[Learn OpenGL] Shaders - 2

Uniforms

유니폼은 CPU에 있는 우리의 애플리케이션에서 GPU의 쉐이더로 데이터를 전달하는 또 다른 방법입니다.

 

하지만 유니폼은 정점 속성과는 약간 다릅니다. 먼저, 유니폼은 전역적입니다. 전역적이라는 것은 유니폼 변수가 쉐이더 프로그램 객체마다 고유하며, 쉐이더 프로그램의 어떤 단계에서든 어떤 쉐이더에서든 접근할 수 있다는 뜻입니다.

 

둘째, 어떤 값을 유니폼 값으로 설정하든, 유니폼은 리셋되거나 업데이트될 때까지 그 값을 유지합니다.

 

GLSL에서 유니폼을 선언하려면 타입과 이름이 있는 쉐이더에 유니폼 키워드를 간단히 추가합니다.

 

그 후로는 쉐이더에서 새로 선언된 유니폼을 사용할 수 있습니다. 이번에는 삼각형의 색상을 유니폼을 통해 설정해 보겠습니다.

 

#version 330 core
out vec4 FragColor;
  
uniform vec4 ourColor; // 우리는 이 변수를 OpenGL 코드에서 설정합니다.

void main()
{
    FragColor = ourColor;
}

 

우리는 fragment 쉐이더에 vec4 유니폼 ourColor를 선언하고 조각의 출력 색상을 이 유니폼 값의 내용으로 설정했습니다.

 

유니폼은 전역 변수이므로, 우리가 원하는 쉐이더 단계 어디에서든 정의할 수 있으므로 정점 쉐이더를 다시 거쳐 fragment 쉐이더로 무언가를 가져갈 필요가 없습니다.

 

우리는 이 유니폼을 정점 쉐이더에서 사용하지 않으므로 그곳에서 정의할 필요가 없습니다.

 

GLSL 코드에서 어디에도 사용되지 않는 유니폼을 선언하면 컴파일러는 컴파일된 버전에서 변수를 조용히 제거하는데, 이것이 여러 답답한 오류의 원인이 됩니다; 이 점을 명심하세요!

 

현재 유니폼은 비어 있습니다; 아직 유니폼에 어떤 데이터도 추가하지 않았으므로 이제 그것을 시도해보겠습니다.

 

먼저 우리의 쉐이더에서 유니폼 속성의 인덱스/위치를 찾아야 합니다.

 

유니폼의 인덱스/위치를 알게 되면, 그 값들을 업데이트할 수 있습니다.

 

조각 쉐이더에 단일 색상을 전달하는 대신, 시간이 지남에 따라 점차 색상이 변하도록 일을 더 흥미롭게 만들어보겠습니다.

 

float timeValue = glfwGetTime();
float greenValue = (sin(timeValue) / 2.0f) + 0.5f;
int vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");
glUseProgram(shaderProgram);
glUniform4f(vertexColorLocation, 0.0f, greenValue, 0.0f, 1.0f);

 

먼저 glfwGetTime()을 통해 실행 중인 시간을 초 단위로 검색합니다.

 

그런 다음 sin 함수를 사용하여 0.0 - 1.0 범위에서 색상을 변화시키고 그 결과를 greenValue에 저장합니다.

 

그런 다음 glGetUniformLocation을 사용하여 ourColor 유니폼의 위치를 조회합니다.

 

쿼리 함수에 쉐이더 프로그램과 유니폼의 이름(위치를 검색하려는)을 제공합니다.

 

glGetUniformLocation이 -1을 반환하면 위치를 찾을 수 없는 것입니다.

 

마지막으로 glUniform4f 함수를 사용하여 유니폼 값을 설정할 수 있습니다.

 

유니폼 위치를 찾는 데 쉐이더 프로그램을 먼저 사용할 필요는 없지만,

 

유니폼을 업데이트하려면 먼저 프로그램을 사용해야 합니다(glUseProgram을 호출함으로써),

 

왜냐하면 이것은 현재 활성화된 쉐이더 프로그램에 유니폼을 설정하기 때문입니다.

 

OpenGL은 핵심적으로 C 라이브러리이기 때문에 함수 오버로딩에 대한 기본 지원이 없으며, 다른 타입으로 호출될 수 있는 함수는 OpenGL이 필요한 각 타입에 대한 새로운 함수를 정의합니다.

 

glUniform은 이러한 완벽한 예입니다. 이 함수는 설정하려는 유니폼의 타입에 따라 특정 접미사를 요구합니다.

 

가능한 몇 가지 접미사는 다음과 같습니다.

 

• f: 함수는 float 값을 예상합니다.
• i: 함수는 int 값을 예상합니다.
• ui: 함수는 unsigned int 값을 예상합니다.
• 3f: 함수는 3개의 float 값을 예상합니다.
• fv: 함수는 float 벡터/배열 값을 예상합니다.

OpenGL의 옵션을 구성하려면 해당 타입에 해당하는 오버로드된 함수를 선택하기만 하면 됩니다.

 

우리의 경우에는 유니폼의 4개 float을 개별적으로 설정하려고 하므로 glUniform4f를 통해 데이터를 전달합니다(fv 버전을 사용할 수도 있습니다).

 

이제 유니폼 변수의 값을 설정하는 방법을 알았으므로, 렌더링에 그것을 사용할 수 있습니다.

 

색상이 점진적으로 변하기를 원한다면, 우리는 매 프레임마다 이 유니폼을 업데이트하려고 합니다.

 

그렇지 않으면 한 번만 설정하면 삼각형이 단일 고체 색을 유지하게 됩니다. 그래서 우리는 greenValue를 계산하고 각 렌더링 반복에서 유니폼을 업데이트합니다.

 

while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
    // input
    processInput(window);

    // render
    // clear the colorbuffer
    glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    // be sure to activate the shader
    glUseProgram(shaderProgram);
  
    // update the uniform color
    float timeValue = glfwGetTime();
    float greenValue = sin(timeValue) / 2.0f + 0.5f;
    int vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");
    glUniform4f(vertexColorLocation, 0.0f, greenValue, 0.0f, 1.0f);

    // now render the triangle
    glBindVertexArray(VAO);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
  
    // swap buffers and poll IO events
    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}

 

 

 

보시다시피, 유니폼은 매 프레임마다 변경될 수 있는 속성을 설정하거나 애플리케이션과 쉐이더 사이에서 데이터를 교환하는 데 유용한 도구입니다.

 

하지만 각 정점마다 색상을 설정하고 싶다면 어떨까요? 그 경우에는 정점 수만큼 많은 유니폼을 선언해야 합니다.

 

더 나은 해결책은 정점 속성에 더 많은 데이터를 포함시키는 것이며, 이제 우리가 할 일입니다.