[RealTimeRendering-4th] The Graphics Rendering Pipeline

 

Pipeline을 보면 위의 그림과 같다. ( 책에서 제공 )

 

 

개인적으로 이게 더 좋은 것 같다 (vulkan graphics pipeline)

 

1. Application Stage

• 역할: 주로 CPU에서 실행되며, 충돌 감지, 물리 시뮬레이션, 입력 처리(키보드, 마우스), 컬링(culling) 등과 같은 다양한 작업을 수행합니다.
• 병렬 처리: 이 단계는 성능 향상을 위해 여러 프로세서 코어에서 병렬로 실행됩니다.
• 출력: Application Stage가 끝나면, 렌더링할 기하학적 데이터를 Geometry Stage로 전달합니다.

( inputAssembler는 정점, 인덱스를 받는 과정이라고 생각하자. DX11을 하면서 tagentVector, normalVector도 같이 넘겨준 기억이 있다.)

2. Geometry Stage

• 구성:  Vertex Shader, Tessellation, Geometry Shader로 구성되어있다.
• 역할: 주로 GPU에서 처리되며, 물체의 기하학적 데이터(정점, 삼각형)를 변환하고 처리합니다.
• Vertex Shading: 정점의 위치를 계산하고, 각 정점의 Normal, Texture 좌표 등 vertex output 데이터를 평가합니다. 여기서 계산된 정점의 정보는 이후의 단계에서 사용됩니다.
  • 좌표계 변환: 물체는 모델 좌표계(local space)에서 Screen Space까지 좌표계가 변환된다.
  • 투영: 물체를 투영하여 Canonical View Volume으로 변환한다. (이후(rasterization) 단계에서의 Clipping 작업을 위해 / Canonical View Volume은 Normlized Device Coordinate과 동일하게 봐도 된다. NDC는 크기가 1인 단위 정육면체 볼륨으로 좌표계를 바꿔준다고 생각하자.)

좌표계 변환 과정을 그림으로 보자

( Clip Space는 투영 변환이 적용된 후의 좌표 공간이다. 이 공간에서 정점은 동차 좌표계(homogeneous coordinates)로 표현되며, 각 좌표는 x, y, z, w의 형태로 나타낸다. 

NDC는 Clip Space 좌표를 w 값으로 나눈 후의 좌표 공간이다. 즉, x/w, y/w, z/w의 결과로 나타나는 좌표 공간입니다. 이 변환은 정점을 정규화된 범위로 제한한다. NDC 좌표는 클리핑 후에 Rasterization 단계에서 픽셀로 변환될 준비가 된 상태를 나타낸다.)

• Tessellation:  멀리있는 물체는 가까이 있는 물체보다 덜 자세히 그려도된다. 이것을 조절해주는 단계이다.                 ( Level of Detail, Unreal5 의 Nanite에 이용된다. )

• Geometry Shader: inputAssember에 보내준 정점 외에 추가로 정점을 생성할 수 있다. (사용예로는 불꽃놀이 시뮬레이션이 있다.)

3. Rasterization Stage

• 역할
  • Find Area: Geometry Stage에서 전달된 삼각형의 정점을 받아, 삼각형 내부의 모든 픽셀을 찾아내고 이를 다음 단계로 넘겨줍니다.
  • Clipping: ClipSpace 밖에 있는 부분을 잘라낸다. (그리지 않는다)
• 출력: 각 픽셀의 위치와 색상에 대한 정보를 Pixel Processing Stage로 전달합니다. ( 이때 정규화가 된 자표로 보내진다. NDC)

4. Pixel Processing Stage

• 역할: 전달받은 픽셀의 색상을 결정하고, Depth 값을 사용해 해당 픽셀이 화면에 표시될지를 판단합니다. 블렌딩(Blending)과 같은 추가 처리도 여기서 수행됩니다.