콘솔 창 Double buffering 구현하기 (C++)

2020. 11. 28

 

Double buffering 이란?

디스플레이는 프레임버퍼라는 픽셀들의 배열로부터 값을 가져와 화면에 그림을 그린다.

문제는 컴퓨터는 순차적으로 작동하기 때문에 프레임버퍼에 한 픽셀씩 값을 전달하게 된다.

비디오 드라이버가 아직 완성되지 않은 프레임버퍼를 화면에 띄우게 되면 다 입력되지 못한 픽셀 값까지 같이

출력하게 되고 그림이 잘려서 나오게 된다. 이를 Tearing 현상이라고 한다.

이를 해결하기 위해 프레임버퍼를 2개 두고 한 프레임버퍼가 완성될 때까지 다른 프레임버퍼를 출력함으로써 완성된 프레임 버퍼만을 출력하게 하는 게 Double buffering이다.

 

 

 

2개의 프레임버퍼를 만든다.

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1번 프레임버퍼를 출력하는 동안 2번 프레임 버퍼를 채운다.

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2번 프레임버퍼가 완성됐으면 2번 프레임버퍼를 출력하고 2번 프레임버퍼를 출력하는 동안 1번 프레임버퍼를 다시 채운다.

 

코드

 

Screen.h

#pragma once

#include <Windows.h>
#include <iostream>

using namespace std;

class Screen
{
public:
	HANDLE mScreenBuffer[2]; //화면 버퍼
	int mCurBufferIndex = 0; //현재 쓰기 중인 버퍼의 인덱스
	CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO info; //버퍼의 크기를 가져오기 위한 info

public:
	Screen() {};
	virtual ~Screen();

	bool Init(); //버퍼를 생성하고 info를 가져오는 함수                                                
	void SetPixel(const wstring& str, const COORD& position); //버퍼에 픽섹값을 입력하는 함수
	bool ChangeScreenBuffer(); //버퍼를 교환하는 함수 
};

 

 

Screen.cpp

 

Init()

bool Screen::Init()
{
	//콘솔버퍼 생성
	mScreenBuffer[0] =
		CreateConsoleScreenBuffer(GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
			0, NULL,
			CONSOLE_TEXTMODE_BUFFER,
			NULL);
	if (mScreenBuffer[0] == INVALID_HANDLE_VALUE) {
		return false;
	}

	mScreenBuffer[1] =
		CreateConsoleScreenBuffer(GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
			0, NULL,
			CONSOLE_TEXTMODE_BUFFER,
			NULL);
	if (mScreenBuffer[1] == INVALID_HANDLE_VALUE) {
		return false;
	}

	//커서 제거
	CONSOLE_CURSOR_INFO cursorInfo = { 1,FALSE };
	if (SetConsoleCursorInfo(mScreenBuffer[0], &cursorInfo) == false) {
		std::wcout << GetLastError();
		return false;
	}
	if (SetConsoleCursorInfo(mScreenBuffer[1], &cursorInfo) == false) {
		return false;
	}

    //버퍼의 크기를 가져오기 위한 info
	if (GetConsoleScreenBufferInfo(mScreenBuffer[0], &info))
		return false;

	return true;
}

 

버퍼를 2개 생성하고 콘솔 창의 깜박이는 커서를 지워준다.

버퍼의 크기를 가져오기 위해 GetConsoleScreenBufferInfo 함수로 버퍼 정보를 가져온다.

 

 

SetPixel()

void Screen::SetPixel(const wstring& str, const COORD& position)
{
	//버퍼의 크기를 벗어나면 버퍼에 쓰지 않는다.
	if (position.X >= 0 && position.X < info.dwSize.X-1
		&& position.Y >= 0 && position.Y < info.dwSize.Y-1)
	{
		//커서 위치 설정
		SetConsoleCursorPosition(mScreenBuffer[mCurBufferIndex], { position.X ,position.Y });

		//유니코드를 출력하기 위해선 WriteConsole함수를 써야함 
		WriteConsole(mScreenBuffer[mCurBufferIndex], str.c_str(), str.size(), NULL, NULL);
	}
}

 

버퍼의 커서를 position 값에 위치시키고 문자열 값을 입력한다.

 

 

ChangeScreenBuffer()

bool Screen::ChangeScreenBuffer()
{
    //쓰기 버퍼를 출력하여 읽기 버퍼로 바꾼다.
	if (SetConsoleActiveScreenBuffer(mScreenBuffer[mCurBufferIndex]) == false)
		return false;

	mCurBufferIndex = !mCurBufferIndex;

	//다음 프레임에 쓸 버퍼를 초기화한다.
	DWORD written;
	FillConsoleOutputCharacterA(
		mScreenBuffer[mCurBufferIndex], ' ', 100*100, { 0,0 }, &written
	);

	return true;
}

 

읽기, 쓰기 버퍼를 바꿔준다.

다음 프레임에 쓸 버퍼는 공백문자로 채워 초기화해준다.

 

~Screen()

Screen::~Screen()
{
	CloseHandle(mScreenBuffer[0]);
	CloseHandle(mScreenBuffer[1]);
}

 

소멸자에서 버퍼를 반환해 준다.

 

main.cpp

#include "Screen.h"

int main()
{
	Screen screen;
	
	wstring pixelStr[7] = { L"██", L"▓▓" ,L"░░", L"  ", L"░░",  L"▓▓",L"██" };

	COORD position = { 0,0 };
	int idx = 0;

	if (screen.Init())
	{
		while (1)
		{
            //render
			for (size_t i = 0; i < 5; i++)
			{				
				for (size_t j = 0; j < 30; j++)
				{
					screen.SetPixel(
						pixelStr[idx % 7],
						{ (position.X - (short)(i+j)) % screen.info.dwSize.X,position.Y+ (short)j }
					);
				}
			}	
			position.X++;
			idx++;
            
            //프레임 마지막에 버퍼를 바꾼다.
			screen.ChangeScreenBuffer();

            //속도조절
			Sleep(50);
		}
	}
}

 

화면이 끊기거나 깜박이지 않고 잘 나오는 걸 볼 수 있다.