[OpenGL Tutorial] Transparent by The Blending

사용자 삽입 이미지이 장은 OpenGL의 Blend 기능을 이용하여 투명한 물체를 만들어 보는 것을 예로써 Blend를 설명하고 한다.

OpenGL에서 대부분의 특수효과는 Blending를 이용한다. 블랜딩은 이미 화면상에 그려진 픽셀의 색과 이제 바로 같은 위치에 그려질 픽셀의 색의 조합하는 방식이다. 어떤식으로 색상을 조합하는 지는 알파값과 블랜딩 함수에 의해 정해진다. 알파값이란 보통 색상을 지정할때 4가지 구성요소중 마지막 네번째 값이다. 지금까지 색상을 지정하는 방식으로 GL_RGB를 사용했었는데 여기에는 알파값이 없다. 알파값의 추가를 위해 GL_RGBA를 사용할수있다. 그리고 알파값을 포함한 색상을 지정하기 위해 glColor3f 대신 glColor4f를 사용할 수 있다.

대부분의 사람들은 알파값을 물체의 불투명 정도라고 생각한다. 알파값 0.0은 완전한 투명이고 1.0은 완전이 불투명하다.

블랜딩 공식
(Rs Sr + Rd Dr , Gs Sg + Gd Dg , Bs Sb + Bd Db , As Sa + Ad Da)

OpenGL은 두픽셀간의 블랜딩 결과를 계산하기 위해 위의 공식을 이용한다. s와 d의 꼬리 글자는 원본(Source)와 대상(Destination) 픽셀을 나타낸다. S와 D 요소는 블랜딩 요소이다. 이러한 값들이 어떤 방식으로 블랜딩할것인지를 지정한다. 또한 r, g, b, a의 첨자는 색의 3요소(빨강, 초록, 파랑)과 알파값이다. S와 D의 일반적인 값으로는 S에 대해서는 (As, As, As, As) (줄여 말하면, 원본 알파값)이며 D에 대해서는 (1, 1, 1, 1) – (As, As, As, As) (줄여 말하면, 1 – 원본 알파값)이다. 이것은 다음과 같은 블랜딩 공식을 만들어 낸다.

( Rs As + Rd (1 – As), Gs As + Gd (1 – As), Bs As + Bs (1 – As), As As + Ad (1 – As) )

이 공식은 투명/반투명 효과를 낼수 있다.

우리는 다른 것들과 마찬가지로 블랜딩을 사용할 수 있다. 물체를 투명하게 그릴때는 Depth Buffer 사용을 막는다. 어떤 물체의 앞에 투명한 물체를 그릴때 투명한 물체를 통해서 그 뒤의 그 물체가 보여야하기 때문이다.

자 이제 블랜딩에 대한 수학적, 개론적인 설명을 접고 실제로 프로그래밍 예를 통해 블랜딩을 접해보자. 사용할 소스는 6장에서 만든 코드를 이용하기로 한다.

우리가 원하는 결과는 투명한 정육면체(?), 바로 이것이다. 실제 결과를 미리 보인다. 아래를 보라.

사용자 삽입 이미지

6장에서 보았던 것과 같은 내용인데 차이점은 정육면체의 면이 투명해서 반대쪽 면까지도 보인다는 것이다. 텍스쳐 맵핑 소스를 보다 그럴싸한 것으로 변경해서 다시 실행해 보면 또 다른 멋진 결과가 나온다. 직접 해보기 바란다.

이제 코드에 대해서 알아보자.

먼저 블랜딩을 위해서 초기화 시켜줘야 할 것들에 대해서 알아보자. 우리가 잘알고 있듯이 초기화는 InitGL 함수에서 해준다. 기존의 소스 코드에서 삭제되고 추가거나 변경될 코드를 설명하자면 먼저 glEnable(GL_CULL_FACE)를 삭제한다. 왜냐하면 이 코드는 면의 앞면에 대해서만 그리고 뒷면을 그리지 않게 하는 코드인데 그렇게 하면 투명한 면을 통해서 그 뒷면이 보이지 않기 때문이다. 그리고 glEnable(GL_DEPTH_TEST)를 glDisable(GL_DEPTH_TEST)로 변경한다. 이유는 앞서 설명했던 바와 같다. 그리고 물체의 재질에 대해 설정해 주는 모든 코드를 삭제한다. 사실 텍스쳐 맵핑을 입힌 물체는 더 이상 재질이 필요없을 뿐더러 블랜딩 효과에서는 재질의 성질이 블랜딩 효과를 방해함으로써 둔탁한 느낌의 결과를 얻을수밖에 없다. 재질에 관계되는 코드들을 제거한다. 제거할 코드는 다음 InitGL 함수의 전체 구현 소스를 보이겠다. 그리고 가장 중요한 블랜딩 기능을 사용하는 것을 지정하고 블랜딩 함수를 지정하는 코드이다.그 두 코드는 다음과 같다.

첫번째는 블랜딩 함수를 지정해 주는 코드이다. 첫번째 인자인 GL_SRC_ALPHA는 원본 픽셀에 대한 블랜딩 계수를 계산하는 방식인데 원본칼라를 원본 알파값으로 곱하는 것이다. 그리고 두번째 인자는 대상 픽셀에 대한 블랜딩 계수를 계산하는 방식인데 그냥 대상 칼라를 사용한다는 것이다. 즉 블랜딩 계수는 1이 되겠다. 최종적으로 이렇게 처리된 두 픽셀값이 합해져서 최종 픽셀값으로 처리되어 화면상에 나타나게 된다.


여기까지가 블랜딩을 이용한 투명한 물체를 생성하는 초기화 코드이다. 아래에 전체 코드를 기록하니 참고바란다. 노랜색 부분이 변경된 부분이다.

자 이제 실제 물체를 그려주는 코드를 살펴보자. 변경된 부분은 단 한줄이다. 즉 색상을 지정할때 알파값을 추가하는 것이다. 아래는 glDrawScene 함수의 일부분이다.

위의 노란색 코드가 유일한 변경 코드인데 알파값으로 0.2를 주었다. 이것은 투명도가 80%를 나타내는 수치이다.

이것으로 블랜딩을 이용한 투명한 객체를 만들어 보는 것을 마친다. 재미 삼아 다른 텍스쳐 맵핑 소스에 대한 그림 파일만을 바꿔서 실행본 결과를 아래에 제시한다. 보기 바란다.
사용자 삽입 이미지

[OpenGL Tutorial] Using the Quadrics

사용자 삽입 이미지Quadrics가 무엇인지 부터 알아야 하겠다. Quadrics은 공간상에 기하학적인 모양을 생성하는 것이다. 여기서 말하는 기하학적 모양이란 원뿔, 원통, 원판, 구 등을 말한다. 즉 Quadrics를 사용하여 쉽고 간단하게 위에서 언급한 물체를 생성할 수 있다. 그렇다면 이제 Quadrics를 사용하여 물체를 만들고 시연해보자 !!

먼저 Quadrics를 이용하여 물체를 만들기 전에 Quadrics를 생성하여야 한다. Quadrics는 속성을 가지고 있는데, 그 속성이란 그리고자 하는 것, 그리고자 하는 것의 위치(원점)과 값(반지름 등등), 광원 모드, 텍스쳐 모드, 그리고 그리는 도중에 에러가 발생할 경우 호출할 CallBack 함수들을 말한다. Quadrics를 생성하는 방법은 쉽다. 제공되는 Factory(생성) 함수가 있으니 말이다.

생성은 위의 코드가 전부이다. 간단하다. 나중에 생성된 Quadric객체의 인스턴스 변수인 obj를 이용하여 물체를 그리는데 사용되는 함수는 gluCylinder, gluDisk, gluSphere가 있고 미래에 더 추가될 것이다. 이 함수들은 첫번째 인자로 Quadric 객체를 요구하고 각 함수에 따라 실린더 모양을 그릴것인지 디스크 모양을 그릴것인지 구 모양을 그릴 것인지를 지정하는 것이다. 그렇다면 정작 그릴 물체에 대한 속성은 어떻게 설정하는 것인가? 예를 들어서 물체를 Wire Frame 형태로 그릴것인지 Solid 형태로 그릴것인지의 결정은 어떻게 하는가? 또한 Solid 형태로 그린다면 물체의 면을 Flat형태로 그릴것인지 Smooth하게 그릴것인지의 결정은 어떻게 하는가? 법선벡터의 방향을 바깓쪽으로 할것인지 안쪽으로 할것인지의 결정은 어떻게 하는가? 그리고 나중에 Quadric로 생성한 객체에 대해 텍스쳐 맵핑을 할경우 텍스쳐 맵 좌표를 자동으로 생성시키게 할것인가 아니면 않할것인가의 지정은 어떻게 하는가? 이 많은 질문에 대한 답은 아래와 같다.

일단 Quadric 객체가 생성되면 다음의 함수를 통해서 그 속성을 설정할수있다.

1. void gluQuadricDrawStyle(GLUquadricObj *obj, GLenum drawStyle)

이 함수의 첫번째인자는 속성을 설정할 Quadric에 대한 인스턴스 변수에 대한 포인터가 오며 두번째 변수에 올수있는 값은 GLU_FILL, GLU_LINE, GLU_SILHOUETTE, GLU_POINT가 온다. Wire Frame 형태를 원한다면 GLU_LINE가 필요하고 Soild 형태를 원한다면 GUL_FILL이 그리고 단지 점만으로 그리기를 원한다면 GLU_POINT가 온다. GLU_SILHOUETTE는 선으로 외부 모서리만을 그리게 된다.

2. void gluQuadricNormals(GLUquadricObj *obj, GLenum normals)

위의 함수는 법선벡터를 제어하는데 사용되는데 법선 벡터에의해서 빛에 대한 영향이 결정된다는 것은 지난 “빛”에 대한 장에서 충분히 설명했다. 이 함수의 첫번째 인자는 역시 Quadric의 인스턴스 변수에 대한 포인터를 갖고 두번째 인자에 올수있는 인자의 값에는 GLU_NONE, GLU_FLAT, GLU_SMOOTH가 온다. GLU_NONE는 법선벡터를 생성하지 않는데 이렇게 되면 빛에 대해서 아무런 효과를 얻을 수 없다. GLU_FLAT는 면이 깍인것처럼 보이도록 법선벡터를 생성하고 GL_SMOOTH는 면이 부드럽게 보이도록 즉, 물체의 모서리를 부드럽게 보이게 법선 벡터를 생성한다.

3. void gluQuadricOrientation(GLUquadricObj *obj, GLenum orientation)

이 함수는 법선벡터의 방향을 지정하기 위해 사용된다. 첫번째 인자는 Quadric의 인스턴스 변수에 대한 포인터를 갖고 두번째 인자가 갖을 수 있는 값에는 GLU_OUTSIDE와 GLU_INSIDE가 온다. GLU_OUTSIDE는 법선벡터를 물체에 대해서 바깓쪽으로 법선벡터의 방향을 지정하고 GLU_INSIDE는 법선벡터를 물체에 대해서 안쪽으로 방향을 지정하도록 생성한다.

4. void gluQuadricTexture(GLUquadricObj *obj, GLboolean textureCoords)

이 함수는 텍스쳐 맵핑 좌표를 생성할 것인지 않할 것인지를 지정하는 것이다. 첫번째 인자는 Quadric의 인스턴스 변수에 대한 포인터를 갖고 두번째 인자가 갖을 수 있는 값에는 GL_TRUE와 GL_FALSE이다. GL_TRUE로 할경우 텍스쳐 맵핑 좌표를 생성하며 GL_FALSE는 텍스쳐 맵핑 좌표를 생성하지 않는다.

자 이렇게 해서 Quadric에 대한 속성을 설정하는 함수에 대한 소개를 마치고 이제 본격적으로 우리가 필요로하는 물체를 그려보는 것에 대해서 알아보자!!

사용할 기본 소스는 1장의 소스에서 시작한다.

먼저 Quadric 객체를 생성하기 위한 변수를 하나 선언하자. 코드 전체에서 이 변수를 참조하므로 전역 변수를 선언하는 곳에 선언한다.

이제 Quadric를 생성해야 한다. OpenGL을 초기화 시키는 부분인 InitGL 함수부에서 끝부분쯤에 다음의 코드를 추가한다.

<1>번 코드는 실제적으로 Quadric 객체를 생성시키는 코드이다.

<2>번 코드는 Solid 형태로 물체를 그린다는 것이고 <3>번은 면에 대해서 부드럽게 그린다는 것이고 <4>번은 법선벡터의 방향을 물체에 대해서 바깓쪽으로 향하도록 법선벡터를 생성하라는 의미이다. <5>번은 텍스쳐 맵을 적용하지 않을 것으므로 텍스쳐 맵핑 좌표를 생성하지 말라는 의미이다.

<5>~<8>번은 빛을 활성화시키고 칼라 추적 기능을 이용해서 물체의 재질을 설정하라고 지시한다. 참고로 LIGHT0는 별도로 설정하지 않아도 기본적으로 그래픽 카드에서 값이 설정되어 있는 빛이다. 필자의 그래픽 카드(G400)에서는 휼룡하게 작동했다.

자! 이렇게 해서 Quadric 객체를 생성했고 그 속성을 설정했으며 나머지 빛과 재질에 대한 설정 또한 끝냈다.

그렇다면 무언가를 생성했으니 나중에 필요치 않으면 메모리에서 제거해야 하는 것은 프로그래머에 대한 불문율이다. Quadric 객체를 제거하는 방법은 무언인가? 실제적으로 제거하는 코드의 위치는 WinMain 함수의 끝부분쯤에 위치한다. 아래와 같다.

이제 실제적으로 Quadirc객체를 이용하여 물체를 그리는 작업만 남았다. 그리는 작업은 DrawGLScene 함수에 위치한다. 다음은 그 함수에 대한 코드 전체이다.

새롭게 추가된 코드는 노란색으로 나타냈다. 실제 중요한 Quadric 객체를 그리는 코드에 대해서만 설명하도록 한다. 나머지 부분은 지난장에서 이미 다루었던 내용이므로 해당 장들을 참고하기 바란다.

<1>번 코드에서는 gluCylinder 함수를 사용했는데 첫번째 인자는 Quadric의 인스턴스 변수에 대한 포인터가 온다. 두번째 인자는 실린더의 밑부분의 반지름 크기이고 세번째는 실린더의 윗부분의 반지름 크기이다. 네번째는 실린더의 길이를 지정하는 것이고 다섯번째는 Slice의 수를 여섯번째는 Stack의 수를 나타낸다. Slice를 높일수록 실린더의 모양이 보다 부드러워진다. WireFrame 모드로 설정해서 그려본다면 분명하게 그 내용을 파악할수있다. 실린더의 윗부분과 아랫부분은 뚫려있다.

<2>번 코드는 gluDisk를 사용하는데 첫번째 인자는 Quadric의 인스턴스 변수에 대한 포인터가 온다. 두번째는 디스크의 안쪽 뚤린 원에 대한 반지름이고 세번째는 디스크의 바깓쪽에 대한 반지름이다. 네번째는 Slice의 갯수이고 다섯번째는 loop의 갯수이다.

<3>번 코드는 gluSphere인데 첫번째 인자는 Quadric의 인스턴스 변수에 대한 포인터가 온다. 두번째는 구의 반지름값이고 세번째는 slice의 갯수이고 네번째는 stacks의 갯수가 온다.

자, 이제 실행하는 것만 남았다. 아래는 그 실행 결과이다

사용자 삽입 이미지