 1);
}

ThrowIfFailed(m_computeCommandList->Close());

그런 다음 UAV(GPU 컬링 사용) 또는 전체 명령 버퍼(GPU 컬링 사용 안 함)에서 명령을 실행합니다.

// Record the rendering commands.
{
       // Set necessary state.
       m_commandList->SetGraphicsRootSignature(m_rootSignature.Get());

       ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
       m_commandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);

       m_commandList->RSSetViewports(1, &m_viewport);
       m_commandList->RSSetScissorRects(1, m_enableCulling ? &m_cullingScissorRect : &m_scissorRect);

       // Indicate that the command buffer will be used for indirect drawing
       // and that the back buffer will be used as a render target.
       D3D12_RESOURCE_BARRIER barriers[2] = {
              CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
                    m_enableCulling ? m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get() : m_commandBuffer.Get(),
                    m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE,
                    D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT),
              CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
                    m_renderTargets[m_frameIndex].Get(),
                    D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT,
                    D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET)
       };

       m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);

       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtvHandle(m_rtvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), m_frameIndex, m_rtvDescriptorSize);
       CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE dsvHandle(m_dsvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
       m_commandList->OMSetRenderTargets(1, &rtvHandle, FALSE, &dsvHandle);

       // Record commands.
       const float clearColor[] = { 0.0f, 0.2f, 0.4f, 1.0f };
       m_commandList->ClearRenderTargetView(rtvHandle, clearColor, 0, nullptr);
       m_commandList->ClearDepthStencilView(dsvHandle, D3D12_CLEAR_FLAG_DEPTH, 1.0f, 0, 0, nullptr);

       m_commandList->IASetPrimitiveTopology(D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP);
       m_commandList->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBufferView);

       if (m_enableCulling)
       {
              // Draw the triangles that have not been culled.
              m_commandList->ExecuteIndirect(
                    m_commandSignature.Get(),
                    TriangleCount,
                    m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
                    0,
                    m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
                    CommandBufferSizePerFrame);
       }
       else
       {
              // Draw all of the triangles.
              m_commandList->ExecuteIndirect(
                    m_commandSignature.Get(),
                    TriangleCount,
                    m_commandBuffer.Get(),
                    CommandBufferSizePerFrame * m_frameIndex,
                    nullptr,
                    0);
       }

       // Indicate that the command buffer may be used by the compute shader
       // and that the back buffer will now be used to present.
       barriers[0].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT;
       barriers[0].Transition.StateAfter = m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE;
       barriers[1].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET;
       barriers[1].Transition.StateAfter = D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT;

       m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);

       ThrowIfFailed(m_commandList->Close());
}

GPU 컬링 모드인 경우 간접 명령 실행을 시작하기 전에 그래픽 명령 큐에서 컴퓨팅 작업이 완료될 때까지 대기하게 됩니다. OnRender 메서드에서 다음 코드 조각이 추가됩니다.

// Execute the compute work.
if (m_enableCulling)
{
       ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_computeCommandList.Get() };
       m_computeCommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);
       m_computeCommandQueue->Signal(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);

       // Execute the rendering work only when the compute work is complete.
       m_commandQueue->Wait(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);
}

// Execute the rendering work.
ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_commandList.Get() };
m_commandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);

샘플 실행

GPU 기본 컬링이 있는 샘플입니다.

gpu 컬링스크린샷

GPU 기본 컬링이 없는 샘플입니다.

gpu 컬링스크린샷

관련 항목

D3D12 코드 연습

DirectX 고급 학습 비디오 자습서: 간접 및 비동기 GPU 컬링 실행

간접 그리기