OpenGL Shader – 4

프래그먼트 처리기

프래그먼트 처리기는 프래그먼트 쉐이더가 실행되는 곳에 있으며 다음과 같은 연산을 담당한다.

  • 색상 및 픽셀에 대한 텍스쳐 좌표 계산
  • 텍스쳐 적용
  • 안개 계산
  • 픽셀에 대한 조명이 필요할 경우에 노멀 계산

이 처리기에 대한 입력값은 이전 단계에서 계산되어 보간된 값들로써, 버텍스의 위치, 색상, 법선벡터 등이다.

버텍스 쉐이더에서 이러한 값들은 버텍스 하나 하나에 대해서 계산되어진다. 여기서는 프레그먼트의 내부를 다루므로 보간된 값을 필요로 한다.

버텍스 처리기에서 처럼, 프레그먼트 쉐이더를 작성하면 모든 고정 기능은 작성된 프레그먼트 쉐이더가 대신한다. 그래서 안개 기능은 고정 기능을 사용하고 텍스쳐링은 쉐이더를 사용하는 방식은 지원하지 않는다. 프로그래머는 반드시 어플리케이션이 필요로 하는 모든 효과를 코딩해야 한다.

프레그먼트 처리기는 하나의 프레그먼트에 대해서 작동을 한다. 예를 들어서, 하나의 프레그먼트를 처리하고 있을 때 또 다른 프레그먼트는 알 수 없다. 버텍스 쉐이더와 마찬가지로 이 쉐이더도 OpenGL의 상태를 접근할 수 있으므로, OpenGL 어플리케이션에서 지정된 안개의 색상값을 알아 낼 수 있다.

한가지 중요한 점은, 파이프라인 단계에서 이전에 계산되어졌으므로, 프레그먼트 쉐이더는 픽셀의 좌표를 변경할 수 없다는 것이다. 버텍스 처리기에서 모델뷰와 프로젝션 행렬이 버텍스를 변환하는데 사용했다는 것을 다시 상기하기 바란다. The viewport comes into play after that but before the fragment processor. 프레그먼트 쉐이더는 스크린 상에 위치하는 픽셀에 접근할 수 있지만 변경할 수 있는 없다.

프레그먼트 쉐이더는 2개의 출력 옵션을 갖는다.

  • 프레그먼트를 무시하므로 출력은 없음
  • 여러개의 메시를 렌더링할때 gl_FragColor(프레그먼트의 최종 색상)이나 gl_FragData 둘중에 하나를 계산

비록 깊이값이 필요하지 않아도 깊이값이 쓰여질 수 있는데, 이것은 이전 단계에서 이미 깊이값을 계산했기 때문이다.

프레그먼트 쉐이더는 프레임버퍼에 접근할 수 없다. 그래서 만약 블렌딩과 같은 연산은 프레그먼트 쉐이더 연산 이후에 수행되어야 한다.

OpenGL Shader – 3

Vertex Processor

버텍스 프로세서는 버텍스 쉐이더를 실행한다. 버텍스 쉐이더의 입력은 버텍스 데이터로써, 주로 버텍스의 위치, 색, 법선벡터 등으로써 OpenGL 어플리케이션이 보내준다.

다음 OpenGL 코드는 버텍스 프로세서에게 각 버텍스에 대한 색상, 위치 값을 전달해준다.

glBegin(...);
    glColor3f(0.2,0.4,0.6);
    glVertex3f(-1.0,1.0,2.0);

    glColor3f(0.2,0.4,0.8);
    glVertex3f(1.0,-1.0,2.0);
glEnd();

버텍스 쉐이더에서 다음과 같은 일을 할 수 있다.

  • 모델뷰 행렬과 프로젝션 행렬을 이용해서 버텍스의 위치를 이동
  • 노말 벡터의 변환, 그리고 필요하다면 노말 벡터의 정규화
  • 텍스쳐 좌표 생성과 변환
  • 버텍스에 대한 빛 또는 픽셀에 대한 빛 계산
  • 색상 계산

위의 모든 연산을 수행할 필요는 없다. 그러나 일단 버텍스 쉐이더를 만들었다면 버텍스 프로세서의 전체 기능을 버텍스 쉐이더가 대신하며, 따라서 법선 변환을 수행할 수 없고 고정 기능이 텍스쳐 좌표 생성을 수행하도록 할 수 없다. 버텍스 쉐이더가 사용될때 파이프 라인의 이 단계의 필요한 모든 기능을 버텍스 쉐이더가 대신하게 된다.

이전에서 설명했던 것처럼, 버텍스 쉐이더는 버텍스간 연결성 고려에 대한 정보를 가지고 있지 않다. 그러므로 위상 데이터를 필요로 하는 연산은 버텍스 쉐이더에서 수행할 수 없다. 예를들어서, 버텍스 쉐이더가 뒷면 제외를 할 수 없는데, 버텍스 쉐이더는 버텍스 단위 연산이지 버텍스가 이루고 있는 면에 대한 연산을 할 수 없기 때문이다. 면을 알려면 버텍스간의 연결 정보를 알아야 한다. 이러한 연결정보가 바로 위상 데이터의 하나이다. 버텍스 프로세서는 개별적인 버텍스 하나 하나를 처리 하는 순간에 그 하나 이외의 나머지 버텍스를 알지 못한다.

버텍스 쉐이더는 최소한 gl_Position 이라는 변수를 변경해야만 한는데, 이 변수는 보통 모델뷰 행렬과 프로젝션 행렬을 이용한 변환이다.

버텍스 프로세서는 OpenGL 상태에 접근할 수 있어서, 예를 들어 빛을 포함하고 재질을 사용하는 연산을 수행할 수 있다. 또한 텍스쳐에 대한 정보도 접근할 수 있는데 이것은 최신 그래픽 카드에서만 허용한다. 하지만 프레임 버퍼에는 접근할 수 없다.