레스터라이저 단계에서 보간

버텍스 셰이더와 픽셀(프레그먼트) 셰이더 사이에는 레스터라이저 단계가 있다.
레스터라이저 단계에서 하는일은 다음과 같다.

클리핑
원근 나눗셈
뒷면 제거
뷰포트 변환
스캔 변환

스캔 변환 단계에서 각 정점들의 속성을 보간하여 픽셀 셰이더에 넘겨 준다.
정점 속성 position, color, uv, normal등은 보간 되어 프레그먼트화 된다.

정정 셰이더의 출력에서 위치등의 정점 속성을 넘겨주면 픽셀 셰이더에서 받는 입력은 보간되어서 넘어온 값이다.
그렇기 때문에 픽셀 셰이더에서 방향 벡터는 보간된 값이기 때문에 다시 노멀라이즈(normalize) 해줘야 한다.

월드 포지션을 픽셀 셰이더로 넘겨 칼라 값으로 출력 해보자.
실행 화면을 보면 버텍스 셰이더에 넘긴건 몇개 안되지만 픽셀셰이더로 넘어오기전에 보간이 되어 부드럽게 보인다.

평면을 left 1000, right 1000, top 1000, bottom 1000 사이즈로 만든다. 2000X2000 사이즈의 평면을 만든다.

bool RenderInit()
{
   float   fSizeX = 1000.0f;
   float   fSizeY = 1000.0f;

   CUSTOMVERTEX vertex[4];

   // Create the geometry
   vertex[0].x = -fSizeX/2;
   vertex[0].y = -fSizeY/2;
   vertex[0].z = 0.0f;
   vertex[0].nx = 0.0f;
   vertex[0].ny = 0.0f;
   vertex[0].nz = -1.0f;

   vertex[1].x = -fSizeX/2;
   vertex[1].y = fSizeY/2;
   vertex[1].z = 0.0f;
   vertex[1].nx = 0.0f;
   vertex[1].ny = 0.0f;
   vertex[1].nz = -1.0f;

   vertex[2].x = fSizeX/2;
   vertex[2].y = -fSizeY/2;
   vertex[2].z = 0.0f;
   vertex[2].nx = 0.0f;
   vertex[2].ny = 0.0f;
   vertex[2].nz = -1.0f;

   vertex[3].x = fSizeX/2;
   vertex[3].y = fSizeY/2;
   vertex[3].z = 0.0f;
   vertex[3].nx = 0.0f;
   vertex[3].ny = 0.0f;
   vertex[3].nz = -1.0f;

   g_dxDevice->CreateVertexBuffer(4 * sizeof(CUSTOMVERTEX), 0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX, D3DPOOL_MANAGED, &g_VertexBuffer, NULL);

   VOID* pVertices;
   g_VertexBuffer->Lock (0, sizeof(vertex), &pVertices, 0);
    memcpy (pVertices, vertex, sizeof(vertex));
    g_VertexBuffer->Unlock();

   return true;
}

정점의 월드 위치를 픽셀 셰이더로 넘긴다.

VSOutput VsMain( VSInput input )
{
    VSOutput output;

    output.pos = mul( float4(input.pos,1), matWVP );
    output.wpos = mul( float4(input.pos,1), matWorld );
    output.nor = input.nor;
    return output;
}

월드 위치는 보간되어 넘어온다.
칼라로 표시하기 위해 0 ~ 1 사이 값으로 만들기 위해 1000으로 나눠준다.

PSOutput PsMain(PSInput input)
{
   PSOutput output = (PSOutput) 0;
   //float3 nor = normalize(input.nor);

   float4 pos = float4(input.wpos,1);
   pos.x = pos.x/1000.0f + 0.5f;
   output.color = pos.rrra;

   return output;
}

HLSL의 전체 코드는 다음과 같다.

// world * view * projection
float4x4    matWVP;
float4x4    matWorld;

struct VSInput
{
    float3 pos : POSITION;
    float3 nor : POSITION;
};

struct VSOutput
{
    float4 pos : POSITION;
    float3 wpos : TEXCOORD0;
    float3 nor : TEXCOORD1;
};

struct PSInput
{
    float3 wpos: TEXCOORD0;
    float3 nor: TEXCOORD1;
};

struct PSOutput
{
    float4 color   : COLOR;
};

VSOutput VsMain( VSInput input )
{
    VSOutput output;

    output.pos = mul( float4(input.pos,1), matWVP );
    output.wpos = mul( float4(input.pos,1), matWorld );
    output.nor = input.nor;
    return output;
}

PSOutput PsMain(PSInput input)
{
   PSOutput output = (PSOutput) 0;
   //float3 nor = normalize(input.nor);

   float4 pos = float4(input.wpos,1);
   pos.x = pos.x/1000.0f + 0.5f;
   output.color = pos.rrra;

   return output;
}

technique MeshTech
{
    pass P0
    {
        VertexShader = compile vs_3_0 VsMain();
        PixelShader = compile ps_3_0 PsMain();
    }
};

다운로드 : dx9_shader.zip

참고)
https://jidon333.github.io/blog/Rendering-pipeline
https: //bkjcr.tistory.com/entry/셰이더-퍼-픽셀-라이팅-per-pixel-lighting
책: 게임 프로그래밍을 위한 3차원 그래픽스 / 흥릉과학출판사 / 글쓴 이 - 한정현
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