Thinking Different




Tutorial 48 - 방향성 그림자 맵



원문 : http://www.rastertek.com/dx11tut48.html



 이 튜토리얼에서는 DirectX 11 및 HLSL을 사용하여 방향성 그림자 맵을 구현하는 방법에 대해 설명합니다. 이 듀토리얼은 ([DirectX11] Tutorial 40 - 그림자 매핑) 소스코드를 기반으로 방향성 조명을 처리하도록 수정 되었습니다.


방향성 그림자 맵은 일반적으로 태양 빛에 의해 생성되는 그림자를 시뮬레이션 하는데 사용됩니다. 방향성 그림자 맵의 용도에는 태양 빛이 창을 통해 들어오는 곳이나 지형에 있는 물체의 그림자에 대한 방향 조명 등 필요한 기타 조명 방법이 포함됩니다.




방향성 그림자 맵을 구현하려면 이미 존재하는 위치 그림자 맵 코드를 두 가지 변경해야 합니다. 첫 번째 변경은 라이트 쉐이딩 코드를 수정하여 위치 조명 대신 방향 조명을 처리하는 것입니다. 그리고 두 번째 변화는 정규 투영 행렬 대신 정사영 투영 행렬을 사용하는 것입니다. 정사영 행렬은 위치 라이트가 사용하는 사다리꼴 스타일의 투영 대신 방향성 조명에 맞는 정사영을 제공합니다.


업데이트 된 HLSL 쉐도우 쉐이더를 보고 튜토리얼의 코드 섹션을 시작합니다.



버텍스 쉐이더는 위치 조명 코드를 제거했습니다.


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// Filename: shadow_vs.hlsl
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
 
/////////////
// GLOBALS //
/////////////
cbuffer MatrixBuffer
{
    matrix worldMatrix;
    matrix viewMatrix;
    matrix projectionMatrix;
    matrix lightViewMatrix;
    matrix lightProjectionMatrix;
};
 
 
//////////////
// TYPEDEFS //
//////////////
struct VertexInputType
{
    float4 position : POSITION;
    float2 tex : TEXCOORD0;
    float3 normal : NORMAL;
};
 
struct PixelInputType
{
    float4 position : SV_POSITION;
    float2 tex : TEXCOORD0;
    float3 normal : NORMAL;
    float4 lightViewPosition : TEXCOORD1;
};
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Vertex Shader
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
PixelInputType ShadowVertexShader(VertexInputType input)
{
    PixelInputType output;
    
    
    // 적절한 행렬 계산을 위해 위치 벡터를 4 단위로 변경합니다.
    input.position.w = 1.0f;
 
    // 월드, 뷰 및 투영 행렬에 대한 정점의 위치를 ​​계산합니다.
    output.position = mul(input.position, worldMatrix);
    output.position = mul(output.position, viewMatrix);
    output.position = mul(output.position, projectionMatrix);
    
    // 광원에 의해 보았을 때 vertice의 위치를 ​​계산합니다.
    output.lightViewPosition = mul(input.position, worldMatrix);
    output.lightViewPosition = mul(output.lightViewPosition, lightViewMatrix);
    output.lightViewPosition = mul(output.lightViewPosition, lightProjectionMatrix);
 
    // 픽셀 쉐이더의 텍스처 좌표를 저장한다.
    output.tex = input.tex;
    
    // 월드 행렬에 대해서만 법선 벡터를 계산합니다.
    output.normal = mul(input.normal, (float3x3)worldMatrix);
    
    // 법선 벡터를 정규화합니다.
    output.normal = normalize(output.normal);
 
    return output;
}
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// Filename: shadow_ps.hlsl
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//////////////
// TEXTURES //
//////////////
Texture2D shaderTexture : register(t0);
Texture2D depthMapTexture : register(t1);
 
 
///////////////////
// SAMPLE STATES //
///////////////////
SamplerState SampleTypeClamp : register(s0);
SamplerState SampleTypeWrap  : register(s1);
 
 
//////////////////////
// CONSTANT BUFFERS //
//////////////////////
cbuffer LightBuffer
{
    float4 ambientColor;
    float4 diffuseColor;
    float3 lightDirection;
    float padding;
};
 
 
//////////////
// TYPEDEFS //
//////////////
struct PixelInputType
{
    float4 position : SV_POSITION;
    float2 tex : TEXCOORD0;
    float3 normal : NORMAL;
    float4 lightViewPosition : TEXCOORD1;
};
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Pixel Shader
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
float4 ShadowPixelShader(PixelInputType input) : SV_TARGET
{
    float bias;
    float4 color;
    float2 projectTexCoord;
    float depthValue;
    float lightDepthValue;
    float lightIntensity;
    float4 textureColor;
    float3 lightDir;
    
    
    // 빛의 방향을 반전시킵니다.
    lightDir = -lightDirection;
    
    // 부동 소수점 정밀도 문제를 해결할 바이어스 값을 설정합니다.
    bias = 0.001f;
    
    // 모든 픽셀의 기본 출력 색상을 주변 광원 값으로 설정합니다.
    color = ambientColor;
    
    // 투영 된 텍스처 좌표를 계산합니다.
    projectTexCoord.x =  input.lightViewPosition.x / input.lightViewPosition.w / 2.0f + 0.5f;
    projectTexCoord.y = -input.lightViewPosition.y / input.lightViewPosition.w / 2.0f + 0.5f;
    
    // 투영 된 좌표가 0에서 1 범위에 있는지 결정합니다. 그렇다면 이 픽셀은 빛의 관점에 있습니다.
    if((saturate(projectTexCoord.x) == projectTexCoord.x) && (saturate(projectTexCoord.y) == projectTexCoord.y))
    {
        // 투영 된 텍스처 좌표 위치에서 샘플러를 사용하여 깊이 텍스처에서 섀도우 맵 깊이 값을 샘플링합니다.
        depthValue = depthMapTexture.Sample(SampleTypeClamp, projectTexCoord).r;
        
        // 빛의 깊이를 계산합니다.
        lightDepthValue = input.lightViewPosition.z / input.lightViewPosition.w;
        
        // lightDepthValue에서 바이어스를 뺍니다.
        lightDepthValue = lightDepthValue - bias;
        
        // 섀도우 맵 값의 깊이와 빛의 깊이를 비교하여이 픽셀을 음영 처리할지 조명할지 결정합니다.
        // 빛이 객체 앞에 있으면 픽셀을 비추고, 그렇지 않으면 객체 (오클 루더)가 그림자를 드리 우기 때문에이 픽셀을 그림자로 그립니다.
        if(lightDepthValue < depthValue)
        {
            // 이 픽셀의 빛의 양을 계산합니다.
            lightIntensity = saturate(dot(input.normal, lightDir));
            
            if(lightIntensity > 0.0f)
            {
                // 확산 색과 광 강도의 양에 따라 최종 확산색을 결정합니다.
                color += (diffuseColor * lightIntensity);
            
                // 최종 빛의 색상을 채웁니다.
                color = saturate(color);
            }
        }
    }
    else
    {
        // 이것이 그림자 맵 영역의 영역 밖에 있다면 정규 조명으로 물건을 정상적으로 그립니다.
        lightIntensity = saturate(dot(input.normal, lightDir));
        if(lightIntensity > 0.0f)
        {
            color += (diffuseColor * lightIntensity);
            color = saturate(color);
        }
    }
 
    // 이 텍스처 좌표 위치에서 샘플러를 사용하여 텍스처에서 픽셀 색상을 샘플링합니다.
    textureColor = shaderTexture.Sample(SampleTypeWrap, input.tex);
 
    // 빛과 텍스처 색상을 결합합니다.
    color = color * textureColor;
 
    return color;
}
cs



섀도우 맵 셰이더 클래스가 위치 조명 대신 방향 조명을 수행하도록 수정되었습니다.


Shadowshaderclass.h


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#pragma once
 
class ShadowShaderClass
{
private:
    struct MatrixBufferType
    {
        XMMATRIX world;
        XMMATRIX view;
        XMMATRIX projection;
        XMMATRIX lightView;
        XMMATRIX lightProjection;
    };
 
    struct LightBufferType
    {
        XMFLOAT4 ambientColor;
        XMFLOAT4 diffuseColor;
        XMFLOAT3 lightDirection;
        float padding;
    };
public:
    ShadowShaderClass();
    ShadowShaderClass(const ShadowShaderClass&);
    ~ShadowShaderClass();
 
    bool Initialize(ID3D11Device*, HWND);
    void Shutdown();
    bool Render(ID3D11DeviceContext*int, XMMATRIX, XMMATRIX, XMMATRIX, XMMATRIX, XMMATRIX, ID3D11ShaderResourceView*,
                ID3D11ShaderResourceView*, XMFLOAT3, XMFLOAT4, XMFLOAT4);
 
private:
    bool InitializeShader(ID3D11Device*, HWND, const WCHAR*const WCHAR*);
    void ShutdownShader();
    void OutputShaderErrorMessage(ID3D10Blob*, HWND, const WCHAR*);
 
    bool SetShaderParameters(ID3D11DeviceContext*, XMMATRIX, XMMATRIX, XMMATRIX, XMMATRIX, XMMATRIX,
 ID3D11ShaderResourceView*, ID3D11ShaderResourceView*, XMFLOAT3, XMFLOAT4, XMFLOAT4);
    void RenderShader(ID3D11DeviceContext*int);
 
private:
    ID3D11VertexShader* m_vertexShader = nullptr;
    ID3D11PixelShader* m_pixelShader = nullptr;
    ID3D11InputLayout* m_layout = nullptr;
    ID3D11SamplerState* m_sampleStateWrap = nullptr;
    ID3D11SamplerState* m_sampleStateClamp = nullptr;
    ID3D11Buffer* m_matrixBuffer = nullptr;
    ID3D11Buffer* m_lightBuffer = nullptr;
};
cs



Shadowshaderclass.cpp


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#include "stdafx.h"
#include "ShadowShaderClass.h"
 
 
ShadowShaderClass::ShadowShaderClass()
{
}
 
 
ShadowShaderClass::ShadowShaderClass(const ShadowShaderClass& other)
{
}
 
 
ShadowShaderClass::~ShadowShaderClass()
{
}
 
 
bool ShadowShaderClass::Initialize(ID3D11Device* device, HWND hwnd)
{
    // 정점 및 픽셀 쉐이더를 초기화합니다.
    return InitializeShader(device, hwnd, L"../Dx11Demo_48/shadow_vs.hlsl", L"../Dx11Demo_48/shadow_ps.hlsl");
}
 
 
void ShadowShaderClass::Shutdown()
{
    // 버텍스 및 픽셀 쉐이더와 관련된 객체를 종료합니다.
    ShutdownShader();
}
 
 
bool ShadowShaderClass::Render(ID3D11DeviceContext* deviceContext, int indexCount, XMMATRIX worldMatrix, XMMATRIX viewMatrix, 
                               XMMATRIX projectionMatrix, XMMATRIX lightViewMatrix, XMMATRIX lightProjectionMatrix, 
                               ID3D11ShaderResourceView* texture, ID3D11ShaderResourceView* depthMapTexture,
 XMFLOAT3 lightDirection, XMFLOAT4 ambientColor, XMFLOAT4 diffuseColor)
{
    // 렌더링에 사용할 셰이더 매개 변수를 설정합니다.
    if (!SetShaderParameters(deviceContext, worldMatrix, viewMatrix, projectionMatrix, lightViewMatrix, lightProjectionMatrix,
 texture, depthMapTexture, lightDirection, ambientColor, diffuseColor))
    {
        return false;
    }
 
    // 설정된 버퍼를 셰이더로 렌더링한다.
    RenderShader(deviceContext, indexCount);
 
    return true;
}
 
 
bool ShadowShaderClass::InitializeShader(ID3D11Device* device, HWND hwnd, const WCHAR* vsFilename, const WCHAR* psFilename)
{
    HRESULT result;
    ID3D10Blob* errorMessage = nullptr;
 
    // 버텍스 쉐이더 코드를 컴파일한다.
    ID3D10Blob* vertexShaderBuffer = nullptr;
    result = D3DCompileFromFile(vsFilename, NULLNULL"ShadowVertexShader""vs_5_0", D3D10_SHADER_ENABLE_STRICTNESS, 0,
                                &vertexShaderBuffer, &errorMessage);
    if (FAILED(result))
    {
        // 셰이더 컴파일 실패시 오류메시지를 출력합니다.
        if (errorMessage)
        {
            OutputShaderErrorMessage(errorMessage, hwnd, vsFilename);
        }
        // 컴파일 오류가 아니라면 셰이더 파일을 찾을 수 없는 경우입니다.
        else
        {
            MessageBox(hwnd, vsFilename, L"Missing Shader File", MB_OK);
        }
 
        return false;
    }
 
    // 픽셀 쉐이더 코드를 컴파일한다.
    ID3D10Blob* pixelShaderBuffer = nullptr;
    result = D3DCompileFromFile(psFilename, NULLNULL"ShadowPixelShader""ps_5_0", D3D10_SHADER_ENABLE_STRICTNESS, 0,
                                &pixelShaderBuffer, &errorMessage);
    if (FAILED(result))
    {
        // 셰이더 컴파일 실패시 오류메시지를 출력합니다.
        if (errorMessage)
        {
            OutputShaderErrorMessage(errorMessage, hwnd, psFilename);
        }
        // 컴파일 오류가 아니라면 셰이더 파일을 찾을 수 없는 경우입니다.
        else
        {
            MessageBox(hwnd, psFilename, L"Missing Shader File", MB_OK);
        }
 
        return false;
    }
 
    // 버퍼로부터 정점 셰이더를 생성한다.
    result = device->CreateVertexShader(vertexShaderBuffer->GetBufferPointer(), vertexShaderBuffer->GetBufferSize(), NULL,
 &m_vertexShader);
    if (FAILED(result))
    {
        return false;
    }
 
    // 버퍼에서 픽셀 쉐이더를 생성합니다.
    result = device->CreatePixelShader(pixelShaderBuffer->GetBufferPointer(), pixelShaderBuffer->GetBufferSize(), NULL,
 &m_pixelShader);
    if (FAILED(result))
    {
        return false;
    }
 
    // 정점 입력 레이아웃 구조체를 설정합니다.
    // 이 설정은 ModelClass와 셰이더의 VertexType 구조와 일치해야합니다.
    D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC polygonLayout[3];
    polygonLayout[0].SemanticName = "POSITION";
    polygonLayout[0].SemanticIndex = 0;
    polygonLayout[0].Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT;
    polygonLayout[0].InputSlot = 0;
    polygonLayout[0].AlignedByteOffset = 0;
    polygonLayout[0].InputSlotClass = D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA;
    polygonLayout[0].InstanceDataStepRate = 0;
 
    polygonLayout[1].SemanticName = "TEXCOORD";
    polygonLayout[1].SemanticIndex = 0;
    polygonLayout[1].Format = DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT;
    polygonLayout[1].InputSlot = 0;
    polygonLayout[1].AlignedByteOffset = D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT;
    polygonLayout[1].InputSlotClass = D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA;
    polygonLayout[1].InstanceDataStepRate = 0;
 
    polygonLayout[2].SemanticName = "NORMAL";
    polygonLayout[2].SemanticIndex = 0;
    polygonLayout[2].Format = DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT;
    polygonLayout[2].InputSlot = 0;
    polygonLayout[2].AlignedByteOffset = D3D11_APPEND_ALIGNED_ELEMENT;
    polygonLayout[2].InputSlotClass = D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA;
    polygonLayout[2].InstanceDataStepRate = 0;
 
    // 레이아웃의 요소 수를 가져옵니다.
    UINT numElements = sizeof(polygonLayout) / sizeof(polygonLayout[0]);
 
    // 정점 입력 레이아웃을 만듭니다.
    result = device->CreateInputLayout(polygonLayout, numElements, vertexShaderBuffer->GetBufferPointer(),
        vertexShaderBuffer->GetBufferSize(), &m_layout);
    if (FAILED(result))
    {
        return false;
    }
 
    // 더 이상 사용되지 않는 정점 셰이더 퍼버와 픽셀 셰이더 버퍼를 해제합니다.
    vertexShaderBuffer->Release();
    vertexShaderBuffer = 0;
 
    pixelShaderBuffer->Release();
    pixelShaderBuffer = 0;
 
    // 텍스처 샘플러 상태 구조체를 생성 및 설정합니다.
    D3D11_SAMPLER_DESC samplerDesc;
    samplerDesc.Filter = D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_LINEAR;
    samplerDesc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;
    samplerDesc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;
    samplerDesc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_WRAP;
    samplerDesc.MipLODBias = 0.0f;
    samplerDesc.MaxAnisotropy = 1;
    samplerDesc.ComparisonFunc = D3D11_COMPARISON_ALWAYS;
    samplerDesc.BorderColor[0= 0;
    samplerDesc.BorderColor[1= 0;
    samplerDesc.BorderColor[2= 0;
    samplerDesc.BorderColor[3= 0;
    samplerDesc.MinLOD = 0;
    samplerDesc.MaxLOD = D3D11_FLOAT32_MAX;
 
    // 텍스처 샘플러 상태를 만듭니다.
    result = device->CreateSamplerState(&samplerDesc, &m_sampleStateWrap);
    if (FAILED(result))
    {
        return false;
    }
 
    // 클램프 텍스처 샘플러 상태 설명을 만듭니다.
    samplerDesc.AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_CLAMP;
    samplerDesc.AddressV = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_CLAMP;
    samplerDesc.AddressW = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_CLAMP;
 
    // 텍스처 샘플러 상태를 만듭니다.
    result = device->CreateSamplerState(&samplerDesc, &m_sampleStateClamp);
    if(FAILED(result))
    {
        return false;
    }
    
    D3D11_BUFFER_DESC matrixBufferDesc;
    matrixBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;
    matrixBufferDesc.ByteWidth = sizeof(MatrixBufferType);
    matrixBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER;
    matrixBufferDesc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;
    matrixBufferDesc.MiscFlags = 0;
    matrixBufferDesc.StructureByteStride = 0;
 
    // 상수 버퍼 포인터를 만들어 이 클래스에서 정점 셰이더 상수 버퍼에 접근할 수 있게 합니다.
    result = device->CreateBuffer(&matrixBufferDesc, NULL&m_matrixBuffer);
    if (FAILED(result))
    {
        return false;
    }
 
    // 픽셀 쉐이더에있는 광원 동적 상수 버퍼의 설명을 설정합니다.
    // D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER를 사용하면 ByteWidth가 항상 16의 배수 여야하며 그렇지 않으면 CreateBuffer가 실패합니다.
    D3D11_BUFFER_DESC lightBufferDesc;
    lightBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;
    lightBufferDesc.ByteWidth = sizeof(LightBufferType);
    lightBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER;
    lightBufferDesc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;
    lightBufferDesc.MiscFlags = 0;
    lightBufferDesc.StructureByteStride = 0;
 
    // 이 클래스 내에서 정점 셰이더 상수 버퍼에 액세스 할 수 있도록 상수 버퍼 포인터를 만듭니다.
    result = device->CreateBuffer(&lightBufferDesc, NULL&m_lightBuffer);
    if(FAILED(result))
    {
        return false;
    }
 
    return true;
}
 
 
void ShadowShaderClass::ShutdownShader()
{
    // 광원 상수 버퍼를 해제합니다.
    if(m_lightBuffer)
    {
        m_lightBuffer->Release();
        m_lightBuffer = 0;
    }
 
    // 행렬 상수 버퍼를 해제합니다.
    if(m_matrixBuffer)
    {
        m_matrixBuffer->Release();
        m_matrixBuffer = 0;
    }
 
    // 샘플러 상태를 해제한다.
    if(m_sampleStateWrap)
    {
        m_sampleStateWrap->Release();
        m_sampleStateWrap = 0;
    }
 
    if(m_sampleStateClamp)
    {
        m_sampleStateClamp->Release();
        m_sampleStateClamp = 0;
    }
 
    // 레이아웃을 해제합니다.
    if(m_layout)
    {
        m_layout->Release();
        m_layout = 0;
    }
 
    // 픽셀 쉐이더를 해제합니다.
    if (m_pixelShader)
    {
        m_pixelShader->Release();
        m_pixelShader = 0;
    }
 
    // 버텍스 쉐이더를 해제합니다.
    if (m_vertexShader)
    {
        m_vertexShader->Release();
        m_vertexShader = 0;
    }
}
 
 
void ShadowShaderClass::OutputShaderErrorMessage(ID3D10Blob* errorMessage, HWND hwnd, const WCHAR* shaderFilename)
{
    // 에러 메시지를 출력창에 표시합니다.
    OutputDebugStringA(reinterpret_cast<const char*>(errorMessage->GetBufferPointer()));
 
    // 에러 메세지를 반환합니다.
    errorMessage->Release();
    errorMessage = 0;
 
    // 컴파일 에러가 있음을 팝업 메세지로 알려줍니다.
    MessageBox(hwnd, L"Error compiling shader.", shaderFilename, MB_OK);
}
 
 
bool ShadowShaderClass::SetShaderParameters(ID3D11DeviceContext* deviceContext, XMMATRIX worldMatrix, XMMATRIX viewMatrix, 
                                      XMMATRIX projectionMatrix, XMMATRIX lightViewMatrix, XMMATRIX lightProjectionMatrix, 
                       ID3D11ShaderResourceView* texture, ID3D11ShaderResourceView* depthMapTexture,
 XMFLOAT3 lightDirection, XMFLOAT4 ambientColor, XMFLOAT4 diffuseColor)
{
    // 행렬을 transpose하여 셰이더에서 사용할 수 있게 합니다
    worldMatrix = XMMatrixTranspose(worldMatrix);
    viewMatrix = XMMatrixTranspose(viewMatrix);
    projectionMatrix = XMMatrixTranspose(projectionMatrix);
    lightViewMatrix = XMMatrixTranspose(lightViewMatrix);
    lightProjectionMatrix = XMMatrixTranspose(lightProjectionMatrix);
 
    // 상수 버퍼의 내용을 쓸 수 있도록 잠급니다.
    D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedResource;
    if (FAILED(deviceContext->Map(m_matrixBuffer, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0&mappedResource)))
    {
        return false;
    }
 
    // 상수 버퍼의 데이터에 대한 포인터를 가져옵니다.
    MatrixBufferType* dataPtr = (MatrixBufferType*)mappedResource.pData;
 
    // 상수 버퍼에 행렬을 복사합니다.
    dataPtr->world = worldMatrix;
    dataPtr->view = viewMatrix;
    dataPtr->projection = projectionMatrix;
    dataPtr->lightView = lightViewMatrix;
    dataPtr->lightProjection = lightProjectionMatrix;
    
    // 상수 버퍼의 잠금을 풉니다.
    deviceContext->Unmap(m_matrixBuffer, 0);
 
    // 정점 셰이더에서의 상수 버퍼의 위치를 설정합니다.
    unsigned int bufferNumber = 0;
 
    // 마지막으로 정점 셰이더의 상수 버퍼를 바뀐 값으로 바꿉니다.
    deviceContext->VSSetConstantBuffers(bufferNumber, 1&m_matrixBuffer);
 
    // 픽셀 셰이더에서 셰이더 텍스처 리소스를 설정합니다.
    deviceContext->PSSetShaderResources(01&texture);
    deviceContext->PSSetShaderResources(11&depthMapTexture);
    
    // light constant buffer를 잠글 수 있도록 기록한다.
    if(FAILED(deviceContext->Map(m_lightBuffer, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0&mappedResource)))
    {
        return false;
    }
 
    // 상수 버퍼의 데이터에 대한 포인터를 가져옵니다.
    LightBufferType* dataPtr2 = (LightBufferType*)mappedResource.pData;
 
    // 조명 변수를 상수 버퍼에 복사합니다.
    dataPtr2->ambientColor = ambientColor;
    dataPtr2->diffuseColor = diffuseColor;
    dataPtr2->lightDirection = lightDirection;
    dataPtr2->padding = 0.0f;
 
    // 상수 버퍼의 잠금을 해제합니다.
    deviceContext->Unmap(m_lightBuffer, 0);
 
    // 픽셀 쉐이더에서 광원 상수 버퍼의 위치를 ??설정합니다.
    bufferNumber = 0;
 
    // 마지막으로 업데이트 된 값으로 픽셀 쉐이더에서 광원 상수 버퍼를 설정합니다.
    deviceContext->PSSetConstantBuffers(bufferNumber, 1&m_lightBuffer);
 
    return true;
}
 
 
void ShadowShaderClass::RenderShader(ID3D11DeviceContext* deviceContext, int indexCount)
{
    // 정점 입력 레이아웃을 설정합니다.
    deviceContext->IASetInputLayout(m_layout);
 
    // 삼각형을 그릴 정점 셰이더와 픽셀 셰이더를 설정합니다.
    deviceContext->VSSetShader(m_vertexShader, NULL0);
    deviceContext->PSSetShader(m_pixelShader, NULL0);
 
    // 픽셀 쉐이더에서 샘플러 상태를 설정합니다.
    deviceContext->PSSetSamplers(01&m_sampleStateClamp);
    deviceContext->PSSetSamplers(11&m_sampleStateWrap);
 
    // 삼각형을 그립니다.
    deviceContext->DrawIndexed(indexCount, 00);
}
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라이트 클래스는 정규 사다리꼴 투영 대신 사각형 정사영 투영을 사용하도록 수정되었습니다. 또한 방향 지시등 코드도 포함되어 있습니다.


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#pragma once
 
class LightClass : public AlignedAllocationPolicy<16>
{
public:
    LightClass();
    LightClass(const LightClass&);
    ~LightClass();
 
    void SetAmbientColor(floatfloatfloatfloat);
    void SetDiffuseColor(floatfloatfloatfloat);
    void SetPosition(floatfloatfloat);
    void SetLookAt(floatfloatfloat);
 
    XMFLOAT4 GetAmbientColor();
    XMFLOAT4 GetDiffuseColor();
    XMFLOAT3 GetPosition();
 
    void GenerateViewMatrix();
    void GetViewMatrix(XMMATRIX&);
    
    void GenerateOrthoMatrix(floatfloatfloat);
    void GetOrthoMatrix(XMMATRIX&);
 
    void SetDirection(floatfloatfloat);
    XMFLOAT3 GetDirection();
 
private:
    XMFLOAT4 m_ambientColor = XMFLOAT4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
    XMFLOAT4 m_diffuseColor = XMFLOAT4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
    XMFLOAT3 m_position = XMFLOAT3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
    XMFLOAT3 m_lookAt = XMFLOAT3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
    XMMATRIX m_viewMatrix;
    XMMATRIX m_orthoMatrix;
    XMFLOAT3 m_direction = XMFLOAT3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
};
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#include "stdafx.h"
#include "LightClass.h"
 
 
LightClass::LightClass()
{
}
 
 
LightClass::LightClass(const LightClass& other)
{
}
 
 
LightClass::~LightClass()
{
}
 
 
void LightClass::SetAmbientColor(float red, float green, float blue, float alpha)
{
    m_ambientColor = XMFLOAT4(red, green, blue, alpha);
}
 
 
void LightClass::SetDiffuseColor(float red, float green, float blue, float alpha)
{
    m_diffuseColor = XMFLOAT4(red, green, blue, alpha);
}
 
void LightClass::SetPosition(float x, float y, float z)
{
    m_position = XMFLOAT3(x, y, z);
}
 
 
void LightClass::SetLookAt(float x, float y, float z)
{
    m_lookAt = XMFLOAT3(x, y, z);
}
 
 
XMFLOAT4 LightClass::GetAmbientColor()
{
    return m_ambientColor;
}
 
 
XMFLOAT4 LightClass::GetDiffuseColor()
{
    return m_diffuseColor;
}
 
 
XMFLOAT3 LightClass::GetPosition()
{
    return m_position;
}
 
 
void LightClass::GenerateViewMatrix()
{
    // 위쪽을 가리키는 벡터를 설정합니다.
    XMFLOAT3 up = XMFLOAT3(0.0f, 1.0f, 0.0f);
 
    XMVECTOR upVector = XMLoadFloat3(&up);
    XMVECTOR positionVector = XMLoadFloat3(&m_position);
    XMVECTOR lookAtVector = XMLoadFloat3(&m_lookAt);
 
    // 세 벡터로부터 뷰 행렬을 만듭니다.
    m_viewMatrix = XMMatrixLookAtLH(positionVector, lookAtVector, upVector);
}
 
 
void LightClass::GetViewMatrix(XMMATRIX& viewMatrix)
{
    viewMatrix = m_viewMatrix;
}
 
 
void LightClass::GenerateOrthoMatrix(float width, float depthPlane, float nearPlane)
{
    // 빛의 직교 행렬을 만듭니다.
    m_orthoMatrix = XMMatrixOrthographicLH(width, width, nearPlane, depthPlane);
}
 
 
void LightClass::GetOrthoMatrix(XMMATRIX& orthoMatrix)
{
    orthoMatrix = m_orthoMatrix;
}
 
 
void LightClass::SetDirection(float x, float y, float z)
{
    m_direction = XMFLOAT3(x, y, z);
}
 
 
XMFLOAT3 LightClass::GetDirection()
{
    return m_direction;
}
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#pragma once
 
/////////////
// GLOBALS //
/////////////
const bool FULL_SCREEN = false;
const bool VSYNC_ENABLED = true;
const float SCREEN_DEPTH = 100.0f;
const float SCREEN_NEAR = 1.0f;
const int SHADOWMAP_WIDTH = 1024;
const int SHADOWMAP_HEIGHT = 1024;
const float SHADOWMAP_DEPTH = 50.0f;
const float SHADOWMAP_NEAR = 1.0f;
 
class D3DClass;
class CameraClass;
class ModelClass;
class LightClass;
class RenderTextureClass;
class DepthShaderClass;
class ShadowShaderClass;
 
class GraphicsClass
{
public:
    GraphicsClass();
    GraphicsClass(const GraphicsClass&);
    ~GraphicsClass();
 
    bool Initialize(intint, HWND);
    void Shutdown();
    bool Frame(floatfloatfloatfloatfloatfloatfloat);
 
private:
    bool RenderSceneToTexture();
    bool Render();
 
private:
    D3DClass* m_D3D = nullptr;
    CameraClass* m_Camera = nullptr;;
    ModelClass *m_CubeModel = nullptr;
    ModelClass *m_GroundModel = nullptr;
    ModelClass *m_SphereModel = nullptr;
    LightClass* m_Light = nullptr;
    RenderTextureClass* m_RenderTexture = nullptr;
    DepthShaderClass* m_DepthShader = nullptr;
    ShadowShaderClass* m_ShadowShader = nullptr;
};
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#include "stdafx.h"
#include "d3dclass.h"
#include "cameraclass.h"
#include "modelclass.h"
#include "lightclass.h"
#include "rendertextureclass.h"
#include "depthshaderclass.h"
#include "shadowshaderclass.h"
#include "graphicsclass.h"
 
 
GraphicsClass::GraphicsClass()
{
}
 
 
GraphicsClass::GraphicsClass(const GraphicsClass& other)
{
}
 
 
GraphicsClass::~GraphicsClass()
{
}
 
 
bool GraphicsClass::Initialize(int screenWidth, int screenHeight, HWND hwnd)
{
    // Direct3D 객체 생성
    m_D3D = new D3DClass;
    if (!m_D3D)
    {
        return false;
    }
 
    // Direct3D 객체 초기화
    bool result = m_D3D->Initialize(screenWidth, screenHeight, VSYNC_ENABLED, hwnd, FULL_SCREEN, SCREEN_DEPTH, SCREEN_NEAR);
    if (!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize Direct3D.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    // m_Camera 객체 생성
    m_Camera = new CameraClass;
    if (!m_Camera)
    {
        return false;
    }
 
    // 카메라 포지션을 설정한다
    m_Camera->SetPosition(XMFLOAT3(0.0f, 0.0f, -10.0f));
 
    // 큐브 모델 오브젝트를 생성합니다.
    m_CubeModel = new ModelClass;
    if(!m_CubeModel)
    {
        return false;
    }
 
    // 큐브 모델 오브젝트를 초기화 합니다.
    result = m_CubeModel->Initialize(m_D3D->GetDevice(), "../Dx11Demo_48/data/cube.txt", L"../Dx11Demo_48/data/wall01.dds");
    if(!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize the cube model object.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    // 큐브 모델의 위치를 ​​설정 합니다.
    m_CubeModel->SetPosition(-2.0f, 2.0f, 0.0f);
 
    // 구형 모델 객체를 만듭니다.
    m_SphereModel = new ModelClass;
    if(!m_SphereModel)
    {
        return false;
    }
 
    // 구형 모델 객체를 초기화합니다.
    result = m_SphereModel->Initialize(m_D3D->GetDevice(), "../Dx11Demo_48/data/sphere.txt", L"../Dx11Demo_48/data/ice.dds");
    if(!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize the sphere model object.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    // 구형 모델의 위치를 ​​설정합니다.
    m_SphereModel->SetPosition(2.0f, 2.0f, 0.0f);
 
    // 지면 모델 객체를 만듭니다.
    m_GroundModel = new ModelClass;
    if(!m_GroundModel)
    {
        return false;
    }
 
    // 지면 모델 객체를 초기화합니다.
    result = m_GroundModel->Initialize(m_D3D->GetDevice(), "../Dx11Demo_48/data/plane01.txt",
 L"../Dx11Demo_48/data/metal001.dds");
    if(!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize the ground model object.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    // 지면 모델의 위치를 ​​설정합니다.
    m_GroundModel->SetPosition(0.0f, 1.0f, 0.0f);
 
    // light 객체를 만듭니다.
    m_Light = new LightClass;
    if(!m_Light)
    {
        return false;
    }
 
    // 조명 객체를 초기화합니다.
    m_Light->SetAmbientColor(0.15f, 0.15f, 0.15f, 1.0f);
    m_Light->SetDiffuseColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
    m_Light->GenerateOrthoMatrix(20.0f, SHADOWMAP_DEPTH, SHADOWMAP_NEAR);
 
    // 렌더링을 텍스처 오브젝트에 생성한다.
    m_RenderTexture = new RenderTextureClass;
    if(!m_RenderTexture)
    {
        return false;
    }
 
    // 렌더링을 텍스처 오브젝트를 초기화한다.
    result = m_RenderTexture->Initialize(m_D3D->GetDevice(), SHADOWMAP_WIDTH, SHADOWMAP_HEIGHT,
 SHADOWMAP_DEPTH, SHADOWMAP_NEAR);
    if(!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize the render to texture object.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    // 깊이 셰이더 개체를 만듭니다.
    m_DepthShader = new DepthShaderClass;
    if(!m_DepthShader)
    {
        return false;
    }
 
    // 깊이 셰이더 개체를 초기화합니다.
    result = m_DepthShader->Initialize(m_D3D->GetDevice(), hwnd);
    if(!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize the depth shader object.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    // 그림자 셰이더 개체를 만듭니다.
    m_ShadowShader = new ShadowShaderClass;
    if(!m_ShadowShader)
    {
        return false;
    }
 
    // 그림자 쉐이더 객체를 초기화합니다.
    result = m_ShadowShader->Initialize(m_D3D->GetDevice(), hwnd);
    if(!result)
    {
        MessageBox(hwnd, L"Could not initialize the shadow shader object.", L"Error", MB_OK);
        return false;
    }
 
    return true;
}
 
 
void GraphicsClass::Shutdown()
{
    // 그림자 쉐이더 객체를 해제합니다.
    if(m_ShadowShader)
    {
        m_ShadowShader->Shutdown();
        delete m_ShadowShader;
        m_ShadowShader = 0;
    }
 
    // 깊이 셰이더 개체를 해제합니다.
    if(m_DepthShader)
    {
        m_DepthShader->Shutdown();
        delete m_DepthShader;
        m_DepthShader = 0;
    }
 
    // 렌더 투 텍스쳐 객체를 해제합니다.
    if(m_RenderTexture)
    {
        m_RenderTexture->Shutdown();
        delete m_RenderTexture;
        m_RenderTexture = 0;
    }
 
    // 조명 객체를 해제합니다.
    if(m_Light)
    {
        delete m_Light;
        m_Light = 0;
    }
 
    // 지면 모델 객체를 해제합니다.
    if(m_GroundModel)
    {
        m_GroundModel->Shutdown();
        delete m_GroundModel;
        m_GroundModel = 0;
    }
 
    // 구형 모델 객체를 해제합니다.
    if(m_SphereModel)
    {
        m_SphereModel->Shutdown();
        delete m_SphereModel;
        m_SphereModel = 0;
    }
 
    // 큐브 모델 객체를 해제합니다.
    if(m_CubeModel)
    {
        m_CubeModel->Shutdown();
        delete m_CubeModel;
        m_CubeModel = 0;
    }
 
    // 카메라 객체를 해제합니다.
    if(m_Camera)
    {
        delete m_Camera;
        m_Camera = 0;
    }
 
    // D3D 객체를 해제합니다.
    if (m_D3D)
    {
        m_D3D->Shutdown();
        delete m_D3D;
        m_D3D = 0;
    }
}
 
 
bool GraphicsClass::Frame(float posX, float posY, float posZ, float rotX, float rotY, float rotZ, float frameTime)
{
    static float lightAngle = 270.0f;
    static float lightPosX = 9.0f;
 
    // 카메라 위치를 설정합니다.
    m_Camera->SetPosition(XMFLOAT3(posX, posY, posZ));
    m_Camera->SetRotation(XMFLOAT3(rotX, rotY, rotZ));
 
    // 각 프레임의 조명 위치를 업데이트 합니다.
    lightPosX -= 0.003f * frameTime;
 
    // 각 프레임의 조명 각도를 업데이트 합니다.
    lightAngle -= 0.03f * frameTime;
    if(lightAngle < 90.0f)
    {
        lightAngle = 270.0f;
 
        // 조명 위치도 재설정 합니다.
        lightPosX = 9.0f;
    }
    float radians = lightAngle * 0.0174532925f;
 
    // 빛의 방향을 업데이 트합니다.
    m_Light->SetDirection(sinf(radians), cosf(radians), 0.0f);
 
    // 빛의 위치와 표시를 설정합니다.
    m_Light->SetPosition(lightPosX, 8.0f, -0.1f);
    m_Light->SetLookAt(-lightPosX, 0.0f, 0.0f);
    
    // 그래픽 장면을 렌더링합니다.
    return Render();
}
 
 
bool GraphicsClass::RenderSceneToTexture()
{
    XMMATRIX worldMatrix, lightViewMatrix, lightOrthoMatrix;
 
    float posX = 0;
    float posY = 0;
    float posZ = 0;
 
    // 렌더링 대상을 렌더링에 맞게 설정합니다.
    m_RenderTexture->SetRenderTarget(m_D3D->GetDeviceContext());
 
    // 렌더링을 텍스처에 지웁니다.
    m_RenderTexture->ClearRenderTarget(m_D3D->GetDeviceContext(), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
 
    // 조명의 위치에 따라 조명보기 행렬을 생성합니다.
    m_Light->GenerateViewMatrix();
 
    // d3d 객체에서 세계 행렬을 가져옵니다.
    m_D3D->GetWorldMatrix(worldMatrix);
 
    // 라이트 오브젝트에서 뷰 및 정사각형 매트릭스를 가져옵니다.
    m_Light->GetViewMatrix(lightViewMatrix);
    m_Light->GetOrthoMatrix(lightOrthoMatrix);
 
    // 큐브 모델에 대한 변환 행렬을 설정하십시오.
    m_CubeModel->GetPosition(posX, posY, posZ);
    worldMatrix = XMMatrixTranslation(posX, posY, posZ);
 
    // 깊이 셰이더로 큐브 모델을 렌더링합니다.
    m_CubeModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
    bool result = m_DepthShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_CubeModel->GetIndexCount(), worldMatrix,
 lightViewMatrix, lightOrthoMatrix);
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 월드 행렬을 재설정합니다.
    m_D3D->GetWorldMatrix(worldMatrix);
 
    // 구형 모델에 대한 변환 행렬을 설정합니다.
    m_SphereModel->GetPosition(posX, posY, posZ);
    worldMatrix = XMMatrixTranslation(posX, posY, posZ);
 
    // 깊이 셰이더로 구형 모델을 렌더링합니다.
    m_SphereModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
    result = m_DepthShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_SphereModel->GetIndexCount(), worldMatrix,
 lightViewMatrix, lightOrthoMatrix);
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 월드 행렬을 재설정합니다.
    m_D3D->GetWorldMatrix(worldMatrix);
 
    // ground 모델에 대한 변환 행렬을 설정합니다.
    m_GroundModel->GetPosition(posX, posY, posZ);
    worldMatrix = XMMatrixTranslation(posX, posY, posZ);
 
    // 깊이 셰이더로 그라운드 모델을 렌더링합니다.
    m_GroundModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
    result = m_DepthShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_GroundModel->GetIndexCount(), worldMatrix,
 lightViewMatrix, lightOrthoMatrix);
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 렌더링 대상을 원래의 백 버퍼로 다시 설정하고 렌더링에 대한 렌더링을 더 이상 다시 설정하지 않습니다.
    m_D3D->SetBackBufferRenderTarget();
 
    // 뷰포트를 원본으로 다시 설정합니다.
    m_D3D->ResetViewport();
 
    return true;
}
 
 
bool GraphicsClass::Render()
{
    XMMATRIX worldMatrix, viewMatrix, projectionMatrix;
    XMMATRIX lightViewMatrix, lightOrthoMatrix;
 
    float posX = 0;
    float posY = 0;
    float posZ = 0;
 
    // 먼저 장면을 텍스처로 렌더링합니다.
    bool result = RenderSceneToTexture();
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 장면을 시작할 버퍼를 지운다.
    m_D3D->BeginScene(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
 
    // 카메라의 위치에 따라 뷰 행렬을 생성합니다.
    m_Camera->Render();
 
    // 조명의 위치에 따라 조명보기 행렬을 생성합니다.
    m_Light->GenerateViewMatrix();
 
    // 카메라 및 d3d 객체에서 월드, 뷰 및 투영 행렬을 가져옵니다.
    m_Camera->GetViewMatrix(viewMatrix);
    m_D3D->GetWorldMatrix(worldMatrix);
    m_D3D->GetProjectionMatrix(projectionMatrix);
 
    // 라이트 오브젝트로부터 라이트의 뷰와 투영 행렬을 가져옵니다.
    m_Light->GetViewMatrix(lightViewMatrix);
    m_Light->GetOrthoMatrix(lightOrthoMatrix);
 
    // 큐브 모델에 대한 변환 행렬을 설정하십시오.
    m_CubeModel->GetPosition(posX, posY, posZ);
    worldMatrix = XMMatrixTranslation(posX, posY, posZ);
    
    // 큐브 모델 정점과 인덱스 버퍼를 그래픽 파이프 라인에 배치하여 그리기를 준비합니다.
    m_CubeModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
 
    // 그림자 쉐이더를 사용하여 모델을 렌더링합니다.
    result = m_ShadowShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_CubeModel->GetIndexCount(), worldMatrix, viewMatrix,
 projectionMatrix, lightViewMatrix, lightOrthoMatrix, m_CubeModel->GetTexture(),
m_RenderTexture->GetShaderResourceView(), m_Light->GetDirection(),
                                    m_Light->GetAmbientColor(), m_Light->GetDiffuseColor());
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 월드 행렬을 재설정합니다.
    m_D3D->GetWorldMatrix(worldMatrix);
 
    // 구형 모델에 대한 변환 행렬을 설정합니다.
    m_SphereModel->GetPosition(posX, posY, posZ);
    worldMatrix = XMMatrixTranslation(posX, posY, posZ);
 
    // 모델 버텍스와 인덱스 버퍼를 그래픽 파이프 라인에 배치하여 드로잉을 준비합니다.
    m_SphereModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
    result = m_ShadowShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_SphereModel->GetIndexCount(), worldMatrix, viewMatrix,
 projectionMatrix, lightViewMatrix, lightOrthoMatrix, m_SphereModel->GetTexture(),
 m_RenderTexture->GetShaderResourceView(), m_Light->GetDirection(), 
                                    m_Light->GetAmbientColor(), m_Light->GetDiffuseColor());
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 월드 행렬을 재설정합니다.
    m_D3D->GetWorldMatrix(worldMatrix);
 
    // ground 모델에 대한 변환 행렬을 설정합니다.
    m_GroundModel->GetPosition(posX, posY, posZ);
    worldMatrix = XMMatrixTranslation(posX, posY, posZ);
 
    // 그림자 쉐이더를 사용하여 그라운드 모델을 렌더링합니다.
    m_GroundModel->Render(m_D3D->GetDeviceContext());
    result = m_ShadowShader->Render(m_D3D->GetDeviceContext(), m_GroundModel->GetIndexCount(), worldMatrix, viewMatrix,
 projectionMatrix, lightViewMatrix, lightOrthoMatrix, m_GroundModel->GetTexture(),
 m_RenderTexture->GetShaderResourceView(), m_Light->GetDirection(), 
                                    m_Light->GetAmbientColor(), m_Light->GetDiffuseColor());
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 렌더링 된 장면을 화면에 표시합니다.
    m_D3D->EndScene();
 
    return true;
}
cs



출력 화면




마치면서


방향성 그림자 맵은 방향성 조명과 직교 투영을 사용하여 생성 할 수 있습니다.



연습문제


1. 코드를 컴파일하고 실행하십시오. 화살표 키, A, Z, PgUp 및 PgDn을 사용하여 이동하고 빛에 따른 그림자를 봅니다.


2. 프레임 함수에서 방향, 위치 및 찾아보기를 수정하여 효과를 확인합니다.



소스코드


소스코드 : Dx11Demo_48.zip