DirectX 12 Tank

01게임

탱크를 몰고 지형과 물 위를 다니며 적을 쏩니다. 적 하나를 부수면 100점이고, 200점이 되면 점수 자리에 「YOU WIN!」이 뜹니다.

조작

플레이어 탱크는 모델에서 포신, 포탑, 바퀴 4개를 프레임 이름으로 찾아 따로 움직입니다. 이동하면 바퀴가 돌고, 드래그하면 포신만 기울어집니다.

맵

• 물. 높이 155에 깐 평면입니다. 정점 셰이더에서 y += sin(0.7t + 0.7x)·2.95 + cos(0.7t + 0.3z)·2.05로 물결을 만들고, UV 행렬을 매 프레임 밀어 텍스처가 흐르게 했습니다. 물 텍스처에 용암 텍스처의 빨간 채널을 35% 섞었습니다. 물결 수치와 용암 혼합은 제가 정했고, UV 행렬로 흐르게 하는 방식은 수업 예제를 바탕으로 했습니다.
• 나무. 3D 모델 두 종(tree1a, tree2)을 번갈아 30그루 놓습니다. 위치는 무작위로 뽑고, 물 위에 놓이면 다시 뽑습니다.
• 수면 부유. 플레이어와 적 모두 물 위에 들어가면 위아래로 오르내리며 떠 있습니다.

수업 예제와 제 작업

02테셀레이션 지형

257×257 높이맵을 패치 441개로 나눠 GPU에서 쪼갭니다. 수업 예제의 베지어 패치 틀을 바탕으로 했고, 거리별 분할 수치와 노멀 보간을 제가 더했습니다.

패치 구조

패치 하나는 높이맵 13×13칸을 덮습니다. 그 안에서 3칸 간격으로 고른 제어점 25개(5×5)를 하나의 패치로 GPU에 보냅니다. 가로 · 세로 21개씩, 모두 441개입니다. 이웃 패치는 경계의 제어점 줄을 함께 사용합니다.

도메인 셰이더는 4차 베른슈타인 가중치로 25점을 섞어 위치를 냅니다. 노멀도 같은 가중치로 보간해 조명에 사용합니다.

분할 계수

F3을 누르면 거리 기반으로 바뀝니다. 모서리 계수는 그 모서리 양 끝 제어점의 중점에서, 내부 계수는 25점 평균 위치에서 카메라까지 거리를 잽니다. 거리 10 이하는 40, 500 이상은 4이고 그 사이는 직선으로 줄어듭니다. 분할 방식은 integer입니다. F3을 누르기 전과 F2에서는 모든 계수가 20으로 고정입니다.

float CalculateTessFactor(float3 f3Position)
{
    float fDistToCamera = distance(f3Position, gvCameraPosition);
    float s = saturate((fDistToCamera - 10.0f) / (500.0f - 10.0f));
    return (lerp(40.0f, 4.0f, s));
}
// HSTerrainTessellationConstant — F3(DYNAMIC_TESSELLATION)일 때
float3 e0 = 0.5f * (input[0].positionW + input[4].positionW);   // 위 모서리
float3 e1 = 0.5f * (input[0].positionW + input[20].positionW);  // 왼쪽 모서리
float3 e2 = 0.5f * (input[4].positionW + input[24].positionW);  // 오른쪽
float3 e3 = 0.5f * (input[20].positionW + input[24].positionW); // 아래
output.fTessEdges[0] = CalculateTessFactor(e0);  // [0]은 u=0(왼쪽) 자리
output.fTessEdges[1] = CalculateTessFactor(e1);  // [1]은 v=0(위) 자리
// … [2], [3], 내부 계수(25점 평균 위치)

이웃 패치와 계수 맞추기

모서리 중점에서 거리를 재는 이유는, 이웃 패치와 같은 점에서 재야 공유 모서리의 계수가 같아지기 때문입니다. 공유 모서리의 곡선은 두 패치 모두 같은 제어점 다섯 개로 만들어지므로, 계수까지 같으면 양쪽 꼭짓점이 정확히 겹칩니다.

그런데 D3D12 사각 패치의 계수 순서는 [0] 왼쪽(u=0), [1] 위(v=0), [2] 오른쪽, [3] 아래입니다. 코드는 [0]에 위 모서리 중점을, [1]에 왼쪽 모서리 중점을 넣어 두 칸이 바뀌어 있습니다.

그래서 거리 기반 모드에서는 패치의 왼쪽 · 위 모서리가 이웃과 다른 점에서 거리를 잽니다. 두 중점이 꽤 떨어져 있어 계수가 몇 단계 달라질 수 있고, 계수가 다르면 같은 곡선을 다른 칸 수로 나눠 경계에 틈이 생길 수 있습니다. 코드로 따져 본 결과이고, 실행 화면에서 틈을 확인하지는 않았습니다. 고정 20 모드에서는 모든 계수가 같아 이 문제가 없습니다.

03반사 구와 거울 차원

일반 차원에는 주변을 비추는 반사 구가 있고, 구에 닿으면 사방이 거울인 방으로 이동합니다. 반사 구는 수업 예제의 동적 큐브 매핑을 바탕으로 했고, 거울 방은 제가 더했습니다.

반사 구

지형 중앙 근처 공중에 큰 구를 둡니다. 매 프레임 구 중심에 FOV 90° 카메라 6대를 놓고 씬을 6번 그려 256×256 큐브맵 6면을 채웁니다. 픽셀 셰이더는 시선의 반사 벡터로 큐브맵을 샘플링합니다. 물은 Scene::Render 밖에서 따로 그리기 때문에 구에 비치지 않습니다.

거울 방

방은 한 변이 약 200인 상자이고 벽 6장이 모두 거울입니다. 큐브맵 한 장 대신 벽마다 1024×1024 2D 렌더 타깃을 하나씩 둡니다. 벽 위치에 FOV 85° 카메라를 두고 방 안쪽을 그린 뒤, 벽 셰이더(Environment_RectPS)가 반사 벡터를 그 벽 면의 UV로 바꿔 샘플링합니다.

벽을 그릴 때 다른 벽에는 이미 그려 둔 결과가 붙어 있습니다. 그래서 프레임이 지날 때마다 반사 속 반사가 한 겹씩 깊어지고, 탱크가 여러 겹으로 보입니다(01절 사진). 거울 방에서는 하늘, 플레이어, 포구 화염, 벽만 그리고 지형 · 적 · 나무와 충돌 검사는 건너뜁니다.

진입과 복귀

• 진입 — 플레이어가 반사 구에 닿으면 거울 방 중앙으로 옮깁니다. 방 안에서는 물 위에서처럼 오르내리며 떠 있습니다.
• 복귀 — 옆벽 4장 중 하나에 닿으면 일반 차원의 정해진 지점 위 공중으로 돌아가, 지형 높이까지 천천히 내려옵니다. 천장과 바닥에는 충돌 박스(OOBB)가 없습니다.
• 강제 전환 — F7은 거울 방으로, F6은 일반 차원으로 바로 옮깁니다. 도착 위치는 구나 벽에 닿았을 때와 같습니다.

프레임당 렌더 횟수

거울 모드는 벽 하나를 그릴 때마다 커맨드 리스트를 닫아 제출하고, GPU가 끝날 때까지 기다린 뒤 같은 할당자를 다시 사용합니다. 프레임 시간은 재지 않았습니다. 위 숫자는 코드로 센 값이고, 타이머에는 60fps 상한이 걸려 있습니다.

04적과 전투

적 AI, 파괴 연출, 충돌 반응, 점수는 제가 더한 부분입니다. 지형 높이를 따라가는 방식은 수업 예제의 콜백을 바탕으로 했습니다.

스프라이트 시트를 넘기는 부분(AnimateRowColumn)은 수업 예제를 바탕으로 했고, 포구 위치에 붙이고 발사 입력과 조명에 묶은 것은 제가 더했습니다.