OpenGL Shader – 5

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.

Density(밀도) Analysis

밀도맵에 대해 고민을 본격적으로 해보고 있는데, 먼저 내가 알고 있는 밀도맵이라는 개념은 틀린 것임을 알았다. 밀도맵이 아닌 밀도분석에 의한 결과라고 해야 옳겠다. 밀도맵은 아래처럼 지도의 영역을 통계수치값에 따라 다른 색상으로 구분해 놓은 맵을 말한다.


밀도 분석에 대해 관심을 가지게 된 이유는 이 밀도 분석을 구현해보고자 함이다. 그러기 위해서는 정확히 밀도 분석이라는 것이 무엇인가 부터 정확히 파악해야 어떤식으로 구현을 할지 알 수 있을 것이기 때문이다.

밀도 분석은 어떤 지점의 현상에 대한 측정된 수량(예를들어 인구수)을 지도 전체에 걸쳐 측정된 수량을 재분배를 해주는 것이다. 재분배는 지도를 일정한 간격의 Grid의 Cell의 값으로써 이루어진다. 아래의 그림이 포인트에 대한 밀도분석의 결과를 나타낸 화면이다.


이런 밀도 분석의 목적에 대해서 알아보자. 밀도 분석에 의한 결과를 Density Surface, 즉 밀도폴리곤이라고 하면… 밀도폴리곤은 측정값을 속성으로 하는 포인트나 라인 피쳐가 어디에 집중되었는가를 보여준다. 예를들어서 하나의 포인트가 어떤 마을을 의미하고 그 포인트 속성으로 마을의 전체 주민수를 나타낸다고 해보자. 여기서 우리는 이 주민수 포인트 데이터로부터 지도 전체에 걸친 주민의 분포수를 알고자 하는 것이다. 이 주민의 분포수를 얻는 방법이 바로 밀도 계산인데, 지도 전체에 걸친 인구의 예측 분포를 보여주는 밀도 폴리곤을 생성할 수 있는 것이 바로 밀도 분석, 밀도 계산이다.

여기서 중요한 것은 밀도 폴리곤은 벡터가 아닌 라스터라는 점이다. 밀도 분석에 의해 라스터를 구성하는 각 Cell에 측정된 값들이 계산되어져 입력되는데, 모든 Cell의 값들을 합한값과 입력 데이터로써의 벡터 데이터의 측정값들의 합은 같다.

밀도 분석을 위해 필요한 입력값은 무엇일까? 앞의 설명으로부터 유추가 가능한데.. 한번 정리를 해보면 아래와 같다.

  • 측정값이 들어가 있는 포인트나 폴리라인 벡터 데이터(여기서는 포인트에 관심을 둠)
  • 측값값이 저장된 속성 데이터에 대한 필드명
  • 밀도 분석 방법(Kernel과 Simple 방법이 있음)
  • 검색 반경
  • 셀의 크기

위의 지식을 기반으로 밀도 분석을 구현해 그 결과를 제시해 보겠다.

먼저 입력 데이터는 아래와 같다. 직관적으로 결과를 보이기 위해 하나의 포인트는 1의 값을 갖는다고 했다.

대략 9500개의 포인트를 사용했다. 화면의 가운데 부분에 5000개의 포인트를 밀집 시켰고 이를 중심으로 2000개의 포인트와 2500개의 포인트를 밀집시켰다. 직접 구현한 밀도 분석은 아래와 같다. 처음 이미지는 Simple 방법이고 두번째는 Kernel 방법이다.



Kernel 방법이 훨씬 정확한 결과를 제시하고 있다는 것을 알 수 있다. 아직은 속도나 퀄러티(밀도의 단계가 10단계로 표출되어야하나 그 이하로 표출(위의 경우 9단계)되는 문제가 발생하는 문제가 있다.

기회가 닿는다면 밀도분석에 대한 Simple 방법과 Kernel 방법에 대한 구현 로직에 대해 설명해 보도록 하겠다.

최악의 프로젠테이션 습관, 10가지

노트보며 그대로 읽기
준비한 대본이나 노트를 제 때 참고하는 것은 좋지만 보고 그대로 읽는 것은 발언자와 청취자
사이의 소통을 방해한다. 노트에서 포인트만 집어 노트없이 발표할 수 있도록 계속해서 복습한다. 스티브 잡스애플사 CEO도 프리젠테이션 전 엄청난 노력과 시간을들여 연습하는 것으로 알려졌다.

‘아이-콘택트’ 피하기
청중과 소통하고 신뢰감을 주기 위해 눈과 눈을 맞추는 것은 매우 중요하다. 대부분의 연설자들이 청중을 보는 대신 벽이나 책상, 컴퓨터에 눈을 맞춘다. 그러나 연설하는 시간의 90%이상은 청중과 시선을 마주쳐야 한다. 나머지 시간에 노트와 슬라이드를 적절히 힐끔댈 것.

지저분하고 격식없는 옷차림
도널드 트럼프가 고전적인 수트와 타이 대신 다른 옷을 입는 것을 본 적이 있는가. 그는 심지어 골프 강습때도 백만장자 아니 억만장자처럼 차려입는다. 프리젠테이션 역시 자신의 위치와 문화에 따라 입는 것이 중요하다. 단 청중보다 ‘아주 약간 더 좋게’ 차려입을 것.

정신없는 손동작과 말버릇
손을 안절부절 못한다거나 손에 쥔 물체를 가볍게 흔들고 몸을 앞뒤로 흔드는 것 등은 발언자의
긴장과 초조감, 불안감을 그대로 반영하며 청중들에게 자신감이 없는 것처럼 보이게 한다. 리허설이나 프리젠테이션을 녹화해 이러한 버릇을 미리 잡아야 한다.

가만히 서있기.
지나친 손동작은 좋지 않지만 가만히 서있는 것도 나쁘다. 경직된 모습은 마치 군대의 명력을 기다리는 군인처럼 보여 프리젠테이션을 지루하게 만든다. 적당한 몸짓과 손동작을 이용하고 적절히 걷고 위치를 이동하라. 유명한 프리젠테이션자들의 목소리와 몸동작을 흉내내보는 것도 좋다.

리허설 절대 하지 않기
프리젠테이션에서 제일 안타까운 실수는 지나치게 큰소리나 작은 목소리로 연설하는 것이다.
이는 리허설을 충분히 하지 않았기 때문에 벌어지는 실수다. 존 챔버스 시스코 CEO는 프리젠테이션 전 몇시간씩 꼭 투자해 슬라이드를 넘기는 것부터 청중들 앞에서 어느 순간에 어느 방향으로 걸어다닐지 등 철저한 리허설을 하는 것으로 알려졌다.

슬라이드 그대로 읽기
너무나 많은 내용을 슬라이드에 담아서도 안되고 글자 그대로 또박또박 읽는 것도 좋지 않다. 슬라이드에는 핵심적인 내용을 한 면당 여섯 줄 미만으로 요약하고 이야기나 일화, 예를 적절히
덧붙여 청중에게 설명한다. 슬라이드 읽는 것은 청중도 할 수 있다.

지나치게 긴 프리젠테이션
연구에 따르면 청중들의 집중력은 약 18분 후부터 사라진다. 리더쉽이 요구하는 능력은 긍정적이고 명확하며 간결한 메시지 전달이다. 말하는 시간이 길수록 중요하게 들릴 것이라는 착각을 버려야 한다.

인상적이지 못한 서두
청중들의 관심을 끄느냐 잃느냐는 당신의 프리젠테이션 첫 마디에 달려있다.
가장 좋은 방법은 시작 전 그들이 당신의 발표에 귀 기울여야하는 이유를 밝히는 것이다.

횡설수설한 맺음말
당신이 중간에 아무리 중요한 말을 강조하고 늘어놔봤자 청중들이 자리를 떠나면서 기억하는 것은 당신이 마지막에 던진 말이다. 말한 것을 간략하게 요약하고 청중들이 청중들이 한가지 생각, 요점을 가지고 떠날 수 있도록 한다.

출처: 엠파스 지식, http://kdaq.empas.com/knowhow/view.html?num=180842

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.