[태그:] Shader

GLSL을 위한 OpenGL 설정 – OpenGL에서 Shaders로의 통신
원문 : http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?oglvariables

OpenGL 어플리케이션은 쉐이더와 통신할 수 있는 몇가지 방법을 가지고 있다. Note that this is a one way communication through, since the only output from a shader is to render to some targets, usually the color and depth buffers.

쉐이더는 OpenGL 상태의 일부에 접근할 수 있으므로, 어플리케이션이 OpenGL 상태의 일부를 변경하면, 쉐이더에서 이 변경된 상태를 접근할 수 있음으로 해서 효과적으로 통신을 할 수 있게 된다. 그래서 만약에 어플리케이션이 쉐이더에게 빛의 색을 전달한다고 할때,  고정기능에서 정상적으로 했던 것처럼  쉐이더는 OpenGL의 상태를 쉽게 변경할 수 있다.

그러나, OpenGL 상태의 사용이 쉐이더에 대한 값을 설정하는 항상 가장 직관적인 방법은 아니다. 예를들어서, 에니메이션의 수행 초과 시간을 전달해주는 변수를 요구하는 쉐이더가 있다고 해보자. 이런 예에서 사용할 목적에 적당한 OpenGL 상태 변수가 없다. 사실, 사용하지 않는 빛과 연관된 상태 변수를 이런 목적으로도 사용할 수 있으나, 매우 직관적이지 못하다.

다행히, GLSL은 쉐이더와 OpenGL 어플리케이션과의 통신을 위한 변수를 사용자가 정의할 수 있다. 변수에 적당한 이름, 위의 예에 적당한 ‘timeElapsed’이라는 이름을 붙이고 계속 사용할 수 있다.

GLSL은 2가지 종류의 변수 평가자를 가지고 있다. (이후의 섹션에서 더 많은 평가자를 소개할 것이다)

• Uniform
• Attribute

쉐이더 안에서 정의된, 위의 평가자에 대한 변수는 읽기 전용이다. 이후의 섹션에서는 이런 변수를 언제 사용하고 어떻게 사용하는지에 대해서 자세히 살펴보겠다.

변수를 쉐이더에게 전달하는 또다른 방법이 있는데. 바로 텍스쳐를 이용하는 것이다. 텍스쳐는 반드시 이미지를 표현해야만 하는 것은 아니다. 텍스쳐는 데이터의 배열로써 해석될 수 있다. 사실, 텍스쳐 데이터가 설사 이미지라도 할지라도, 쉐이더를 사용하는 여러분이 텍스쳐 데이터를 어떻게 해석할 것인지 결정할 수 있다. 이런 용도로써의 텍스쳐의 사용은 이 섹션의 영역을 벗어나므로 설명하지는 않겠다.

GLSL을 위한 OpenGL 설정 – 청소
원문 : http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?oglcleanup

이전 섹션에서는, 프로그램에 쉐이더를 붙이는 함수를 보였다. 이제 이렇게 붙인 쉐이더를 프로그램에서 때어내는 함수에 대해서 알아보자. (OpenGL 2.0 형태)

void glDetachShader(GLuint program, GLuint shader);
Parameter:
program – 쉐이더를 떼어낼 프로그램 핸들
shader – 떼어낼 쉐이더 핸들

이에 대한 ARB 확장 형태는 다음과 같다.

void glDetachObjectARB(GLhandleARB program, GLhandleARB shader);
Parameter:
program – 쉐이더를 떼어낼 프로그램 핸들
shader – 떼어낼 쉐이더 핸들

쉐이더 삭제는 프로그램에서 떼어내야만 가능하며, 쉐이더 삭제와 프로그램 삭제에 대한 OpenGL 2.0 함수는 다음과 같다.

void glDeleteShader(GLuint id);
void glDeleteProgram(GLuid id);
Parameter:
id – 삭제할 프로그램 또는 쉐이더의 핸들

쉐이더가 프로그램에 붙여져 있을 경우, 위의 함수를 사용해 삭제를 시도해도 실제로 삭제되지 않고 단지 지워졌다고 표시만된다.  쉐이더의 실제 삭제는 프로그램에서 해당 쉐이더가 떼어지면 진짜로 삭제가 된다. 참고로 쉐이더는 하나의 프로그램에만 붙을 수 있는게 아니고 여러개에 붙을 수 있으며, 쉐이더를 삭제하기 위해서는 붙은 모든 프로그램으로부터 떼어내야 한다.

GLSL을 위한 OpenGL 설정 – InfoLog를 통한 디버깅
원문: http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?oglinfo

쉐이더 디버깅은 어렵다. 아직 printf와 같은 출력문도 없고 앞으로도 없을 것이다. 하지만 향후 개발툴에서 쉐이더 디버깅을 위한 기능을 제공할지 모르겠다. 쉐이더 코드가 옳바르게 컴파일 되고 링크 되었는지를 검사하기 위한 함수가 있다.

컴파일 단계들에 대한 결과 상태를 얻기 위한 OpenGL 2.0 형태의 함수는 다음과 같다.

void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
Parameters:
object – 쉐이더나 프로그램에 대한 객체 핸들
type – GL_COMPILE_STATUS
param – 반환값으로써 성공이면 GL_TRUE를, 실패면 GL_FALSE

링크 단계에 대한 결과 상태를 얻기 위한 OpenGL 2.0 형태의 함수는 다음과 같다.

void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
Parameters:
object – 쉐이더나 프로그램에 대한 객체 핸들
type – GL_LINK_STATUS
param – 반환값으로써 성공이면 GL_TRUE이고 실패면 GL_FALSE

위의 OpenGL 2.0 형태의 두개의 함수에 대한 ARB 확장 함수는 하나로 대신할 수 있다.

void glGetObjectParameterivARB(GLhandleARB object, GLenum type, int *param);
Parameters:
object – 쉐이더나 프로그램에 대한 핸들
type – GL_OBJECT_LINK_STATUS_ARB 또는 GL_OBJECT_COMPILE_STATUS_ARB
param – 반환값으로써 성공이면 1, 실패면 0

위에서 언급한 함수들의 두번째 인자(type)에 대해 더 많은 옵션이 있지만, 자세한 설명은 여기서 하지 않겠다. 대신 http://developer.3dlabs.com/openGL2/index.htm를 참고하길 바란다.

에러가 발생할 경우 InfoLog를 사용해서 에러에 대한 더 많은 정보를 얻어올 수 있다. 이 로그는 수행한 마지막 연산에 대한 정보를 담고 있는데, 그 내용은 컴파일에 대한 경고나 에러 또는 링크 단계에서에서 발생한 문제들이다. 로그는 소프트웨어에서 실행될 쉐이더에 대해 더 많은 정보를 제공한다. 예를들어서 사용하고자 하는 기능이 하드웨어에서 지원하지 않는다든지, 아무런 문제가 없다든지와 같은 정보이다. 불행이도 InfoLog 메세지에 대한 스펙은 없다. 그래서 각 벤더마다 그 메세지의 내용이 다르다.

특정한 쉐이더나 프로그램에 대한 InfoLog를 얻기 위한 OpenGL 2.0 형태의 함수는 다음과 같다.

void glGetShaderInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);
void glGetProgramInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);
Parameters:
object – 쉐이더나 프로그램에 대한 객체 핸들
maxLen – InfoLog로부터 받을수 있는 문자의 최대 개수
len – 실제 받을 문자의 개수
log – 실제 로그 메세지 문자열

위의 함수에 대한 ARB 확장 형태는 다음과 같이 하나의 함수로 대신할 수 있다.

void glGetInfoLogARB(GLhandleARB object, int maxLen, int *len, char *log);
Parameters:
object – 쉐이더나 프로그램 객체에 대한 핸들
maxLen – InfoLog로부터 받을 수 있는 문자열의 최대 길이
len – 실제 받을 문자열의 길이
log – 실제 로그 메세지 문자열

InfoLog를 통해 얻을 정보의 정확한 길이를 알아야할 필요가 있는데, 얻는 방법은 아래의 함수와 같다. (OpenGL 2.0 형태)

void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
Parameter:
object – 쉐이더나 프로그램 객체에 대한 핸들
type – GL_INFO_LOG_LENGTH
param – 반환값으로써 InfoLog의 길이

위의 함수에 대한 ARB 확장은 아래와 같다.

void glGetObjectParameterivARB(GLhandleARB object, GLenum type, int *param);
Parameters:
object – 쉐이더나 프로그램에 대한 핸들
type – GL_OBJECT_INFO_LOG_LENGTH_ARB
param – 반환값으로써 InfoLog의 길이

다음 함수는 OpenGL 2.0에서 InfoLog의 내용을 출력하는 예이다.

void printShaderInfoLog(GLuint obj)
{
  int infologLength = 0;
  int charsWritten  = 0;
  char *infoLog;

  glGetShaderiv(obj, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infologLength);

  if (infologLength > 0)
  {
       infoLog = (char *)malloc(infologLength);
       glGetShaderInfoLog(obj, infologLength, &charsWritten, infoLog);
       printf("%s\n",infoLog);
       free(infoLog);
  }
}

void printProgramInfoLog(GLuint obj)
{
  int infologLength = 0;
  int charsWritten  = 0;
  char *infoLog;

  glGetProgramiv(obj, GL_INFO_LOG_LENGTH,&infologLength);

  if (infologLength > 0)
  {
       infoLog = (char *)malloc(infologLength);
       glGetProgramInfoLog(obj, infologLength, &charsWritten, infoLog);
       printf("%s\n",infoLog);
       free(infoLog);
  }
}

ARB 확장 형태는 아래와 같다.

void printInfoLog(GLhandleARB obj)
{
    int infologLength = 0;
    int charsWritten = 0;
    char *infoLog;

    glGetObjectParameterivARB(obj, 
        GL_OBJECT_INFO_LOG_LENGTH_ARB, &infologLength);

    if(infologLength > 0)
    {
        info = (char *)malloc(infologLength);
        glGetInfoLogARB(obj,infologLength, &charsWritten, infoLog);
        printf("%s\n", infoLog);
        free(infoLog);
    }
}

GLSL을 위한 OpenGL 설정 – 예제
원본 : http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/index.php?oglexample1

다음 코드는 이전 섹션에서 설명했던 모든 단계를 포함하고 있다. p, f, v는 OpenGL 2.0 문법으로는 GLuint 타입이고 ARB 확장 문법으로는 GLhandleARB 타입인 전역변수이다.

OpenGL 2.0 문법은 다음과 같다.

void setShaders() {
    char *vs,*fs;
	
    v = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    f = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);	
	
    vs = textFileRead("toon.vert");
    fs = textFileRead("toon.frag");
	
    const char * vv = vs;
    const char * ff = fs;
	
    glShaderSource(v, 1, &vv, NULL);
    glShaderSource(f, 1, &ff, NULL);
	
    free(vs);
    free(fs);
	
    glCompileShader(v);
    glCompileShader(f);
	
    p = glCreateProgram();
		
    glAttachShader(p,v);
    glAttachShader(p,f);
	
    glLinkProgram(p);
    glUseProgram(p);
}

ARB 확장 문법은 다음과 같다.

void setShaders() {
    char *vs,*fs;
	
    v = glCreateShaderObjectARB(GL_VERTEX_SHADER_ARB);
    f = glCreateShaderObjectARB(GL_FRAGMENT_SHADER_ARB);	
	
    vs = textFileRead("toon.vert");
    fs = textFileRead("toon.frag");
	
    const char * vv = vs;
    const char * ff = fs;
	
    glShaderSourceARB(v, 1, &vv,NULL);
    glShaderSourceARB(f, 1, &ff,NULL);
	
    free(vs);
    free(fs);
	
    glCompileShaderARB(v);
    glCompileShaderARB(f);
	
    p = glCreateProgramObjectARB();
		
    glAttachObjectARB(p,v);
    glAttachObjectARB(p,f);
	
    glLinkProgramARB(p);
    glUseProgramObjectARB(p);
}

OpenGL 2.0의 형태와 ARB 확장 형태에 대한 GLUT를 사용한 완전한 예제는 다음을 통해 다운로드하길 바란다.

위의 코드는 2개의 간단한 쉐이더 코드와 text 파일을 읽는 함수가 포함되어져 있다. 참고로 위의 코드를 실행하면 그 결과는 다음과 같다.

네, 툰 쉐이딩이로군요~ 약간 어슬픈 느낌이긴 하지만 말입니다.