Getting Started#

OpenGL Specification#

• 각 함수의 결과/출력이 무엇이고, 어떻게 동작하는지 명시
• OpenGL은 Specification(결과/출력/규격)을 준수하는 한 구현 방식 상이
• OpenGL 3.3 명세서

Immediate Mode(Fixed Function Pipeline)#

• 그래픽 처리 과정(파이프라인)의 각 단계가 정의돼있는 상태
• 실제 함수의 작동 방식(연산 방식) 습득엔 한계

Core-profile#

• Immediate Mode 의 기능을 뺀 순수한 OpenGL
• 정해진 기능이 아닌 사용자가 원하는 기능을 구현
• 3D 그래픽스 렌더링의 원리·컴퓨터 그래픽스에 대한 이해

Extensions#

• OpenGL은 하드웨어가 지원하는 한 새로운 최적화 방식, 기술 등을 적용 가능
• 하드웨어가 지원하지 않는다고 하여도 기존의 방식을 사용
• 확장된 기능이 유용한 경우 OpenGL 코어 기능으로 통합

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if(GL_ARB_extension_name){
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    // 하드웨어가 지원하는 새 방식
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}
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else{
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    // 기존의 방식
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}

State Machine#

오토마타 이론에 나오는 DFA 와 같은 기계는 (상태, 입력) → 다음 상태로의 전이가 정의된 모델

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(A state, 'a' input) → B state

OpenGL에서의 State Machine은 Design Pattern, OpenGL의 상태는 여러 설정 변수들의 집합

1
glColor3f() → 일부만 변경

오토마타에서 State는 Machine이 있을 수 있는 State를 말하며, OpenGL Context 는 OpenGL 이라는 Machine의 State를 말한다.
glUseProgram(shaderProgramID) 함수 호출로 사용할 셰이더 프로그램 Context를 변경

오토마타처럼 Input이 들어가면 새로운 State를 출력한다는 개념이 아닌, Input이 들어오면 현재 Context(State)를 변경하거나, 현재 Context(State)를 이용해서 다른 동작을 하는 개념

• Input → Change Context → state-changing
• Input → Use Context → state-using

Objects#

• OpenGL에서의 객체는 OpenGL Context의 하위 집합을 나타내는 상태 변수/설정의 집합
• C언어의 구조체처럼 객체는 데이터(설정값)의 컨테이너 역할

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// create object
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unsigned int objectId = 0;
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glGenObject(1, &objectId); // objectId 를 새로 부여
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// bind/assign object to context
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glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId); // objectId 가 가리키는 객체에 bind
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// set options of object currently bound to GL_WINDOW_TARGET
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glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH,  800); // objectId 가 가리키는 객체의 너비
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glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600); // 높이를 조정
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// set context target back to default
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glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0); // unbind

• 원하는 설정값이 담긴 객체의 ID를 타겟에 바인딩하여 해당 타겟에 대한 후속 작업이 바인딩된 객체의 상태를 즉시 사용
  • A 라는 객체와 B 라는 객체에 서로 다른 설정이 있을 때, A 를 bind 하거나 B 를 bind 하는 식으로 다른 설정의 객체를 불러와 사용 가능

GLFW 초기화 및 설정, winodw 객체 생성#

GLFW 초기화 및 설정

glfwWindowHint(구성하려는 옵션(GLFW_ 접두사가 붙은 열거형 옵션 중 택), 선택한 옵션의 값을 설정);

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glfwInit(); // GLFW 초기화
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glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3); // GLFW 버전 설정 major
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glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3); // GLFW 버전 설정 minor
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glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE); // GLFW 프로파일을 Core-profile 로 설정
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glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

window 객체 생성

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// GLFW 윈도우 생성
2
GLFWwindow *window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
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if (window == NULL) { // 윈도우 생성 실패시
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    std::cout<<"Failed to create GLFW window" << std::endl;
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    glfwTerminate();
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    return -1;
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}
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glfwMakeContextCurrent(window);

GLAD#

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// GLAD 초기화
2
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
3
    std::cout<<"Failed to initialize GLAD"<<std::endl;
4
    return -1;
5
}

Viewport#

glViewport 함수는 -1~1 사이의 값을 좌표계로 변환 (-0.5, 0.5) 는 우리가 설정한 좌표계에서 (200, 450) 으로 매핑

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glViewport(0, 0, 800, 600);

사용자가 창 크기를 변경하는 순간 Viewport도 함께 변경 창 크기가 변경될 때마다 호출되는 콜백 함수를 등록

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void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height); // prototype

GLFWwindow를 받고 새로운 창 크기의 너비, 높이를 인자로 받는 콜백 함수

생성한 콜백 함수를 GLFW에 등록

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glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

사용자 정의 함수를 등록하기 위해 설정할 수 있는 콜백 함수는 window 생성 후 render 루프 시작 전에 등록

Render Loop#

GLFW에 종료가 입력되기 전까지 계속 실행되는 렌더링 루프

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while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
2
    glfwSwapBuffers(window);
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    glfwPollEvents();
4
}

glfwWindowShouldClose 함수는 각 루프 반복 시작 시 GLFW에 종료가 입력됐는지 확인
glfwPollEvents 함수는 이벤트(키보드 입력, 마우스 움직임 등)가 발생했는지 확인, window 상태를 업데이트 후 해당 이벤트 함수(콜백 메서드를 통해 등록 가능)를 호출
glfwSwapBuffers 함수는 이번 렌더링 루프에서 렌더링에 사용된 버퍼를 교체

Double Buffer

문제점

• 단일 버퍼에 어플리케이션이 렌더링 할 경우 이미지에 깜빡임이 발생

원인

• 출력 이미지가 순간적으로 그려지는 것이 아니라 순차적으로 픽셀 단위만큼 그려지기 때문

해결방안

• 프론트 버퍼는 현재 화면에 표시되는 최종 이미지를 출력
• 백 버퍼는 다음에 표시될 이미지 렌더링을 수행
• 백 버퍼의 렌더링이 모두 완료되면, 프론트 버퍼와 백 버퍼를 교체

Terminate & Result#

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glfwTerminate();
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return 0;

리소스를 정리하고 어플리케이션을 종료

실행 결과

Input#

GLFW 입력 제어 기능
키를 입력으로 받는 glfwGetKey 함수 사용

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void processInput(GLFWwindow *window){
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  if(glfwGetKey(window, GLFW_KET_ESCAPE) == GLFW_PRESS){
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    glfwSetWindowShouldClose(window,true);
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  }
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}

ESCAPE 키가 입력 됐는지 확인, 입력되지 않았다면 GLFW_RELEASE 값을 반환
ESCAPE 키를 누른 경우, glfwSetwindowShouldClose 함수를 사용하여 WindowShouldClose 속성을 true 로 설정

Rendering#

모든 렌더링 커맨드를 렌더링 루프 내에 배치

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// render loop
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while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
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    // input
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    processInput(window);
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    // rendering commands here
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    ...
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    // check and call events and swap the buffers
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    glfwPollEvents();
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    glfwSwapBuffers(window);
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}

화면 내 색상 변경
프레임 시작 시 이전 프레임의 결과가 나올 수 있기 때문에 glClear 함수를 사용해 화면의 색상 버퍼를 제거
glClear(지울 버퍼를 지정하기 위한 버퍼 비트 선택);

설정 가능한 버퍼 비트

• GL_COLOR_BUFFER_BIT
• GL_GL_DEPTH_BUFFER_BIT
• GL_STENCIL_BUFFER_BIT

glClearColor 함수를 사용해 버퍼 색상 변경
glClearColor(R,G,B,A);

NOTE

glClearColor 함수는 state-changing(Change Context), 상태 설정 함수
glClear 함수는 state-using(Use Context), 상태 사용 함수