Constant Buffer

🌞 Constant Buffer(CBV)

• Constant Buffer란? ( 상수 버퍼 )

  Root Signature의 하나의 서명방법으로, 아래의 예제는 상수를 다룰 때의 버퍼를 보여준다.
  
  root constant로 값은 상수를 다룬다는 것을 의미한다.
  Root Signatrue를 통해서 레지스터 공간을 할당하는 것과 그 공간을 CmdList에 추가하는 것은 별개의 단계로 구성된다.

  /*---------------------------------------
  CmdList에 ConstantBuffer를 추가하는 메소드
  ----------------------------------------*/
  
  pCmdList->SetComputeRoot32BitConstant(0,seed); 
  // 0 is the parameter index, seed is used by the shaders
  

  /*------------------------------------------------------------
  Root Signature의 Init : Root Signature에 두개의 CBV를 추가한 코드
  -------------------------------------------------------------*/
  
  	CD3DX12_ROOT_PARAMETER param[2];
  		param[0].InitAsConstantBufferView(0); // 0번 - > b0 - > CBV
  		param[1].InitAsConstantBufferView(1); // 1번 - > b1 -> CBV
     
  		D3D12_ROOT_SIGNATURE_DESC sigDesc =CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC(2, param);
     
     
  /*-----------------------------------------------------------
  CommandQueue의 RenderBegin에 Root Signature의 서명을 해주는 메소드
  -----------------------------------------------------------*/
  
  	_cmdList->SetGraphicsRootSignature(ROOT_SIGNATURE.Get());

🌞 Device와 CmdList 작업의 차이

• Device와 CmdList에서의 작업에 차이는 해당 일을 즉시 하는지, 또는 작업을 모아서 한번에 하는지에 있다. CmdList에 경우 작업들을 모아서 RenderEnd 메소드가 실행 될 때 실행하는 특징이 있다.

🌼 예시 Mesh.cpp

위의 예시를 잘 볼 수 있는 부분이 Mesh.cpp 부분이다.

void Mesh::Init(vector<Vertex>& vec)
{
	_vertexCount = static_cast<uint32>(vec.size());
	uint32 bufferSize = _vertexCount * sizeof(Vertex);

	D3D12_HEAP_PROPERTIES heapProperty = CD3DX12_HEAP_PROPERTIES(D3D12_HEAP_TYPE_UPLOAD);
	D3D12_RESOURCE_DESC desc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(bufferSize);

	DEVICE->CreateCommittedResource(
		&heapProperty,
		D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
		&desc,
		D3D12_RESOURCE_STATE_GENERIC_READ,
		nullptr,
		IID_PPV_ARGS(&_vertexBuffer));

	// Copy the triangle data to the vertex buffer.
	void* vertexDataBuffer = nullptr;
	CD3DX12_RANGE readRange(0, 0); // We do not intend to read from this resource on the CPU.
	_vertexBuffer->Map(0, &readRange, &vertexDataBuffer);
	::memcpy(vertexDataBuffer, &vec[0], bufferSize);
	_vertexBuffer->Unmap(0, nullptr);

	// Initialize the vertex buffer view.
	_vertexBufferView.BufferLocation = _vertexBuffer->GetGPUVirtualAddress();
	_vertexBufferView.StrideInBytes = sizeof(Vertex); // 정점 1개 크기
	_vertexBufferView.SizeInBytes = bufferSize; // 버퍼의 크기	
}

void Mesh::Render()
{
	CMD_LIST->IASetPrimitiveTopology(D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);
	CMD_LIST->IASetVertexBuffers(0, 1, &_vertexBufferView); // Slot: (0~15)
	CMD_LIST->DrawInstanced(_vertexCount, 1, 0, 0);
}

위의 코드가 하는 일을 말로 풀면,
1) Init 메소드를 통해서 CPU에서 GPU의 메모리에 버퍼를 생성한다.
2) 생성된 버퍼에는 리소스에 대한 설명들이 작성되어 있을 것이다.
3) 이렇게 작성된 버퍼에 대한 주소를 GPU의 레지스터에 저장을 해야한다.
4) 그러기 위해서 Render 메소드를 통해 CmdList에 추가를 한다. ( 현재 작업은 실행 X )
5) 그 후 CmdList에 추가된 작업들이 실행될 때, GPU의 버퍼에 대한 되는 주소 값을 레지스터에 저장을 하게 되고, Resource의 값을 참조 할 수 있게된다.

주의사항 : 이렇듯 Device를 통해서 작업을 하는 것은 즉시 일어나고, CmdList를 이용을 하면 후에 작업이 발생한다. 이 상황에서 주의할 점이 있는데, 그것은 Device를 통해서 같은 버퍼를 두번 초기화를 하게 되면, CmdList 작업을 하게 될 때 이를 반영하지 못한다는 점을 주의해야 한다.

🌼 해결방법

이 문제를 해결하는 방법은 간단하다.
단순히 GPU 메모리에 배열과 같은 구조로 메모리를 할당하여 각 인덱스에 값을 넣어주면 된다.

ConstantBuffer 헤더

#pragma once
class ConstantBuffer
{
public:
	ConstantBuffer();
	~ConstantBuffer();

	void Init(uint32 size, uint32 count);

	void Clear();
	void PushData(int32 rootParamIndex, void* buffer, uint32 size);

	D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS GetGpuVirtualAddress(uint32 index);

private:
	void CreateBuffer();

private:
	ComPtr<ID3D12Resource>	_cbvBuffer;
	BYTE* _mappedBuffer = nullptr;
	uint32					_elementSize = 0;
	uint32					_elementCount = 0;
	
	uint32					_currentIndex = 0;

};

ConstantBuffer cpp

#include "pch.h"
#include "ConstantBuffer.h"
#include "Engine.h"

ConstantBuffer::ConstantBuffer()
{
}

ConstantBuffer::~ConstantBuffer()
{
	if (_cbvBuffer)
	{
		if (_cbvBuffer != nullptr)
			_cbvBuffer->Unmap(0, nullptr);

		_cbvBuffer = nullptr;
	}
}

void ConstantBuffer::Init(uint32 size, uint32 count)
{
	// 상수 버퍼는 256 바이트 배수로 만들어야 한다
	// 0 256 512 768
	_elementSize = (size + 255) & ~255;
	_elementCount = count;

	CreateBuffer();
}

void ConstantBuffer::CreateBuffer()
{
	uint32 bufferSize = _elementSize * _elementCount;
	D3D12_HEAP_PROPERTIES heapProperty = CD3DX12_HEAP_PROPERTIES(D3D12_HEAP_TYPE_UPLOAD);
	D3D12_RESOURCE_DESC desc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(bufferSize);

	DEVICE->CreateCommittedResource(
		&heapProperty,
		D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
		&desc,
		D3D12_RESOURCE_STATE_GENERIC_READ,
		nullptr,
		IID_PPV_ARGS(&_cbvBuffer));

	_cbvBuffer->Map(0, nullptr, reinterpret_cast<void**>(&_mappedBuffer));
}


void ConstantBuffer::Clear()
{
	_currentIndex = 0;
}

void ConstantBuffer::PushData(int32 rootParamIndex, void* buffer, uint32 size)
{
	assert(_currentIndex < _elementSize);
	
	::memcpy(&_mappedBuffer[_currentIndex * _elementSize], buffer, size);

	D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS address = GetGpuVirtualAddress(_currentIndex);
	CMD_LIST->SetGraphicsRootConstantBufferView(rootParamIndex, address);
	_currentIndex++;
}

D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS ConstantBuffer::GetGpuVirtualAddress(uint32 index)
{
	D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS objCBAddress = _cbvBuffer->GetGPUVirtualAddress();
	objCBAddress += index * _elementSize;
	return objCBAddress;
}

위의 소스코드를 통해서 ConstantBuffer에 값을 여러개 저장 할 수 있는 배열을 만들게 된다.
이 배열은 GPU 메모리에 있으면서 현재의 index값을 추적하면서 해당 값에 buffer값을 GPU의 레지스터로 옮겨주는 역할을 한다.

cf) Descriptor (DX11 -> view) :

포인터처럼 리소스를 가리키고 있는 것

cf) Root Signature :

레지스터에 어떤 데이터를 담겠다 하는 계약서와 같은 것

cf) Root Signature table을 이용하는 이유 :

Root Signature는 무한정 사이즈를 늘릴 수 있는 그러한 공간이 아니다. 
따라서 이 공간을 더 넓혀서 사용하기 위해서 table을 이용 할 뿐 아니라, 
이 공간에 너무 많은 내용을 작성 하게되면 성능이 떨어지기 때문에 table을 이용한다.