Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Graphics: 30. .NET으로 구현하는 OpenGL (4), (5) - Shader [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 11294
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일

(시리즈 글이 8개 있습니다.)
Graphics: 27. .NET으로 구현하는 OpenGL (1) - OpenGL.Net 라이브러리
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11770

Graphics: 28. .NET으로 구현하는 OpenGL (2) - VAO, VBO
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11772

Graphics: 29. .NET으로 구현하는 OpenGL (3) - Index Buffer
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11773

Graphics: 30. .NET으로 구현하는 OpenGL (4), (5) - Shader
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11774

Graphics: 31. .NET으로 구현하는 OpenGL (6) - Texturing
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11775

Graphics: 32. .NET으로 구현하는 OpenGL (7), (8) - Matrices and Uniform Variables, Model, View & Projection Matrices
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11784

Graphics: 33. .NET으로 구현하는 OpenGL (9), (10) - OBJ File Format, Loading 3D Models
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11787

Graphics: 34. .NET으로 구현하는 OpenGL (11) - Per-Pixel Lighting
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11792




.NET으로 구현하는 OpenGL (4), (5) - Shader

아래의 글에 이어,

.NET으로 구현하는 OpenGL (3) - Index Buffer
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11773

4회 강좌는,

OpenGL 3D Game Tutorial 4: Introduction to Shaders
; https://www.youtube.com/watch?v=AyNZG_mqGVE

Shader에 대한 설명을 할 뿐, 딱히 코드의 변경은 없습니다. Shader를 도입한 코드의 변경은 5회 강좌에서 설명합니다.

OpenGL 3D Game Tutorial 5: Coloring using Shaders
; https://youtu.be/4w7lNF8dnYw

소스 코드
; https://www.dropbox.com/sh/qtfhwru70y9sg8b/AAAweVar09wgu9DmmSO8yAf8a?dl=0

Shader를 도입하기 위해, 우선 (ShaderProgram 클래스를 상속한) StaticShader 인스턴스 생성 및 해제 코드와 Shader를 적용할 Model의 렌더링 시 전/후처리를 합니다.

// MainForm.cs

StaticShader _shader;

private void glControl_ContextCreated(object sender, OpenGL.GlControlEventArgs e)
{
    GlControl glControl = (GlControl)sender;
    _displayManager.createDisplay(glControl);

    _loader = new Loader();
    _renderer = new Renderer();
    _shader = new StaticShader();
    _model = _loader.loadToVAO(_vertices, _indices);
}

private void glControl_ContextDestroying(object sender, GlControlEventArgs e)
{
    _loader.CleanUp();
    _shader.CleanUp();
}

private void glControl_Render(object sender, OpenGL.GlControlEventArgs e)
{
    Control senderControl = (Control)sender;
    Gl.Viewport(0, 0, senderControl.ClientSize.Width, senderControl.ClientSize.Height);

    _renderer.Prepare();
    _shader.Start();
    _renderer.Render(_model);
    _shader.Stop();

    _displayManager.updateDisplay();
}

자, 그럼 StaticShader에는 무슨 일을 하느냐? 하면 GLSL 문법의 vertex shader와 fragment shader 파일을,

#version 400 core

in vec3 _position;

out vec3 _colour;

void main(void)
{
    gl_Position  = vec4(_position, 1.0);
    _colour = vec3(_position.x + 0.5, 1.0, _position.y + 0.5);
}

#version 400 core

in vec3 _colour;

out vec4 _out_Color;

void main(void)
{
    _out_Color = vec4(_colour, 1.0);
}

로드해서 런타임 시에 컴파일해 보관하고 있어야 합니다. (아래의 코드는 정형화된 코드 절차이므로 거의 그대로 재사용할 수 있습니다.)

using OpenGL;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;

namespace GameApp
{
    public abstract class ShaderProgram
    {
        uint _programID;
        uint _vertexShaderID;
        uint _fragmentShaderID;

        public ShaderProgram(string vertexFile, string fragmentFile)
        {
            _vertexShaderID = loadShader(vertexFile, ShaderType.VertexShader);
            _fragmentShaderID = loadShader(fragmentFile, ShaderType.FragmentShader);

            _programID = Gl.CreateProgram();
            Gl.AttachShader(_programID, _vertexShaderID);
            Gl.AttachShader(_programID, _fragmentShaderID);

            bindAttributes();

            Gl.LinkProgram(_programID);
            Gl.ValidateProgram(_programID);
        }

        protected abstract void bindAttributes();

        public void Start()
        {
            Gl.UseProgram(_programID);
        }

        public void Stop()
        {
            Gl.UseProgram(0);
        }

        public void CleanUp()
        {
            Stop();
            Gl.DetachShader(_programID, _vertexShaderID);
            Gl.DetachShader(_programID, _fragmentShaderID);
            Gl.DeleteShader(_vertexShaderID);
            Gl.DeleteShader(_fragmentShaderID);
            Gl.DeleteProgram(_programID);
        }

        protected void bindAttribute(uint attribute, string variableName)
        {
            Gl.BindAttribLocation(_programID, attribute, variableName);
        }

        static uint loadShader(string file, ShaderType type)
        {
            string[] codeText = ReadShaderCode(file);
            uint shaderID = Gl.CreateShader(type);

            Gl.ShaderSource(shaderID, codeText);
            Gl.CompileShader(shaderID);

            int compileResult = Gl.FALSE;
            Gl.GetShader(shaderID, ShaderParameterName.CompileStatus, out compileResult);

            if (compileResult == Gl.FALSE)
            {
                throw new InvalidDataException(OpenGLExtension.GetShaderInfoLog(shaderID));
            }

            return shaderID;
        }

        private static string[] ReadShaderCode(string file)
        {
            // ...[생략: 파일 텍스트 로드]... 
        }
    }
}

ShaderProgram 타입에서 bindAttributes 메서드를 abstract로 해놓았으니, 당연히 ShaderProgram 타입을 상속받은 타입을 정의해야 하고 그것이 MainForm.cs에서 사용한 StaticShader입니다.

namespace GameApp
{
    public class StaticShader : ShaderProgram
    {
        const string VERTEX_FILE = "./shaders/vertexShader.txt";
        const string FRAGMENT_FILE = "./shaders/fragmentShader.txt";

        public StaticShader() : base(VERTEX_FILE, FRAGMENT_FILE)
        {
        }

        protected override void bindAttributes()
        {
            base.bindAttribute(0, "position");
        }
    }
}

바인딩은 0번 위치에 "position"이라는 이름으로 하고 있습니다. 이것은 vertexShader의 소스 코드를 보면 이해할 수 있습니다.

#version 400 core

in vec3 _position;

out vec3 _colour;

void main(void)
{
    gl_Position  = vec4(_position, 1.0);
    _colour = vec3(_position.x + 0.5, 1.0, _position.y + 0.5);
}

위의 소스 코드에 보면 "_position" 이름이 나오는데 원래 저 변수는 다음과 같이 선언한 것을 줄인 것입니다.

layout(location = 0) in vec3 _position;

다시 말해, 이름은 달라도 되지만 location으로 바인딩한 숫자는 틀리면 안 됩니다. 그렇긴 해도 이름 역시 맞춰주는 것이 일관성을 위해 좋을 것입니다. 만약 이름을 기준으로 location 위치를 동적으로 구하고 싶다면 다음과 같은 식으로 Gl.GetAttribLocation 메서드를 이용할 수 있습니다.

protected void bindAttribute(...)
{
    uint id = (uint)Gl.GetAttribLocation(_programID, "_position"); // vertex shader 코드의 변수 중 "_position"에 대한 location 값을 반환
    Gl.BindAttribLocation(_programID, id, "_position");
}




그런데, 사실 Gl.BindAttribLocation 메서드에서는 이름과 ID만을 바인딩할 뿐 값이 없습니다. 실질적인 값은, VBO가 로드된 VAO의 슬롯 번호를 통해서 전달하기 때문입니다.

public RawModel loadToVAO(float [] positions, int[] indices)
{
    uint vaoID = createVAO();

    bindIndicesBuffer(indices);
    storeDataInAttributeList(0, positions);

    unbindVAO();

    return new RawModel(vaoID, positions.Length);
}

unsafe void storeDataInAttributeList(uint attributeNumber, float [] data)
{
    uint vboID = Gl.GenBuffer();
    vbos.Add(vboID);
    Gl.BindBuffer(BufferTarget.ArrayBuffer, vboID);

    Gl.BufferData(BufferTarget.ArrayBuffer, (uint)(data.Length * sizeof(float)), data, BufferUsage.StaticDraw);

    Gl.VertexAttribPointer(attributeNumber, 3, VertexAttribType.Float, false, 0, IntPtr.Zero);
    Gl.BindBuffer(BufferTarget.ArrayBuffer, 0);
}

Gl.VertexAttribPointer의 호출로 Vertex 위치를 가리키는 VBO 데이터가 attributeNumber (== 0)에 해당하는 슬롯으로 지정되었기 때문에 Shader의 Gl.GetAttribLocation에서 이 값과 연결된 것입니다. 그런데 솔직히 Gl.BindAttribLocation이 왜 필요한지 잘 모르겠습니다. 어차피 Gl.VertexAttribPointer에 의해 0번으로 지정되었는데, 그 값을 shader 처리 클래스에서 Gl.BindAttribLocation을 이용해 슬롯 번호를 다른 것으로 할당하는 것이 크게 의미가 없어 보이기 때문입니다. (혹시, 나중에 POSITION 관련 값들이 다중으로 전달될 때 이를 명시하기 위한 걸로 사용되는 걸까요?)

암튼, 실제로 현재 예제에서는 ShaderProgram 타입의 bindAttribute를 주석 처리해도 shader가 잘 동작합니다.

protected void bindAttribute(uint attribute, string variableName)
{
    // Gl.BindAttribLocation(_programID, attribute, variableName);
}

다음은 이번 글의 예제가 동작했을 때 보이는 화면입니다.

opengl_tutorial_5_1.png

(첨부 파일은 이 글의 예제 프로젝트를 포함합니다.)




문서에 보면 아래의 예제에서,

#version 400 core

/* layout(location = 0) */ in vec3 position;

out vec3 colour;

void main(void)
{
    gl_Position  = vec4(position, 1.0);
    colour = vec3(position.x + 0.5, 1.0, position.y + 0.5);
}

VertexAttribPointer에 전달한 attributeNumber 슬롯 번호는 위의 shader에 할당한 location의 값과 맞춰주기만 하면 된다고 합니다. 그런데 실제로 테스트해 보면 현재 단계에서는 오직 양쪽 모두 0번으로 설정했을 때만 정상적으로 그려지는 것을 확인할 수 있습니다. 만약 VertexAttribPointer의 값이 크고 shader 측의 location 값이 낮다면 비정상 종료하고, 그 반대의 경우라면 (당연히) 데이터가 안 들어왔을 테니 vertex shader의 출력이 비어 있게 됩니다.

아마도, VAO에 더 많은 VBO를 슬롯에 할당한 경우에는 번호를 맞춰주는 식으로 동작을 할 것 같습니다.

참고로, VAO에 무작정 많은 VBO 슬롯을 할당할 수 있는 것은 아닙니다. 이것은 버전마다 틀린데 근래의 GPU에서는 대부분 16개를 지원한다고 합니다. 이 슬롯의 최대 개수를 코드로 얻고 싶다면 다음과 같은 메서드를 만들 수 있습니다.

int GetMaxVertexAttribs()
{
    ulong[] values = new ulong[1];
    Gl.GetIntegerNV(Gl.MAX_VERTEX_ATTRIBS, values);

    return (int)values[0];
}




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]







[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 11/13/2018]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... [31]  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12854정성태11/13/20217790개발 환경 구성: 604. Azure - 윈도우 VM에서 FTP 여는 방법
12853정성태11/10/20216141오류 유형: 766. Azure App Service - JBoss 호스팅 생성 시 "This region has quota of 0 PremiumV3 instances for your subscription. Try selecting different region or SKU."
12851정성태11/1/20217537스크립트: 34. 파이썬 - MySQLdb 기본 예제 코드
12850정성태10/27/20218683오류 유형: 765. 우분투에서 pip install mysqlclient 실행 시 "OSError: mysql_config not found" 오류
12849정성태10/17/20217792스크립트: 33. JavaScript와 C#의 시간 변환 [1]
12848정성태10/17/20218784스크립트: 32. 파이썬 - sqlite3 기본 예제 코드 [1]
12847정성태10/14/20218647스크립트: 31. 파이썬 gunicorn - WORKER TIMEOUT 오류 발생
12846정성태10/7/20218393스크립트: 30. 파이썬 __debug__ 플래그 변수에 따른 코드 실행 제어
12845정성태10/6/20218226.NET Framework: 1120. C# - BufferBlock<T> 사용 예제 [5]파일 다운로드1
12844정성태10/3/20216236오류 유형: 764. MSI 설치 시 "... is accessible and not read-only." 오류 메시지
12843정성태10/3/20216682스크립트: 29. 파이썬 - fork 시 기존 클라이언트 소켓 및 스레드의 동작파일 다운로드1
12842정성태10/1/202125033오류 유형: 763. 파이썬 오류 - AttributeError: type object '...' has no attribute '...'
12841정성태10/1/20218508스크립트: 28. 모든 파이썬 프로세스에 올라오는 특별한 파일 - sitecustomize.py
12840정성태9/30/20218606.NET Framework: 1119. Entity Framework의 Join 사용 시 다중 칼럼에 대한 OR 조건 쿼리파일 다운로드1
12839정성태9/15/20219657.NET Framework: 1118. C# 11 - 제네릭 타입의 특성 적용파일 다운로드1
12838정성태9/13/20219299.NET Framework: 1117. C# - Task에 전달한 Action, Func 유형에 따라 달라지는 async/await 비동기 처리 [2]파일 다운로드1
12837정성태9/11/20218210VC++: 151. Golang - fmt.Errorf, errors.Is, errors.As 설명
12836정성태9/10/20217817Linux: 45. 리눅스 - 실행 중인 다른 프로그램의 출력을 확인하는 방법
12835정성태9/7/20219066.NET Framework: 1116. C# 10 - (15) CallerArgumentExpression 특성 추가 [2]파일 다운로드1
12834정성태9/7/20217451오류 유형: 762. Visual Studio 2019 Build Tools - 'C:\Program' is not recognized as an internal or external command, operable program or batch file.
12833정성태9/6/20216902VC++: 150. Golang - TCP client/server echo 예제 코드파일 다운로드1
12832정성태9/6/20217762VC++: 149. Golang - 인터페이스 포인터가 의미 있을까요?
12831정성태9/6/20216295VC++: 148. Golang - 채널에 따른 다중 작업 처리파일 다운로드1
12830정성태9/6/20218559오류 유형: 761. Internet Explorer에서 파일 다운로드 시 "Your current security settings do not allow this file to be downloaded." 오류
12829정성태9/5/202110195.NET Framework: 1115. C# 10 - (14) 구조체 타입에 기본 생성자 정의 가능파일 다운로드1
12828정성태9/4/20218326.NET Framework: 1114. C# 10 - (13) 단일 파일 내에 적용되는 namespace 선언파일 다운로드1
... [31]  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  ...