장치 초기화

수업

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주제

DirectX11 장치 초기화 – Device, DeviceContext, SwapChain, RenderTargetView, Viewport 구성과 렌더링 준비 구조 만들기

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개념

● 장치 초기화의 목적

DirectX11을 사용해 GPU 렌더링을 하기 위해서는 가장 먼저 렌더링을 위한 기본 구성 요소들(Device, Context, SwapChain 등)을 초기화해야 한다. 이 구성은 앞으로 모든 그래픽 작업의 기초 토대가 된다.

기본적으로 아래의 5단계를 거친다:

1. ID3D11Device: GPU 리소스를 생성하는 커맨드 센터
2. ID3D11DeviceContext: 생성된 리소스를 파이프라인에 연결하고 명령 전달
3. IDXGISwapChain: 후면 버퍼와 전면 버퍼를 교환하여 화면에 출력
4. ID3D11RenderTargetView: 후면 버퍼를 GPU에 설명하는 뷰 객체
5. D3D11_VIEWPORT: 실제로 출력할 화면의 위치와 크기 지정

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● COM 객체와 ComPtr

DirectX는 COM(Component Object Model) 기반으로 구현되어 있어 모든 객체는 참조 카운트를 기반으로 동작한다.

수동으로 AddRef()와 Release()를 호출하면 실수하기 쉽기 때문에, Microsoft::WRL::ComPtr을 사용해 자동으로 참조를 관리하는 것이 필수적이다.

#include <wrl.h>
using namespace Microsoft::WRL;

ComPtr<ID3D11Device> _device;
ComPtr<ID3D11DeviceContext> _deviceContext;
ComPtr<IDXGISwapChain> _swapChain;

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● SwapChain (스왑 체인)

SwapChain은 후면 버퍼에서 전면 버퍼로 전환하는 역할을 한다.

• 후면 버퍼(BackBuffer): 우리가 그림을 그리는 곳
• 전면 버퍼(FrontBuffer): 사용자에게 보여지는 화면

스왑 체인은 이 둘 사이의 고속 복사 및 교체를 관리한다.

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● RenderTargetView 생성

DirectX에서 텍스처만으로는 어디에 그려야 할지 알 수 없다. 따라서 텍스처에 대해 "이건 최종 결과물을 그리는 용도입니다"라고 알려주는 뷰(View)를 만들어야 한다.

ID3D11RenderTargetView는 이러한 역할을 한다.

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● Viewport 설정

GPU가 출력할 화면의 크기와 위치를 명확히 인식할 수 있도록 설정하는 구조체가 D3D11_VIEWPORT다. DirectX에서는 3D 공간의 결과를 2D 화면으로 출력할 때 반드시 설정이 필요하다.

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● 렌더링 흐름

렌더링을 하기 위한 기본 흐름은 아래와 같다:

1. RenderBegin()
   • 렌더 타겟 등록
   • 화면 클리어
   • 뷰포트 설정
2. RenderEnd()
   • 후면 버퍼 → 전면 버퍼로 복사 (화면 출력)

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용어 정리

용어	설명
COM 객체	Microsoft의 COM 기반으로 만든 객체. 참조 카운트 기반
ComPtr	COM 객체를 자동으로 관리해주는 스마트 포인터
ID3D11Device	GPU 리소스를 생성하는 객체
ID3D11DeviceContext	렌더링 파이프라인에 명령을 전달하는 객체
IDXGISwapChain	후면/전면 버퍼를 관리하고 교환해주는 구조
ID3D11RenderTargetView	텍스처에 렌더링용 뷰(View)를 부여하는 객체
D3D11_VIEWPORT	출력할 화면의 크기와 위치 지정
D3D11CreateDeviceAndSwapChain	Device, Context, SwapChain을 한 번에 생성하는 함수

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코드 분석

✅ Game.h

class Game
{
public:
    Game();
    ~Game();

    void Init(HWND hwnd);
    void Update();
    void Render();

private:
    void CreateDeviceAndSwapChain();
    void CreateRenderTargetView();
    void SetViewport();
    void RenderBegin();
    void RenderEnd();

private:
    HWND _hwnd;
    uint32 _width = 0;
    uint32 _height = 0;

    ComPtr<ID3D11Device> _device;
    ComPtr<ID3D11DeviceContext> _deviceContext;
    ComPtr<IDXGISwapChain> _swapChain;
    ComPtr<ID3D11RenderTargetView> _renderTargetView;

    D3D11_VIEWPORT _viewport = { 0 };
    float _clearColor[4] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f };
};

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✅ Init()

void Game::Init(HWND hwnd)
{
    _hwnd = hwnd;
    _width = GWinSizeX;
    _height = GWinSizeY;

    CreateDeviceAndSwapChain();
    CreateRenderTargetView();
    SetViewport();
}

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✅ CreateDeviceAndSwapChain()

void Game::CreateDeviceAndSwapChain()
{
    DXGI_SWAP_CHAIN_DESC desc = {};
    desc.BufferDesc.Width = _width;
    desc.BufferDesc.Height = _height;
    desc.BufferDesc.RefreshRate.Numerator = 60;
    desc.BufferDesc.RefreshRate.Denominator = 1;
    desc.BufferDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
    desc.BufferDesc.ScanlineOrdering = DXGI_MODE_SCANLINE_ORDER_UNSPECIFIED;
    desc.BufferDesc.Scaling = DXGI_MODE_SCALING_UNSPECIFIED;

    desc.SampleDesc.Count = 1;
    desc.SampleDesc.Quality = 0;

    desc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
    desc.BufferCount = 1;
    desc.OutputWindow = _hwnd;
    desc.Windowed = true;
    desc.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD;

    HRESULT hr = ::D3D11CreateDeviceAndSwapChain(
        nullptr,
        D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
        nullptr,
        0,
        nullptr,
        0,
        D3D11_SDK_VERSION,
        &desc,
        _swapChain.GetAddressOf(),
        _device.GetAddressOf(),
        nullptr,
        _deviceContext.GetAddressOf()
    );

    CHECK(hr);
}

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✅ CreateRenderTargetView()

void Game::CreateRenderTargetView()
{
    ComPtr<ID3D11Texture2D> backBuffer;
    HRESULT hr = _swapChain->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Texture2D), (void**)backBuffer.GetAddressOf());
    CHECK(hr);

    hr = _device->CreateRenderTargetView(backBuffer.Get(), nullptr, _renderTargetView.GetAddressOf());
    CHECK(hr);
}

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✅ SetViewport()

void Game::SetViewport()
{
    _viewport.TopLeftX = 0.f;
    _viewport.TopLeftY = 0.f;
    _viewport.Width = static_cast<float>(_width);
    _viewport.Height = static_cast<float>(_height);
    _viewport.MinDepth = 0.f;
    _viewport.MaxDepth = 1.f;
}

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✅ RenderBegin() / RenderEnd()

void Game::RenderBegin()
{
    _deviceContext->OMSetRenderTargets(1, _renderTargetView.GetAddressOf(), nullptr);
    _deviceContext->ClearRenderTargetView(_renderTargetView.Get(), _clearColor);
    _deviceContext->RSSetViewports(1, &_viewport);
}

void Game::RenderEnd()
{
    HRESULT hr = _swapChain->Present(1, 0);
    CHECK(hr);
}

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✅ Render()

void Game::Render()
{
    RenderBegin();

    // TODO: 이후에 삼각형, 메시 등을 그릴 공간

    RenderEnd();
}

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핵심

• ✅ DirectX 렌더링의 최소 토대는 _device, _deviceContext, _swapChain이다. 이 3개는 항상 세트로 초기화해야 한다.
• ✅ 스마트 포인터(ComPtr)로 COM 객체를 관리하지 않으면 메모리 누수가 발생할 수 있으므로 반드시 사용할 것.
• ✅ CreateDeviceAndSwapChain()은 핵심 3요소를 한 번에 생성하는 함수로, 무조건 알고 있어야 한다.
• ✅ 후면 버퍼(Texture2D)는 GPU가 이해할 수 있도록 RenderTargetView로 감싸야 한다.
• ✅ RenderBegin()과 RenderEnd()의 구성은 프레임의 기본 단위이며, 이 구조는 앞으로 셰이더, 정점 버퍼, 드로우콜을 넣는 핵심 루틴이다.
• ✅ DirectX 함수는 인자 수가 많지만, "뭘 하고 있는가?"에 집중하면 전체 구조가 보인다.

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