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Grap Rendering System Architecture

1. 개요​

본 문서는 Grap 엔진의 CPU 기반 렌더링 서브시스템인 grender_cpu 모듈의 아키텍처 구조를 기술한다.

문서는 실제 코드 구조를 기반으로 렌더링 시스템의 구성 요소와 모듈 간 책임을 설명한다.

본 시스템은 다음 목표를 가진다.

  • CPU 기반 렌더링 파이프라인 구현
  • 명확한 모듈 분리
  • 테스트 가능한 구조
  • 엔진 렌더링 인터페이스와 CPU 구현 분리

2. 시스템 구성​

렌더링 시스템은 다음 계층으로 구성된다.

grender_cpu
 ├─ common
 ├─ framebuffer
 ├─ pipeline
 │   ├─ vertex
 │   ├─ clipper
 │   ├─ fragment_ops
 │   └─ raster
 └─ device

각 모듈은 명확한 책임을 가진다.

모듈역할
common공통 데이터 타입
framebuffer렌더 타겟
pipeline렌더링 파이프라인 단계
rasterprimitive rasterization
device렌더링 디바이스 구현

3. 모듈 구조​

3.1 common​

공통 데이터 타입 정의 모듈

정의 위치

grender_cpu/common

포함 기능

  • CpuVertex
  • ScreenVertex
  • 색상 패킹 함수

역할

  • 렌더링 파이프라인 데이터 정의

3.2 framebuffer​

렌더 타겟 저장 모듈

정의 위치

grender_cpu/framebuffer

구성

  • ColorBuffer
  • DepthBuffer
  • FramebufferView

역할

  • 픽셀 데이터 저장
  • depth 테스트 데이터 저장

3.3 pipeline​

렌더링 파이프라인 단계 구현

정의 위치

grender_cpu/pipeline

구성

  • vertex_stage
  • clipper
  • fragment_ops

역할

  • vertex 변환
  • primitive rejection
  • fragment 처리

3.4 raster​

primitive rasterization 모듈

정의 위치

grender_cpu/pipeline/raster

구성

  • triangle_rasterizer
  • line_rasterizer
  • point_rasterizer
  • barycentric
  • edge_function

역할

  • primitive → fragment 변환

3.5 device​

렌더링 디바이스 구현 모듈

정의 위치

grender_cpu/device

구성

  • CpuRenderDevice

역할

  • 렌더링 명령 실행
  • framebuffer 관리

4. 렌더링 파이프라인​

현재 CPU 렌더링 파이프라인은 다음 단계를 따른다.

CpuVertex
   │
   ▼
Vertex Stage
(run_vertex_stage)
   │
   ▼
ScreenVertex
   │
   ▼
Clip Test
(trivially_reject_triangle_ndc)
   │
   ▼
Rasterization
(raster module)
   │
   ▼
Fragment Operations
(write_fragment)
   │
   ▼
Framebuffer Write

5. 모듈 의존 관계​

렌더링 모듈 간 의존 관계는 다음과 같다.

common
   │
   ▼
framebuffer
   │
   ▼
pipeline
   │
   ▼
pipeline/raster
   │
   ▼
device

설명

모듈의존성
pipelinecommon, framebuffer
rasterpipeline, framebuffer
devicepipeline, raster

6. 테스트 구조​

각 모듈은 독립적인 테스트 실행을 지원한다.

현재 테스트

grender_cpu_smoke
grender_cpu_raster_pipeline

테스트 목적

테스트목적
smoke모듈 기본 동작 확인
raster_pipelinerasterization 동작 검증

7. 아키텍처 특징​

본 렌더링 아키텍처는 다음 특징을 가진다.

모듈 분리​

각 렌더링 단계는 독립된 모듈로 분리된다.

테스트 가능 구조​

모듈 단위 테스트 실행이 가능하다.

CPU 기반 파이프라인​

GPU API 의존 없이 CPU에서 렌더링 수행.

엔진 인터페이스 분리​

grender 인터페이스와 CPU 구현이 분리되어 있다.

8. 요약​

grender_cpu 렌더링 시스템은 다음 계층 구조를 가진다.

Common Types
      │
Framebuffer
      │
Pipeline
      │
Rasterization
      │
Render Device

이 구조는 CPU 기반 렌더링 파이프라인을 모듈화된 형태로 구현한다.