[HCI] Graphics & OpenGL 3

GLSL

• GLSL : Shader 프로그래밍을 위한 C 기반의 언어

#version version_number    // Open GL 버전
in type in_variable_name;
in type in_variable_name;  // 셰이더에 들어오는 입력 변수 
out type out_variable_name; // 셰이더가 처리한 뒤 내보내는 출력 변수
uniform type uniform_name;  // 모든 vertex에 대해 동일하게 사용되는 전역 변수

void main() {
    out_variable_name = weird_stuff_we_processed;
}

 

GLSL data types

대부분의 C 데이터 타입 + Vector, matrix 데이터 타입 지원

• Vectors
  • 2,3,4개의 구성요소를 지니는 컨테이너
    • vecn : n개의 실수(float) 성분을 지니는 기본 벡터
    • bvecn : n개의 bool 성분을 지니는 벡터
    • ivecn : n개의 정수 성분을 지니는 벡터
    • uvecn : n개의 unsigned int 성분을 지니는 벡터
    • dvecn : n개의 double 성분을 지니는 벡터

 

Combination of Components

• Swizzling : 벡터의 성분(component)을 조합

vec2 someVec; //someVec : (x,y)
vec4 differentVec = someVec.xyxx; //(x,y,x,x)
vec3 anotherVec = differentVec.zyw; //(x,y,x)
vec4 otherVec = someVec.xxxx + anotherVec.yxzy; //(x,x,x,x) + (y,x,x,y)

 

Shader Inputs and Outputs

• in : 입력 변수
• out : 출력 변수

Vertex shader은 초기 데이터를 외부에서 입력받아야됨

• Vertex shader의 입력 변수 구분

layout (location = 0) in vec3 aPos; //입력변수 위치
layout (location = 1) in vec3 aColor;

glVertexAttribPointer(0, ..... ); 
glEnableVertexAttribArray(0); //구분번호 0을 layout에 넘긴다 ⇒ 해당 VAO 바인딩

glVertexAttribPointer 첫 번째 매개변수 : 어떤 버텍스 속성을 지정할 것인지를 나타내는 인덱스

 

Sending Data between Shaders

• Vertex shader

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
out vec4 vertexColor;
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
vectorColor = vec4(0.5, 0.0, 0.0, 1.0);
}

 

• Fragment shader

#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec4 vertexColor; //이전 스테이지에서의 출력형식, 이름과 동일
void main() 
{
FragColor = vertexColor;
}

vertex shader처럼 초기 데이터를 외부로부터 받는게 아니라면, 이전 셰이더의 출력 변수가 그 다음 스테이지 셰이더의 입력 변수로 그대로 들어간다

 

Uniform 변수

• 모든 vertex에 동일한 변수값을 전달할 때 사용
• 전역변수 속성. 모든 스테이지의 shader에서 접근 가능

#version 330 core
out vec4 FragColor;
uniform vec4 ourColor;
void main() {
    FragColor = ourColor; //출력값을 uniform 전역변수 ourColor로부터 
}

 

Uniform 변수값 전달

• int glGetUniformLocation(shaderProgram, uniform 변수 이름)

셰이더 프로그램내에서의 uniform 변수 위치를 int형으로 리턴

Uniform 변수값 지정. int, float 등에 따라 uniform vector, matrix 값 지정할 수 있다

glUniformf()  // float(실수값) 설정
glUniformi()  // int(정수값) 설정
glUniformui() // unsigned int 설정
glUniform3f() // float 3개 값 설정
glUniform4f() // float 4개 값 설정
glUniformfv() // float vector/array 값 설정

 

while (!glfwWindowShouldClose(pWindow)) {
processInput(pWindow);
glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); //background color
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glUseProgram(shaderProgram);
float timeValue = glfwGetTime();
float greenValue = sin(timeValue) / 2.0f + 0.5f;
int vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");
// glUniform4f(uniform변수 위치값, 실수값1, 실수값2, 실수값3, 실수값4) 
// 시간에 따라서 녹색이 바뀌도록 색상을 4차원 float 벡터로 shader에 전달
glUniform4f(vertexColorLocation, 0.0f, greenValue, 0.0f, 1.0f);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
glfwSwapBuffers(pWindow);
glfwPollEvents();

#version 330 core
out vec4 FragColor;
uniform vec4 ourColor;
void main() 
{
FragColor = ourColor;
}

 

Using Shader Class

지금까지는 main.cpp안에 shader program을 하드코딩해서 사용

외부 소스코드에서 코딩하고, 그 소스코드를 include하는 방식으로

#include <Shader.h>

int main(int argc, char** argv){
:
//vertex shader 파일이름, fragment shader 파일이름
Shader ourShader("3.3.shader.vs", "3.3.shader.fs"); 
while (!glfwWindowShouldClose(pWindow)) {
:
ourShader.use(); //glUseProgram(shaderProgram);   glUseProgram(..) 대체
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
:
}