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GLSL을 위한 OpenGL 설정 – 프로그램 만들기
원문 : http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?oglprogram

다음 그림은 쉐이더 프로그램을 준비하고 실행해가는데 필요한 함수 호출 단계이다.

첫번째 단계(glCreateProgram)는 프로그램(쉐이더에 대한) 컨테이너를 위한 객체를 생성이다. 이 함수는 컨테이너에 대한 핸들을 반환한다. OpenGL 2.0 문법은 아래와 같다.

GLuint glCreateProgram(void);

ARB 확장 형태의 문법은 아래와 같다.

GLhandleARB glCreateProgramObjectARB(void);

원하는 만큼의 프로그램 컨테이너를 생성할 수 있다. 렌더링 시에 원하는 쉐이더 프로그램으로 번갈아가며 교체할 수 있고, OpenGL에서 기본적으로 제공하는 고정기능(Fixed Functionality)으로 돌아갈 수도 있다. 예를들어서, 반사 쉐이더를 이용해 주전자를 그리고, 동시에 직육면체 큐브는 OpenGL의 원래 기능인, 고정기능으로 그릴 수 있다.

다음 단계는 이전 섹션에서 생성한 쉐이더를 프로그램 컨테이너에 붙이는 glAttachShader이다. 쉐이더는 이 시점에서 컴파일될 필요가 없고, 이 단계까지는 쉐이더 소스 코드를 가지지 않아도 된다. 쉐이더를 프로그램에 붙어기 위해 필요한 것은 오로지 쉐이더 컨테이너이다.

쉐이더를 프로그램에 붙이기 위한 OpenGL 2.0 함수의 형태는 다음과 같다.

void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);
Parameters:
  Program – 프로그램 컨테이너 핸들
  shader – 프로그램 컨테이너에 붙이고자 하는 쉐이더의 핸들

ARB 확장에 대한 함수 형태는 다음과 같다.

void glAttachObjectARB(GLhandleARB program, GLhandleARB shader);
Parameters:
  Program – 프로그램 컨테이너 핸들
  shader –  프로그램 컨테이너에 붙이고자 하는 쉐이더의 핸들

만약, 프로그램에 버텍스와 프레그먼트 쉐이더 두개를 동시에 붙이고자 할때가 있다. 같은 프로그램에 붙이고자 하는 같은 종류의 많은 쉐이더를 가질 수 있는데, 이것은 마치 C언어로 작성된 프로그램이 많음 모듈을 가질 수 있는 것과 같은 경우이다. C언에서와 마찬가지로 각각의 쉐이더에 대해서 딱 하나의 main 함수를 가질 수 있다.

하나의 쉐이더를 여러개의 프로그램에 붙일 수 있는데, 예를들어서 동일한 버텍스 쉐이더를 여러개의 프로그램에서 사용하는 것이다.

마지막 단계는 프로그램을 링크하는 것이다. 이 단계를 수행하기 위해서 세이더는 이전 섹션에서 설명했던 것처럼 반드시 컴파일 되어져 있어야 한다. 이렇게 컴파일 되어져 있는 쉐이더를 링크해주는 OpenGL 2.0 함수는 다음과 같다.

void glLinkProgram(GLuint program);
Parameters:
  program – 프로그램 컨테이너의 핸들

위의 함수를 ARB 확장 형태로 살펴보면 다음과 같다.

void glLinkProgramARB(GLhandleARB program);
Parameters:
  program – 프로그램 컨테이너의 핸들

링크가 된 후에, 쉐이더의 소스는 수정될 수 있고 프로그램에 영향을 미치지 않고 다시 컴파일 되어 진다.

위의 그림에서 처럼, 프로그램이 링크되어지면 이제 실제로 프로그램은 사용할 수 있게되는데, 이것은 ARB 확장함수인 glUseProgramObjectARB나 OpenGL 2.0인 glUseProgram을 이용한다. 각 프로그램은 핸들에 할당되어져 있고, 하드웨어가 허락하는 한, 우리가 사용하길 원하는 만큼 프로그램을 링크해 놓고 사용할 수 있다.

실제 컴파일되어진 쉐이더 프로그램을 사용하는 OpenGL 2.0 형태의 함수는 다음과 같다.

void glUseProgram(GLuint prog)
Parameters:
  prog – 사용하길 원하는 프로그램의 핸들이며 고정기능으로 복귀할 경우 0

ARB 확장의 형태는 다음과 같다.

void glUseProgramObjectARB(GLhandleARB prog);
Parameters:
  prog – 사용하길 원하는 프로그램의 핸들이며 고정기능으로 복귀할 경우 0

만약 프로그램이 사용중이고, 다시 링크되어진다면, 자동으로 수정된 내용이 사용되도록 설정되므로, 이 함수를 다시 호출할 필요가 없다. 그리고 OpenGL의 고정기능으로 복귀할 경우에 prog 인자에 0(Zero)을 넣고 호출하면 된다.

OpenGL Setup for GLSL- Shader 생성하기
원문 : http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?oglshader

다음 그림은 쉐이더를 생성하는데 필요한 단계를 보이고 있다.
첫번째 단계(glCreateShader)는 쉐이더 컨테이너로써 수행하는 오브젝트를 생성하는 것이다. 이 함수는 컨테이너의 헨들을 반환한다.

이 함수에 대한 OpenGL 2.0 문법은 다음과 같다:

GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);
Parameter:
  shaderType – GL_VERTEX_SHADER  또는  GL_FRAGMENT_SHADER

ARB 확장문법은 다음과 같다.

GLhandleARB glCreateShaderObjectARB(GLenum shaderType);
Parameter:
  shaderType – GL_VERTEX_ARB 또는 GL_FRAGMENT_SHADER_ARB

프로그램에 추가하고자 하는 만큼의 쉐이더를 생성할 수 있지만, remember that there can only be a main function for the set of vertex shaders and one main function for the set of fragment shaders in each single program.

다음 단계(glShaderSource)는 특정한 소스 코드를 추가하는 것이다. 소스 코드는 문자 배열이다.

이 함수에 대한 OpenGL 2.0에 대한 형태는 다음과 같다.

void glShaderSource(GLuint shader, int numOfString. const char** strings, int *lenOfStrings);
Parameters:
  shader – 쉐이더의 핸들
  numOfStrings – 문자 배열의 구성 요소 수
  strings – 문자 배열
  lenOfStrings – 각 문자열의 길이를 가지는 배열 또는 NUL값(문자열들이 NULL로 끝남)

다음은 이 함수에 대한 ARB 확장이다.

void glShaderSourceARB(GLhandleARB shader, int numOfStrings, const char **strings, int *lenOfStrings);
Parameters:
  OpenGL 2.0 형태의 인자 설명과 동일함

최종적으로, 쉐이더는 반드시 컴파일 되어져야 한다. 세번째 단계(glCompileShader)가 쉐이더 코드를 컴파일해주며 OpenGL 2.0에서의 형태는 다음과 같다.

void glCompileShader(GLuint shader);
Parameters:
  shader – 쉐이더의 핸들

다음으로 ARB 확장에 대한 형태는 다음과 같다.

void glCompileShaderARB(GLhandleARB shader);
Parameters:
  shader – 쉐이더의 핸들

OpenGL Setup for GLSL – Overview
원문: http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?ogloverview

GLSL을 위한 OpenGL 설정이라는 이 섹션은  두개의 버텍스 쉐이더와 프레그먼트 쉐이더에 대해 들어봤다고 가정을 하고 진행되며 OpenGL 어플리케이션에서 이 쉐이더들을 사용기 위한 내용이다. 만약 아직까지 직접 쉐이더를 작성해보지 않았다면, 인터넷으로부터 쉐이더를 구할 많은 사이트가 있으니 참고하길 바란다. 참고 사이트는 http://www.3dshaders.com/home/가 있으며 쉐이더 개발을 위한 툴로는  Shader Designer와 RenderMonkey (원문에서는 링크가 깨져있으며 구글에서 검색해서 현재 사용가능한 사이트의 URL을 검색해보길 바란다)가 있고, 이 툴에는 매우 많은 쉐이더 예제가 있다.

OpenGL을 보면, 쉐이더 프로그램을 설정하는 것은 C 프로그램을 작성하는 흐름과 유사하다. 각 쉐이더는 C 모듈과 유사하며 이 모듈은 C언어에서 처럼 개별적으로 컴파일되어져야하고, 또 정확히 C에서처럼 프로그램에 링크되여야 한다.

ARB 확장들과 OpenGL이 이 섹션에서 사용된다. 만약에 OpenGL의 버전이 1.1 이상을 사용해 보지 않았거나 확장이 처음이라면, GLEW를 보길바란다. GLEW는 확장기능과 OpenGL 최신 함수 사용를 바로 사용할 수 있도록 해준다.

만약에 아직 OpenGL 2.0을 지원하지 않는다면, 확장을 이용해야 하는데, 필요한 확장은 아래와 같다.

• GL_ARB_fragment_shader
• GL_ARG vertex_shader

아래는 GLEW를 사용하는 GLUT 프로그램의 간단한 예제인데, 위의 두개의 확장을 사용할 수 있는지 검토하는 코드이다.

#include 
#include ;
	
void main(int argc, char **argv) {
    glutInit(&argc, argv);
		
    ...
	
    glewInit();
    if (GLEW_ARB_vertex_shader && GLEW_ARB_fragment_shader)
        printf("Ready for GLSL\n");
    else {
        printf("Not totally ready :( \n");
        exit(1);
    }
	
    setShaders();
	
    glutMainLoop();
}

OpenGL 2.0이 가능한지 검사하기 위해서 아래와 같은 코드를 사용한다.

#include 
#include 

void main(int argc, char **argv) {

    glutInit(&argc, argv);
		
    ...
	
    glewInit();
    if (glewIsSupported("GL_VERSION_2_0"))
        printf("Ready for OpenGL 2.0\n");
    else {
        printf("OpenGL 2.0 not supported\n");
        exit(1);
    }

    setShaders();
	
    glutMainLoop();
}

아래의 그림은 OpenGL 2.0의 함수로써 나타낸 쉐이더를 생성하는 단계를 나타내고 인데, 언급한 함수의 세부내용은 나중에 자세히 살펴보도록 하겠다.

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.