Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Graphics: 30. .NET으로 구현하는 OpenGL (4), (5) - Shader [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 11220
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
 




1  2  3  4  5  6  7  8  [9]  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13403정성태8/21/20233265오류 유형: 875. The following signatures couldn't be verified because the public key is not available: NO_PUBKEY EB3E94ADBE1229CF
13402정성태8/20/20233330닷넷: 2137. ILSpy의 nuget 라이브러리 버전 - ICSharpCode.Decompiler
13401정성태8/19/20233567닷넷: 2136. .NET 5+ 환경에서 P/Invoke의 성능을 높이기 위한 SuppressGCTransition 특성 [1]
13400정성태8/10/20233430오류 유형: 874. 파이썬 - pymssql을 윈도우 환경에서 설치 불가
13399정성태8/9/20233443닷넷: 2135. C# - 지역 변수로 이해하는 메서드 매개변수의 값/참조 전달
13398정성태8/3/20234227스크립트: 55. 파이썬 - pyodbc를 이용한 SQL Server 연결 사용법
13397정성태7/23/20233729닷넷: 2134. C# - 문자열 연결 시 string.Create를 이용한 GC 할당 최소화
13396정성태7/22/20233434스크립트: 54. 파이썬 pystack 소개 - 메모리 덤프로부터 콜 스택 열거
13395정성태7/20/20233348개발 환경 구성: 685. 로컬에서 개발 중인 ASP.NET Core/5+ 웹 사이트에 대해 localhost 이외의 호스트 이름으로 접근하는 방법
13394정성태7/16/20233317오류 유형: 873. Oracle.ManagedDataAccess.Client - 쿼리 수행 시 System.InvalidOperationException
13393정성태7/16/20233487닷넷: 2133. C# - Oracle 데이터베이스의 Sleep 쿼리 실행하는 방법
13392정성태7/16/20233357오류 유형: 872. Oracle - ORA-01031: insufficient privileges
13391정성태7/14/20233437닷넷: 2132. C# - sealed 클래스의 메서드를 callback 호출했을 때 인라인 처리가 될까요?
13390정성태7/12/20233390스크립트: 53. 파이썬 - localhost 호출 시의 hang 현상
13389정성태7/5/20233427개발 환경 구성: 684. IIS Express로 호스팅하는 웹을 WSL 환경에서 접근하는 방법
13388정성태7/3/20233566오류 유형: 871. 윈도우 탐색기에서 열리지 않는 zip 파일 - The Compressed (zipped) Folder '[...].zip' is invalid. [1]파일 다운로드1
13387정성태6/28/20233584오류 유형: 870. _mysql - Commands out of sync; you can't run this command now
13386정성태6/27/20233665Linux: 61. docker - 원격 제어를 위한 TCP 바인딩 추가
13385정성태6/27/20233881Linux: 60. Linux - 외부에서의 접속을 허용하기 위한 TCP 포트 여는 방법
13384정성태6/26/20233622.NET Framework: 2131. C# - Source Generator로 해결하는 enum 박싱 문제파일 다운로드1
13383정성태6/26/20233373개발 환경 구성: 683. GPU 런타임을 사용하는 Colab 노트북 설정
13382정성태6/25/20233417.NET Framework: 2130. C# - Win32 API를 이용한 윈도우 계정 정보 (예: 마지막 로그온 시간)파일 다운로드1
13381정성태6/25/20233803오류 유형: 869. Fatal Python error: init_fs_encoding: failed to get the Python codec of the filesystem encoding
13380정성태6/24/20233245스크립트: 52. 파이썬 3.x에서의 동적 함수 추가
13379정성태6/23/20233266스크립트: 51. 파이썬 2.x에서의 동적 함수 추가
13378정성태6/22/20233172오류 유형: 868. docker - build 시 "CANCELED ..." 뜨는 문제
1  2  3  4  5  6  7  8  [9]  10  11  12  13  14  15  ...