imgui DirectX 12 에서 초기화하기

ImGui DirectX 12 예제에서 사용된 멀티프레임 구조 초기화에 대해 설명드리겠습니다. 핵심은 프레임 별 리소스 분리와 GPU-CPU 동기화를 통해 프레임 파이프라인을 효율화하는 데 있습니다.

구조 핵심 요약

1. FrameContext

struct FrameContext 
{
    ID3D12CommandAllocator* CommandAllocator;
    UINT64 FenceValue;
};
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각 프레임에 독립된 CommandAllocator와 Fence 값을 보유.

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APP_NUM_FRAMES_IN_FLIGHT 만큼 배열로 선언되어 GPU가 렌더링 중인 프레임과 CPU가 준비하는 프레임이 겹치지 않도록 구성됨.

왜 멀티프레임 구조가 필요한가?

이유 1. D3D12는 CommandAllocator 재사용 시점이 엄격

•

CommandAllocator는 GPU가 해당 프레임의 작업을 완료한 이후에만 재사용 가능합니다.

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하나만 쓰면 CPU가 GPU를 매 프레임 기다려야 하므로 비효율적입니다.

•

→ 여러 개의 FrameContext를 순환하면서 GPU 작업이 끝난 프레임만 재사용함.

이유 2. ImGui도 내부적으로 FrameData를 유지

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ImGui는 한 프레임에 그리기 위한 draw command 들을 모아서 RenderDrawData()에 넘기는데,

•

Viewport, Docking, FontAtlas, PlatformWindows 등도 프레임 사이에 상태를 공유하거나 유지합니다.

•

그래서 싱글프레임 상태가 아님, 프레임 파이프라인이 1개일 경우 내부 동기화 문제 발생 가능.

Begin()

ImGui_ImplDX12_NewFrame();
ImGui_ImplWin32_NewFrame();
ImGui::NewFrame();
ImGuizmo::BeginFrame();
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•

ImGui의 새 프레임을 준비하는 함수들 호출

•

ImGuizmo도 ImGui 위에서 동작하는 위젯이므로 이 시점에 BeginFrame() 필요

// IMGUI UI 들 렌더링

End()

함수 설명 (주석 기준 코드 분석)

ImGuiIO& io = ImGui::GetIO();
io.DisplaySize = ImVec2((float)application.GetWindow().GetWidth(),
                        (float)application.GetWindow().GetHeight());
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ImGui에게 현재 화면 크기 전달

→ 뷰포트 크기 맞추기 위해 필요. 안 하면 마우스 좌표 등이 이상하게 동작.

ImGui::Render();
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ImGui 내부 DrawCommand 리스트 생성

→ 이게 호출돼야 ImGui::GetDrawData()에서 유효한 데이터가 나옴.

auto* graphicDevice = ya::graphics::GetDevice();
auto* frameCtx = graphicDevice->WaitForNextFrameResources();
UINT backBufferIdx = graphicDevice->GetSwapChain()->GetCurrentBackBufferIndex();
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이번 프레임용 CommandAllocator / Fence 확보

현재 SwapChain 버퍼 index 가져오기

WaitForNextFrameResources() 안에서:

FenceValue 동기화 + Allocator Reset + CommandList Reset 등이 진행되었을 가능성 있음

D3D12_RESOURCE_BARRIER barrier = {};
barrier.Type = D3D12_RESOURCE_BARRIER_TYPE_TRANSITION;
barrier.Transition.pResource = graphicDevice->GetRenderTargetResource(backBufferIdx).Get();
barrier.Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT;
barrier.Transition.StateAfter = D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET;
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백버퍼를 GPU 렌더 타겟 상태로 전환 준비

DX12에선 명시적인 리소스 상태 전환이 필요하므로 ResourceBarrier로 선언해둠.

아직은 적용하지 않았고, 뒤에서 commandList->ResourceBarrier()로 실제 적용.

auto commandList = graphicDevice->GetCommandList();
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현재 프레임용 CommandList 확보

외부에서 이미 Reset, Allocator 연결, 초기화되어 있다고 가정

ImVec4 clear_color = ImVec4(0.45f, 0.55f, 0.60f, 1.00f);
const float clear_color_with_alpha[4] = { clear_color.x * clear_color.w,
                                          clear_color.y * clear_color.w,
                                          clear_color.z * clear_color.w,
                                          clear_color.w };
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ImGui 배경색 설정

→ 현재는 ClearRenderTargetView 호출은 생략되어 있어 효과는 없음

→ 커스텀 배경색 클리어 하려면 아래 주석 해제 필요

auto rtvHeap = graphicDevice->GetRTVHeap();
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE handle = graphicDevice->GetRnderTargetDescriptorHandle(backBufferIdx);
auto srvHeap = graphicDevice->GetSrvHeap();
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렌더 타겟/텍스처 관련 DescriptorHeap 핸들 준비

//commandList->ClearRenderTargetView(handle, clear_color_with_alpha, 0, nullptr);
//commandList->OMSetRenderTargets(1, &handle, FALSE, nullptr);
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❗️현재는 주석 처리

→ 배경 지우기, RT 바인딩이 이 함수에서 담당하지 않는 구조라는 뜻

→ 예: GBuffer 또는 MainPass에서 이미 처리한 경우 ImGui는 UI만 얹기

commandList->SetDescriptorHeaps(1, srvHeap.GetAddressOf());
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ImGui가 사용할 텍스처 정보가 있는 SRV 힙 바인딩

→ ImTextureID 기반으로 ImGui 내부가 해당 힙을 참조

ImGui_ImplDX12_RenderDrawData(ImGui::GetDrawData(), commandList.Get());
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ImGui의 draw data를 DX12 명령으로 변환하여 CommandList에 기록

barrier.Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET;
barrier.Transition.StateAfter = D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT;
commandList->ResourceBarrier(1, &barrier);
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다시 화면 표시 상태로 리소스 전환

commandList->Close();
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GPU 제출 준비 완료. ExecuteCommandLists() 가능 상태로 전환

정리 요약

파트	설명
io.DisplaySize	뷰포트/화면 크기 반영
ImGui::Render()	내부 draw list 구성
commandList 설정	외부에서 초기화되어 있다고 가정
SetDescriptorHeaps()	ImGui가 사용할 텍스처 힙 등록
RenderDrawData()	draw list → GPU 명령 변환
ResourceBarrier()	렌더 타겟 → 프레젠트 상태 전환
Close()	명령 리스트 제출 준비 완료

코드 한 줄씩 분석

UINT64 fenceValue = mFenceLastSignalValue + 1;
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다음 프레임의 FenceValue를 하나 증가시킴

→ Fence는 시점 정보이므로 단조 증가하는 값으로 프레임 구분

mCommandQueue->Signal(mFence.Get(), fenceValue);
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GPU 커맨드 큐에 "이 시점이 끝나면 펜스를 fenceValue로 설정하라"는 신호

→ GPU가 해당 프레임의 명령을 완료하면, 펜스값이 fenceValue로 올라감

mFenceLastSignalValue = fenceValue;
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현재까지 GPU에 보낸 마지막 FenceValue 기록

→ 추후 동기화할 때 사용

FrameContext* frameCtx = &mFrameContext[mFrameIndex % 2];
frameCtx->FenceValue = fenceValue;
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현재 프레임 컨텍스트(예: 프레임별 CommandAllocator 등)에 해당 FenceValue를 저장

→ GPU가 이 프레임을 끝냈는지 추적할 수 있게 됨

mFrameIndex = mSwapChain->GetCurrentBackBufferIndex();
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현재 백버퍼 인덱스를 새로 받아옴 (다음 프레임용)

→ 2~3프레임 분기 구조의 Ping-Pong용 인덱스 관리

왜 이렇게 해야 하나요?

이유	설명
DX12는 자동 동기화가 없다	프레임 단위로 수동 동기화를 해줘야 한다
FenceValue를 추적해야 한다	GPU가 어떤 프레임까지 끝났는지 알아야 리소스를 재사용할 수 있음
FrameContext마다 FenceValue 필요	프레임별로 사용한 Allocator 등은 GPU 작업 완료 전엔 재사용 금지

비유: 택배 트래킹

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Signal(fence, 5) → 택배 회사에 "5번째 박스 배송 끝나면 연락 줘"

•

FenceValue = 5 → 박스 번호

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FrameContext.FenceValue = 5 → 이 프레임은 5번 박스임

→ 다음 프레임에서 GetCompletedValue()로 "5번 배송 끝났나?"를 체크해서 리소스 재사용 여부 판단