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'GDI'에 해당되는 글 2건

  1. 2011.04.15 [StartD2D-3] Direct2D 프로그래밍 시작하기!!! (16)
  2. 2011.03.17 [StartD2D-1] Good-bye~~ GDI… (2)

 

첫 번째 Direct2D 프로그래밍~ 
 

지난 시간을 통해서 Direct2D의 필요성에 대해서, 제가 열심히(?) 언급해 드렸습니다.^^

이번 시간에는 Direct2D 프로그래밍의 세계에 대해서 들어가기 전에,

간단하게 프로그램을 작성해 볼 것입니다.

부끄럽지만, 저는 박식한 이론 내용 없이도 많은 프로그래밍 작업을 했었습니다.^^

그 만큼, 직접 프로그램을 작성하면 쉽게 이해할 수 있는 부분이 많이 있을 것입니다.

기본적으로 Direct2D는 2차원 그래픽을 만들기 위한 API입니다.

기존의 GDI를 이용한 프로그램의 일부분을 Direct2D로 대체를 하는 것만으로도 성능을 향상시킬 수 있습니다.

 

기본적으로 Direct2D로 작업하는 순서는 다음과 같습니다.

  1. Direct2D 팩토리를 생성한다.
  2. 팩토리에서 렌더타겟을 생성한다.
  3. 렌더타겟에서 리소스들을 생성한다.
  4. 생성 되어진 리소스들을 이용해서 그리기 작업을 수행한다.

 

Direct2D의 모든 작업은 위의 순서를 따릅니다.

이제 이들 순서를 어떻게 API로 표현하는지 살펴보겠습니다.

 

화면 작업을 위해 준비하기

 

첫 번째로 작성해볼 프로그램은 특정 색상으로 화면을 채우는 작업을 하는 것입니다.

먼저 마법사로 프로젝트를 생성하고, "stdafx.h" 헤더파일에 Direct2D와 관련된 선언을 추가시켜주기 바랍니다.

위의 내용은 Direct2D와 관련된 라이브러리와 헤더파일을 선언해 준 것입니다.

 

그리고 작업을 수행할 .cpp 파일에 전역 변수를 두 개 선언합니다.

 

Direct2D 프로그래밍을 위해서 가장 먼저 해야 하는 일은 ID2D1Factory 를 생성하는 일입니다.

 

D2D1CreateFactory()의 첫 번째 인자는 멀티 스레드 지원 여부를 설정합니다.

이번 내용에서는 싱글 스레드만을 사용합니다.( 멀티스레드 어려워요~~)

두 번째 인자는 팩토리가 생성되어서 결과를 반환 받을 수 있는 팩토리 포인터를 넘겨줍니다.

이것이 성공하면, Direct2D 와 관련된 작업을 할 수 있게 됩니다.( 참~~ 쉽죠잉!! )

 

우리가 만들려고 하는 프로그램이 화면에 어떤 내용을 그리는 것입니다.

화면에 무엇인가를 그린다는 개념은 하드웨어 입장에서 봤을 때는 메모리에 값을 쓰는 것입니다.

여러분들이 보고 있는 모니터 화면은 거대한 메모리에 색상 값이 기록되어 있는 것입니다.

 

이번에 할 일은 바로 이 메모리 영역을 생성하는 일입니다.

Direct2D의 가장 큰 장점이 바로 이 메모리 영역에 값을 기록하는 작업( 이하 렌더링 )이

GDI를 이용하는 것보다 훨씬 빠르다는 것입니다.

왜냐하면, 바로 이 메모리 영역이 그래픽 카드에 있기 때문입니다.

 

그리기 명령을 수행할 메모리 영역을 생성하기 위해서 다음과 같이 코딩을 합니다.

바로 이 메모리 영역을 렌더타겟( RenderTarget ) 이라 합니다.

 

 

CreateHwndRenderTarget() 의 첫번째 인자는 화면에 대한 정보를 설정합니다.

픽셀 포맷이나 DPI 등의 많은 플래그와 옵션이 있지만, 현재는 디폴트 정보로 넘겨주었습니다.

두 번째 인자는 하드웨어 가속을 받는 렌더링에 대한 옵션을 설정합니다.

간단하게 크기 정보만 넘겨주는 것으로 마무리했습니다.

마지막으로는 이 API 호출이 성공했을 때 리턴되어지는 렌더타겟의 포인터를 저장할 변수를 넣어주었습니다.

이렇게 함으로써 간단하게 우리는 하드웨어 가속을 받을 수 있는 렌더타겟을 생성할 수 있습니다.

 

옵션이나 인자에 대한 설명을 충분히 드리면 좋겠지만, 너무 많습니다.^^

중요한 인자나 옵션에 대해서만 설명 드리는 점 양해 부탁 드립니다.

 

이제 우리는 렌더타겟을 가지고 있으니 이 메모리 영역에 값을 쓰면, 모니터로 결과를 확인할 수 있습니다.

윈도우가 화면에 그리기 위해서 발생하는 메시지가 WM_PAINT 입니다.

저는 이 메시지를 처리해서, 원하는 색상으로 렌더타겟의 색상을 채울 것입니다.

다음과 같이 코딩을 합니다.

 

이번 코드를 실행시키면, 파란색으로 칠해진 윈도우 프로그램을 만나게 될 것입니다.

더 정확하게 얘기하면, 메모리 영역( 렌더타겟 )이 파란색 색상데이터로 채워진 것입니다.

샘플을 올려둡니다.( SimpleDraw.zip )

도움이 되셨으면 좋겠습니다.^^

 


GDI vs Direct2D 비교해 보기.  

제가 아무리 Direct2D가 GDI보다 좋다고 혼자 말하는 것 보다, 여러분들이 직접 결과를 확인하는 것이 좋습니다.

그래서 이번에는 GDI와 Direct2D를 이용해서 타원을 렌더링 할 것입니다.

그리고 결과로 나오는 것을 보고, 여러분들이 직접 확인해 보기 바랍니다.

 

GDI 로 작업하기.

 

GDI를 이용하는 것은 전통적인 윈도우 프로그래밍에서 사용되던 방식입니다.

주변에서 이와 관련한 많은 내용들을 접할 수 있어서, 내용에 대한 자세한 설명은 생략하겠습니다.

Windows 운영체제에서 모든 드로잉(Drawing) 작업은

디바이스 컨텍스트 오브젝트( device-context object )를 통해서 실행이 됩니다.

이를 줄여서 'DC' 라고 줄여서 얘기합니다.( 다 아시죠? ^^ )

DC란, 윈도우즈 운영체제에서 컴퓨터 모니터나 프린터에 그리기 명령을 수행하기 위한

여러 속성 정보들을 구조화한 데이터입니다.

우리는 Windows API를 이용해서 DC를 이용한 그리기 작업을 수행할 수 있습니다.

DC를 이용하면, 우리는 어떠한 하드웨어 장치와는 관련이 없이 공통된 형식으로 화면에 그릴 수 있습니다.

이것이 가능한 이유는 DC는 CPU가 그리기 작업을 처리해 주기 때문입니다.

 

<코드>

HDC hDC;

HBRUSH hBrush,

hOldBrush;

 

if (!(hDC = GetDC (hwnd)))

return;

 

hBrush = CreateSolidBrush (RGB(0, 255, 255));

hOldBrush = SelectObject (hDC, hBrush);

 

Rectangle (hDC, 0, 0, 100, 200);

SelectObject (hDC, hOldBrush);

DeleteObject (hBrush);

ReleaseDC (hwnd, hDC);

</코드>

 

위의 코드는 간단히 DC를 이용해서 사각형을 그리는 코드입니다.

위에서 보는 것과 같이,

GetDC() 라는 API 를 통해서 현재 윈도우 애플리케이션에 대한 DC를 얻어서 작업을 수행합니다.

DC와 관련된 코드를 살펴보면, SelectXXX() 형식을 자주 볼 수 있습니다.

이는 DC가 일종의 상태 정보를 유지하고 있기 때문입니다.

예를 들면, 빨간 펜과 파란 펜으로 두 개 동시에 작업을 할 수는 없습니다.

하나의 펜으로 먼저 작업을 한 후에, 작업한 펜을 제거하고 다음 펜을 선택한 후에 작업을 해야 한다는 얘기입니다.

이점을 잘 고려해서 작업을 해야 하는 것이죠.

 

이것은 DC를 이용하는 하나의 방법일 뿐입니다.

만약 WM_PAINT 메시지 내부에서 처리하고자 한다면, 아래와 같은 구조를 취할 수 있습니다.

<코드>

PAINTSTRUCT ps;

 

case WM_PAINT :

hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);

{

DoSomething()

}

EndPaint(hWnd, &ps);

break;

</코드>

 

PAINTSTRUCT 는 내부에 DC 관련 멤버 변수를 가지고 있습니다.

BeginPaint()를 통해서 DC 정보가 채워지게 되는 것입니다.

이러한 DC를 활용하는 것이 GDI 를 이용하는 것의 핵심입니다.

이와 관련된 내용을 더 언급하고 싶지만, 이 정도에서 정리하겠습니다.

이미 많은 분들이 저 보다는 훨씬 많은 지식을 가지고 있을 것이며,

관련 자료들도 이미 훌륭히 찾아 볼 수 있기 때문입니다.^^

 

우리가 지금 하려는 것은 GDI와 Direct2D의 비교입니다.

프로젝트를 만들고, 시스템을 셋팅하시기 바랍니다.( Direct2D 오브젝트도 생성해 주어야 합니다. )

WM_PAINT 메시지에 이 두 가지 방법을 사용해서 렌더링 하는 함수를 호출했습니다.

( 제가 정의한 함수들입니다. )

 

 

먼저, Direct2D를 이용해서 타원을 렌더링 하는 코드를 살펴보겠습니다.

 

이 방법은 뒤에도 설명을 하겠지만, Direct2D에서 DC를 활용하는 렌더링 방법입니다.

몇몇 생소한 개념들이 보이지만, 이들에 대해서는 차후에 설명을 할 것입니다.

 

GDI를 활용해서 타원을 렌더링 하는 코드는 다음과 같습니다.

자, 이제 이 둘의 결과는 예제 코드를 실행시키면, 다음과 같이 확인할 수 있습니다.

 

 

 

이는 타원의 일부를 캡쳐한 화면입니다.

좌측은 Direct2D의 결과이고, 우측은 GDI를 이용한 결과입니다.

겉으로 보기에는 차이가 없어 보이지만,

자세히 보면 우측의 경우는 울퉁불퉁한 계단 현상이 심한 것을 알 수 있습니다.

( 잘 보이지 않는다면, 샘플을 실행시켜보시기 바랍니다.^^ )

분명히 같은 기능을 하는 두 함수이지만, 결과에서는 이렇게 차이가 납니다.

샘플 파일( BasicRender.zip )을 같이 첨부했으니, 도움이 되셨으면 좋겠습니다.^^


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[StartD2D-1] Good-bye~~ GDI…

DirectX 11 2011.03.17 08:00 Posted by 조진현

 

'윈도우즈 7 운영체제가 왜 좋은 것일까?'

 

이 물음에 프로그래머라면, 어떤 대답을 할 수 있을까요?

여러 가지 대답들이 존재하겠지만, 그 중에 하나인 부분을 지금부터 진행하려 합니다.

지금부터 언급하는 내용은 모니터에 무엇인가를 표현하는 것과 관련이 있습니다.

즉, 드로잉( Drawing ) 작업에 관한 내용입니다.

 

혹시 여러분들은 'GDI' 와 'DirectX' 이들 단어에 대해서 들어본 적이 있습니까?

컴퓨터를 가지고 작업을 경험했던 이들이라면, 들어봤을 법한 용어들입니다.

 

여러분들이 사용하는 컴퓨터의 모니터는 어떤 과정을 거쳐서 우리에게 전달되는 것일까요?

분명히 이것은 하드웨어적인 영역일 수도 있습니다.

조금 더 애플리케이션 프로그래머 관점으로 이 호기심을 확장해 보겠습니다.

'어떻게 하면 모니터 화면을 제어할 수 있을까?'

'어떻게 하면 내가 원하는 모습으로 모니터의 화면에 나타낼 수 있을까?'

'윈도우즈 운영체제에서 화면을 무엇인가를 그리는 시스템은 어떻게 구성되어 있을까?'

 

 

위의 그림은 XP를 포함한 이전 세대의 Windows 운영체제( 이하 XP세대 )가

화면을 제어하는 시스템 구조입니다.

즉, 하드웨어 추상화 계층이라고도 합니다.

XP세대의 운영체제에서는 화면에 무엇인가를 그리기 위해서는

GDI 와 DirectX API, 이 두 가지를 통해서 제어가 가능했습니다.

최종적으로 GDI 와 DirectX API 는 드라이버와 통신을 하면서,

우리의 명령어를 처리해서, 하드웨어로 결과를 보내주게 됩니다.

 

그런데 왜 동일한 일을 하는 구조가 2개씩이나 존재하는 것일까요?

그것은 컴퓨터의 탄생과 발전이 예상을 벗어났기 때문에 생긴 일입니다.

초창기 컴퓨터의 구조는 굉장히 간단했습니다.

아래의 그림을 살펴보겠습니다.

 

 

컴퓨터라는 것은 결국 CPU 에게 연산을 부탁해서 처리된 결과를 메모리에 저장을 합니다.

그리고 이들에 대한 제어를 우리는 I/O 장치들을 통해서 수행하고 확인합니다.

초창기 컴퓨터는 프로세싱 유닛이 CPU 오직 하나였습니다.

그래서 API들은 프로세싱 유닛이 CPU 하나임을 전제로 개발되었습니다.

우리가 지금 배우고 있는 Windows API 역시 CPU가 한나인 경우에

포커스를 두어서 개발되었던 API 였습니다.

 

하지만 오늘날의 컴퓨터는 어떠합니까?

컴퓨터에서 CPU의 수는 2개 이상이고, 앞으로도 그 개수는 증가할 것입니다.

거기다 이제는 프로세싱 유닛이 CPU 뿐만 아니라, GPU 도 활용이 가능한 시대입니다.

메모리는 또 얼마나 발전하고 있습니까?

굉장히 방대한 용량의 메모리를 여러 개 꽂아서 사용하고 있으며,

그래픽 카드에는 비디오 메모리라는 것도 별도로 존재합니다.

컴퓨터의 큰 구조는 변한 것이 없지만, 기능이 점점 세분화 되고 있는 것입니다.

 

이런 하드웨어들의 변화들은 결국 API를 만드는 사람들의 개발 패러다임을 변화시킵니다.

그러한 패러다임의 변화는 애플리케이션 개발자들에게 새로운 학습을 요구합니다.

즉, 여러분들은 그런 변화에 맞추어서 더 많은 공부를 해야 하는 것입니다.T.T

 

 

초창기 Windows 운영체제 차원에서 화면에 그리기 위한 방법은,

GDI 관련 API 를 사용하는 것뿐 이였습니다.

운영체제 차원에서 모든 것을 관리하고 싶었기 때문에,

MS측에서도 별다른 문제를 느끼지 못했을 것입니다.

그런데 예측을 빗나간 부분이 있었는데, 그것은 게임 이였습니다.

게임 개발자들은 GDI 라는 훌륭한 모델이 있음에도 불구하고,

여전히 MS-DOS 기반으로 화면을 제어하고 있었던 것 이였습니다.

이유는 간단했습니다.

GDI 를 활용하면 분명히 쉬운 방법으로 개발을 할 수 있었지만,

DOS 기반의 방법보다 상대적으로 느렸습니다.

MS-DOS를 활용하면 하드웨어를 개발자가 직접 제어할 수 있기 때문에,

Windows 운영체제의 관리를 받는 GDI 보다는 훨씬 빨랐던 것입니다.

( 이 당시만 해도, CPU 사이클을 줄이는 것이 큰 최적화 이슈였습니다. )

MS-DOS를 빨리 벗어나려 했던 MS 입장에서는 적지 않은 충격(?)을 받게 됩니다.

물론 이런 문제는 게임뿐만 아니라,

멀티미디어 관련 개발에서도 나타났던 문제였습니다.^^

 

그렇게 해서 등장한 대한이 바로 DirectX 입니다.

처음 명칭이 GameSDK 였음에서 알 수 있듯이 게임 개발자를 위한 API 였습니다.

이 DirectX는 Windows 95 운영체제부터 추가되어서 활용되기 시작했습니다.

어쩌면, GDI 모델을 완전히 수정할 여유나 계획은 없었을지도 모릅니다.

어찌되었든 현재까지 GDI 와 DirectX는 이렇게 공존하면서 XP 운영체제까지 이르게 되었습니다.

 

XP 세대까지는 화면에 무엇인가를 그리는 작업을 기준으로 봤을 때는,

애플리케이션은 DirectX를 활용하는 애플리케이션과 GDI를 활용하는 애플리케이션으로 나눌 수 있었습니다.

 

GDI( Graphics Device Interface ) 라는 용어에서 보듯이,

일반적인 윈도우 애플리케이션에서 모니터 화면에 무엇인가를 출력하기 위해서는

GDI 라는 것을 이용해서 구현합니다.

이는 2D API 라고 볼 수 있습니다.

GDI를 통해서 애플리케이션과 디바이스 드라이버( Device driver ) 사이를
제어
할 수 있습니다.

XP 세대에서 화면에 보여지는 대부분의 구성은 바로 이 GDI 를 활용한 것입니다.

GDI는 소프트웨어적으로 처리되기 때문에,

그래픽 하드웨어와 상관없이 처리할 수 있다는 큰 장점이 있습니다.

즉, CPU가 그래픽 처리에 필요한 연산을 수행합니다.

 

일반적인 윈도우 애플리케이션은 그래픽 하드웨어를 직접적으로 접근( access )할 수 없습니다.

반드시 GDI를 통해서 디바이스 드라이버에 접근해야 합니다.

GDI 의 최대 강점은 바로 디바이스 독립적( device-dependent ) 이라는 것입니다.

세상의 모든 PC가 동일한 사양을 갖추고 있으면 좋겠지만,

PC들은 저마다 다른 성능과 사양을 갖추고 있기 때문에,

이를 모두 제어하는 것은 굉장히 어렵고 힘든 일입니다.

하지만, GDI 코드는 어떠한 장치에 상관없이 화면에 공통된 그래픽을 표현할 수 있습니다.

왜냐하면 CPU가 이들에 대한 처리를 모두 수행하기 때문입니다.

GDI는 Windows 운영체제의 매우 오래된 기술 중 하나이며,

현재까지도 가장 널리 이용되는 윈도우 그래픽 API 라고 할 수 있습니다.

하지만 최근의 멀티코어 환경과 GPU의 발전은 많은 변화들을 가져왔으며,

GDI도 이러한 변화에 예외가 될 수 없었습니다.

급기야 이제는 DirectX가 GDI를 서서히 대체해 나가는 방향으로
가는 길이 정해지고 말았습니다.T.T

Good-bye!! GDI~~

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