[GPU프로그래밍] 5. The Basics of GLSL Shaders

jungizz_·2024년 4월 15일

GPU Programming

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Light vector와 normal vector를 내적하여 밝기 결정
- $L_d$ : 광원의 밝기
- $K_d$ : 산란되는 입사광의 비율을 나타내는 diffuse 반사계수
- 내적값<0인 조명의 반대편은 완전 검정이다

버텍스와 normal을 Camera coordinate로 변환
Diffuse shading 계산 시 음수가 나오지 않도록 최소값 0으로 설정
(보통 reflection은 vertex가 아닌 fragment에서 하긴 하는데,, 여기선 vertex에서 함 -> fixed pipeline에서는 per-vertex로 계산하긴 했었다..)
vertex shader에서 계산된 LightIntensity가 Input으로 들어오고, 그대로 내보냄

Position A, B와 그 표면에 대한 노멀N
Polygon AB가 변환 $M$ 이 생겼을 때 (x축으로 2배)
변환된 Polygon에 맞게 normal도 변환 $M^{-1T}$ 필요
(rotation만 있는 경우는 $M=M^{-1T}$ 라 polygon변환과 같게 해주면 되지만, Scaling도 들어가면 $M≠M^{-1T}$ 이라 추가 계산 필요)

const qualifier: input 매개변수가 함수 내에서 값이 바뀌지 않도록 (not with out or inout)
Function overloading: 같은 이름을 가진 함수가 여러개 있을 수 있음
배열/구조체를 함수로 보내는 경우: call by value방식(복사)이라 메모리 문제가 생길 수 있음, 가능하면 global 변수로 보내는 것이 좋다

gl_ForntFacing (fragment shader)
- index buffer에 저장된 정보 중 Polygon의 버텍스가 그려지는 순서(winding)을 보고 구별
- Polygon 단위 정보이므로 fragment에서만 알 수 있다
  -> color 계산 후 전/후면 판별
Alternative Choice (vertex shader)
- winding이 잘 안되있는 경우도 존재, 그럴때는 기존 normal과 view dir을 내적하여 확인
- vertex에서 알 수 있음
  -> 전/후면 판별하면서 color 계산

color로 확인하는 경우가 많다
winding이 잘 돼있는지 확인하기 위해 후면인 경우 빨강으로 그려본,,~ (원래 색이랑 좀 mix한 상태, 하지 않으면 너무 평면처럼 보여서 오히려 파악이 더 어려움)

한 polygon에 같은 색
- fixed pipeline에서는 버텍스마다 똑같은 color를 파이프라인에 보내준다 ?
Polygon의 vertex 중 하나만 선택하여 색을 결정하게 됨 (Provoking vertex)
(원래는 vertex에서 fragment로 넘어갈 때, interpolation해서 색 결정됨)
vertex shader의 out, fragment shader의 in variable에 flat qualifier 사용
Polygon의 몇 번째 vertex를 사용할 것인지 (default: 첫번째 vertex)
flat 효과 뿐만 아니라, 한 polygon에 vertex 상관없이 동일한 값을 주고싶은 경우 등.. 활용 가능

select shader functionality
상황에 따라 렌더링을 다르게하기 위해 Uniform변수를 조건으로 활용하여 함수 mappinig
(조건문 느낌-if문은 시간이 좀 걸려서.. 요새는 아니긴 하지만)
- OpenGL Application에서 shader별로 프로그램 만들어서 if문으로 하는 방법도 있긴 있음
Shader 코드에서는 Subroutine Type Uniform변수를 받아 그에따른 함수 실행
OpenGL Application에서는 Uniform변수에 따른 함수 mapping
- 해당 shader program의 handle값을 사용하여 특정 함수의 index값을 받아온다
- 그 index값으로 subroutine에 mapping할 함수를 지정한다
  (mapping할 함수는 여러개 지정할 수 있어서 주소값으로 전달)
- Subroutine uniform변수를 지정하고 넘겨주는 부분이 없음 (기존 uniform변수처럼 주소값 받아서 넘겨주는..)
  -> Subroutine Type이 default로 0, 1, ..로 지정되기 때문

뚫린 부분으로 보이는 뒷부분(안쪽)을 칠해주기 위해 backColor도 계산
Texture coordinate를 사용해서 일정하게 뚫리도록 함
- TexCoord에 15를 곱해서 [0, 15]범위로 만든 뒤, 소수부분만 남겨서 0~0.9가 15번 반복되도록 한다
- 그 TexCoord를 vec(0.2, 0.2)와 비교하여 0.2보다 큰 경우에 fragments를 버린다 -> 격자무늬
- color를 그리는 과정은 버려지지 않은 fragments에만 하면 되므로 버린 뒤에 진행한다