GameObject

🧭 주제

DirectX 기반 게임 엔진 설계에서의 GameObject 클래스 설계 및 구현 방법

• 게임 내 렌더링 가능한 오브젝트를 GameObject 클래스로 추상화하고, 각 오브젝트가 독립적인 렌더링 자원과 상태를 가지도록 구성한다.
• 기존 Game 클래스에서 처리하던 렌더링 로직을 오브젝트별로 분리하여 유지보수성과 확장성을 확보한다.
• VertexShader, PixelShader, Buffer, Texture, TransformData 등을 개별 오브젝트 단위로 처리하도록 구조화한다.

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📚 개념

핵심 개념 요약

개념	설명
GameObject	게임 내의 하나의 렌더링 가능한 객체. 자체 셰이더, 버퍼, 텍스처, 월드 변환 정보를 가짐.
렌더링 파이프라인	GPU가 화면에 이미지를 출력하기 위해 처리하는 일련의 단계.
Device/DeviceContext	GPU 리소스를 생성하고, 그에 대한 명령을 보내는 DirectX11 객체.
TransformData	오브젝트의 위치, 회전, 크기를 담은 구조체로, 셰이더에 전달됨.
ConstantBuffer	CPU에서 GPU로 데이터를 보내기 위한 전용 버퍼.
PipelineInfo	렌더링 파이프라인의 설정 묶음. 셰이더, 상태 객체 등을 포함.
Geometry	정점 및 인덱스를 보관하는 도형 정보 클래스.

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🧾 용어 정리

용어	설명
shared_ptr<T>	C++ 스마트 포인터. 메모리를 참조 카운트 기반으로 안전하게 관리.
ComPtr<T>	COM 객체를 위한 스마트 포인터. DirectX에서 자주 사용됨.
VertexBuffer, IndexBuffer	정점 및 정점의 그릴 순서를 GPU에 넘기기 위한 버퍼.
InputLayout	정점 버퍼와 셰이더 사이의 연결 방식 정의.
SamplerState, BlendState, RasterizerState	렌더링에 영향을 주는 상태 설정 객체.
Texture	텍스처 이미지 데이터를 GPU에 업로드해 사용할 수 있도록 하는 클래스.

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📦 GameObject 클래스 설계 (GameObject.h)

class GameObject
{
public:
	GameObject(ComPtr<ID3D11Device> device, ComPtr<ID3D11DeviceContext> deviceContext);
	~GameObject();

	void Update();
	void Render(shared_ptr<Pipeline> pipeline);

private:
	// DirectX 장치 핸들
	ComPtr<ID3D11Device> _device;

	// 기하 구조 및 버퍼
	shared_ptr<Geometry<VertexTextureData>> _geometry;
	shared_ptr<VertexBuffer> _vertexBuffer;
	shared_ptr<IndexBuffer> _indexBuffer;
	shared_ptr<InputLayout> _inputLayout;

	// 셰이더
	shared_ptr<VertexShader> _vertexShader;
	shared_ptr<PixelShader> _pixelShader;

	// 렌더링 상태
	shared_ptr<RasterizerState> _rasterizerState;
	shared_ptr<BlendState> _blendState;
	shared_ptr<SamplerState> _samplerState;

	// 텍스처
	shared_ptr<Texture> _texture1;

	// 트랜스폼 정보
	TransformData _transformData;
	shared_ptr<ConstantBuffer<TransformData>> _constantBuffer;

	// 로컬 좌표 정보
	Vec3 _localPosition = { 0.f, 0.f, 0.f };
	Vec3 _localRotation = { 0.f, 0.f, 0.f };
	Vec3 _localScale    = { 1.f, 1.f, 1.f };
};

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⚙️ 생성자 구현 (GameObject.cpp)

GameObject::GameObject(ComPtr<ID3D11Device> device, ComPtr<ID3D11DeviceContext> deviceContext)
	: _device(device)
{
	// 1. Geometry 설정
	_geometry = make_shared<Geometry<VertexTextureData>>();
	GeometryHelper::CreateRectangle(_geometry); // 정점과 인덱스 자동 생성

	// 2. Vertex/Index Buffer 생성
	_vertexBuffer = make_shared<VertexBuffer>(device);
	_vertexBuffer->Create(_geometry->GetVertices());

	_indexBuffer = make_shared<IndexBuffer>(device);
	_indexBuffer->Create(_geometry->GetIndices());

	// 3. 셰이더 생성 및 컴파일
	_vertexShader = make_shared<VertexShader>(device);
	_vertexShader->Create(L"Default.hlsl", "VS", "vs_5_0");

	_inputLayout = make_shared<InputLayout>(device);
	_inputLayout->Create(VertexTextureData::descs, _vertexShader->GetBlob());

	_pixelShader = make_shared<PixelShader>(device);
	_pixelShader->Create(L"Default.hlsl", "PS", "ps_5_0");

	// 4. 상태 객체들 생성
	_rasterizerState = make_shared<RasterizerState>(device);
	_rasterizerState->Create();

	_blendState = make_shared<BlendState>(device);
	_blendState->Create();

	_samplerState = make_shared<SamplerState>(device);
	_samplerState->Create();

	// 5. 상수 버퍼 생성
	_constantBuffer = make_shared<ConstantBuffer<TransformData>>(device, deviceContext);
	_constantBuffer->Create();

	// 6. 텍스처 생성
	_texture1 = make_shared<Texture>(device);
	_texture1->Create(L"cat.png");
}

✅ 생성자는 오브젝트가 렌더링에 필요한 자원과 상태를 모두 생성하며, 이후 Update/Render에서 이를 사용함.

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🔄 Update 함수: 변환 행렬 구성 및 전송

void GameObject::Update()
{
	_localPosition.x += 0.001f; // 지속적인 이동

	Matrix matScale = Matrix::CreateScale(_localScale / 3); // 크기
	Matrix matRotation = Matrix::CreateRotationX(_localRotation.x);
	matRotation *= Matrix::CreateRotationY(_localRotation.y);
	matRotation *= Matrix::CreateRotationZ(_localRotation.z); // 회전
	Matrix matTranslation = Matrix::CreateTranslation(_localPosition); // 위치

	Matrix matWorld = matScale * matRotation * matTranslation; // SRT 순서로 월드 행렬 구성

	_transformData.matWorld = matWorld;

	// GPU에 전송
	_constantBuffer->CopyData(_transformData);
}

✅ 이 함수는 매 프레임 호출되며, 오브젝트의 위치를 변경하고 GPU에 변환 행렬을 전달합니다.

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🎨 Render 함수: 파이프라인 구성 및 그리기

void GameObject::Render(shared_ptr<Pipeline> pipeline)
{
	PipelineInfo info;
	info.inputLayout      = _inputLayout;
	info.vertexShader     = _vertexShader;
	info.pixelShader      = _pixelShader;
	info.rasterizerState  = _rasterizerState;
	info.blendState       = _blendState;

	pipeline->UpdatePipeline(info); // 파이프라인 상태 업데이트

	pipeline->SetVertexBuffer(_vertexBuffer);
	pipeline->SetIndexBuffer(_indexBuffer);
	pipeline->SetConstantBuffer(0, SS_VertexShader, _constantBuffer);
	pipeline->SetTexture(0, SS_PixelShader, _texture1);
	pipeline->SetSamplerState(0, SS_PixelShader, _samplerState);

	pipeline->DrawIndexed(_geometry->GetIndexCount(), 0, 0);
}

✅ 렌더링 명령은 오브젝트가 스스로 내리며, Pipeline 객체를 통해 GPU에 설정 및 전달됩니다.

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🎯 핵심

항목	설명
GameObject 클래스 목적	오브젝트 단위 렌더링 자원 및 상태를 캡슐화
생성자 역할	정점, 셰이더, 상태, 텍스처 등을 초기화
Update	월드 행렬을 구성하고 ConstantBuffer를 통해 GPU로 전송
Render	Pipeline에 렌더링 자원 설정 후 Draw 명령 수행
설계 장점	유지보수 용이, 확장성 확보, 리소스 분리 및 관리 가능

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🔧 구조 흐름 요약

VertexColorData 기반으로 바뀐 전체 구조는 다음과 같이 데이터 → 셰이더 → 렌더링 호출 흐름으로 연결됩니다:

1. VertexColorData 구조체 선언
2. GeometryHelper::CreateRectangle()를 통해 색상 포함 정점 생성
3. 정점/인덱스 버퍼 생성 및 업로드
4. 셰이더 파일(Color.hlsl) 생성 및 컴파일
5. InputLayout 연결 (VertexColorData에 맞춰 수정)
6. Render에서 PipelineInfo로 파이프라인 설정
7. GPU에 명령 전달 → 색상 기반 도형 출력

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🧱 구조 시각화 (텍스트 플로우)

[GameObject]
   └── Geometry<VertexColorData>
         ├── 정점(Vertex): 위치 + 색상
         └── 인덱스(Index): 정점 순서

   └── VertexBuffer/IndexBuffer
         └── GPU 전송 (Create 호출)

   └── VertexShader("Color.hlsl")
         └── VS_INPUT: position, color
         └── VS_OUTPUT: color 전달

   └── PixelShader("Color.hlsl")
         └── color 값 그대로 픽셀에 출력

   └── InputLayout: VertexColorData::descs

   └── ConstantBuffer<TransformData>
         └── 월드 행렬 (Update → GPU 업로드)

   └── Pipeline
         └── 파이프라인 설정 후 DrawIndexed 호출

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🔁 이전 방식과의 비교 요약

구분	VertexTextureData	VertexColorData
정점 구성	위치 + 텍스처 좌표	위치 + 색상
셰이더 입력	POSITION, TEXCOORD	POSITION, COLOR
출력 방식	텍스처 색상	정점 색상 직접 출력
셰이더 파일	Default.hlsl	Color.hlsl
시각적 출력	이미지 렌더링	단색 도형 (ex. 빨강 사각형)
활용	실제 게임 모델, 배경 등	디버깅용, UI 요소, 단순 효과 등

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🧠 학습자가 자주 실수하는 포인트

1. InputLayout과 셰이더 입력 구조 불일치

   • VertexColorData::descs로 InputLayout을 구성했는지 꼭 확인
   • 셰이더 내 VS_INPUT도 float4 color : COLOR;로 일치해야 함

2. Shader 파일이 바뀌었는데도 이전 파일을 참조하는 경우

   • "Default.hlsl"을 "Color.hlsl"로 확실히 교체했는지 체크

3. SamplerState, Texture가 의미 없는데도 남아있는 경우

   • 색상 기반 렌더링에서는 텍스처가 불필요. 렌더링에 영향을 주지 않지만 코드를 정리하면 좋음

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🎯 실전 적용 시나리오

상황	VertexColorData의 장점
디버그용 박스 출력	충돌 판정 박스나 영역 표시 시 유용
UI 요소 구성	버튼, 배경 박스 등 텍스처 없이 빠르게 렌더링 가능
셰이더 테스트	조명, 색상 블렌딩 테스트 시 단순 색상 사용이 편함

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