Camera

이승덱·2021년 8월 5일

DirectX graphics

Graphics&DirectX

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Camera

카메라를 통해 화면에 Object가 비춰지기 까지 여러 단계의 좌표변환이 일어난다.

1. Local좌표계에서 World 좌표계로 변환

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

	_matLocal = matScale * matRotation * matTranslation; // SRT
	_matWorld = _matLocal;

	shared_ptr<Transform> parent = GetParent().lock();
	if (parent != nullptr)
	{
		_matWorld *= parent->GetLocalToWorldMatrix();
	}

Object의 scale, position, rotation값을 통해서 월드 좌표계 변환 행렬을 구하여 _matWorld에 저장한다.
만약 Parent를 가진 Object라면 Parent를 기준으로한 Local 값이기 때문에 Parent의 월드 변환 행렬을 곱해 실제 World 변환 행렬을 구해준다.

2. World좌표계에서 View로 변환

3. View에서 Projection으로 변환

void Camera::FinalUpdate()
{
	_matView = GetTransform()->GetLocalToWorldMatrix().Invert();

	float width = static_cast<float>(GEngine->GetWindow().width);
	float height = static_cast<float>(GEngine->GetWindow().height);

	if (_type == PROJECTION_TYPE::PERSPECTIVE)
		_matProjection = ::XMMatrixPerspectiveFovLH(_fov, width / height, _near, _far);	// 투영 변환 행렬
	else
		_matProjection = ::XMMatrixOrthographicLH(width * _scale, height * _scale, _near, _far);

	S_MatView = _matView;
	S_MatProjection = _matProjection;
}

Camera의 Transform을 통해서 View 변환 행렬을 구한다. 여기서 주의할 점은 .Invert()를 해야한다는 점이다. 그 이유는 카메라가 왼쪽 이동을 하면 Object는 화면상에서 카메라의 방향 반대인 오른쪽 이동을 해야 자연스럽기 때문에 Camera의 World변환 행렬의 역행렬을 View 변환 행렬로 사용한다. 구한 값을 _matView에 저장한다.
Projection 행렬은 그 타입에 따라 window의 크기 설정을 기반으로 계산하여 _matProjection에 저장한다.

4. Projection에서 Screen으로 변환

void Transform::PushData()
{
	// World * View * Projection  
	 Matrix matWVP = _matWorld * Camera::S_MatView * Camera::S_MatProjection;
	CONST_BUFFER(CONSTANT_BUFFER_TYPE::TRANSFORM)->PushData(&matWVP, sizeof(matWVP));
}

행렬의 곱은 결합법칙이 성립하므로 각각의 단계에서 다음 단계로 변환할 때마다 행렬 곱을 실행하는 것 보다 모든 행렬곱을 먼저하고, 최종 변환 좌표 행렬을 구하여 Object 좌표에 행렬곱을 실행하는 것이 바람직하다.
따라서

Matrix matWVP = _matWorld * Camera::S_MatView * Camera::S_MatProjection;

을 통하여 Screen에 실질적으로 비춰질 좌표를 구한 뒤,

CONST_BUFFER(CONSTANT_BUFFER_TYPE::TRANSFORM)->PushData(&matWVP, sizeof(matWVP));

를 통해 Transform을 담당하는 상수버퍼에 데이터를 넘겨준다.

Test

	// GameObject인 Camera의 Position을 가져옴
	Vec3 pos = GetTransform()->GetLocalPosition();

	if (INPUT->GetButton(KEY_TYPE::W))
		pos += GetTransform()->GetLook() * _speed * DELTA_TIME;

	if (INPUT->GetButton(KEY_TYPE::S))
		pos -= GetTransform()->GetLook() * _speed * DELTA_TIME;

	if (INPUT->GetButton(KEY_TYPE::A))
		pos -= GetTransform()->GetRight() * _speed * DELTA_TIME;

	if (INPUT->GetButton(KEY_TYPE::D))
		pos += GetTransform()->GetRight() * _speed * DELTA_TIME;

	if (INPUT->GetButton(KEY_TYPE::Q))
	{
		Vec3 rotation = GetTransform()->GetLocalRotation();
		rotation.x += DELTA_TIME * 0.5f;
		GetTransform()->SetLocalRotation(rotation);
	}

	if (INPUT->GetButton(KEY_TYPE::E))
	{
		Vec3 rotation = GetTransform()->GetLocalRotation();
		rotation.x -= DELTA_TIME * 0.5f;
		GetTransform()->SetLocalRotation(rotation);
	}

	GetTransform()->SetLocalPosition(pos);