[Learn OpenGL] OpenGL

OpenGL

OpenGL을 그래픽과 이미지를 다루기 위한API로 알고 있는 경우가 많지만,

사실은 OpenGL 자체는 API가 아니라 단순 명세에 불과 합니다.

 

(http://www.khronos.org/)에서 개발 및 유지

 

 

 

 

OpenGL 사양은 각 함수의 결과 및 출력이 무엇이어야 하는지와 어떻게 수행되어야 하는지를 정확히 명시합니다.

 

그런 다음 이 사양을 구현하는 개발자들이 이러한 함수가 어떻게 작동해야 하는지에 대한 해결책을 찾아야 합니다.

 

OpenGL 사양이 구현 세부사항을 제공하지 않기 때문에, 실제 개발된 OpenGL 버전들은 결과가 사양에 부합하고

 

사용자들에게 동일하게 제공되는 한 다른 구현을 가질 수 있습니다.

 

 

실제 OpenGL 라이브러리를 개발하는 사람들은 대개 그래픽 제조업체들입니다.

 

구매하는 각 그래픽 카드는 해당 카드에 특별히 개발된 OpenGL 버전을 지원합니다.

 

Apple 시스템을 사용할 때는 OpenGL 라이브럴가 Apple 자체에 의해 유지되며,

 

리눅스에서는 그래픽 공급업체의 버전과 취미로 이 라이브러리를 적응시킨 버전의 조합이 존재합니다.

 

이는 OpenGL이 이상한 동작을 보이는 경우, 대부분 그래픽 카드 제조업체(또는 라이브러리를 개발 유지하는 사람)

 

의 잘못일 가능성이 크다는 것을 의미합니다.

 

 

대부분의 구현이 그래픽 카드 제조업체에 의해 만들어지기 때문에, 구현에 버그가 있을 때 이는 보통

 

그래픽 카드 드라이버를 업데이트함으로써 해결됩니다.

 

이 드라이버들은 당신의 카드가 지원하는 OpenGL의 최신 버전을 포함합니다.

 

이것이 그래픽 드라이버를 종종 업데이트 하는 것이 권장되는 이유 중 하나 입니다.

 

 

Khronos는 모든 OpenGL 버전에 대한 모든 사양 문서를 공개적으로 호스팅합니다.

 

관심있는 독자는 아래 링크에서 버전 3.3의 OpenGL 사양을 찾을 수 있습니다.

 

https://www.opengl.org/registry/doc/glspec33.core.20100311.withchanges.pdf

 

세부사항에 대해 더 깊이 파고들고 싶다면 읽을 것을 권장합니다.

 

사양은 또한 그 기능의 정확한 작동 방식을 찾는데 훌륭한 참고자료를 제공합니다.

 

 

Core-profile Vs Immediate mode

옛날에는 OpenGL을 사용한다는 것은 Immediate mode(fixed function pipeline)에서 개발하는 것을 의미 했습니다.

 

이는 그래픽을 그리기 위한 사용하기 쉬운 방법이었습니다. OpenGL의 대부분 기능은 라이브러리 내부에 숨겨져 있었고,

 

개발자들은 OpenGL이 계산을 수행하는 방식에 대해 많은 통제권을 갖지 못했습니다.

 

개발자들은 결국 더 많은 유연성을 원하게 되었고 시간이 지남에 따라 사양도 결과적으로 더 유연해졌으며 개발자들은

 

그래픽에 대한 더 많은 통제권을 얻게 되었습니다.

 

Immediate mode는 사용하기 쉽고 이해하기도 쉽지만, 매우 비효율적입니다.

 

이러한 이유로 사양은 버전 3.2부터 immediate mode를 폐기하기 시작했으며

 

개발자들이 OpenGL의 코어 프로파일 모드에서 개발하도록 하기 시작했습니다.

 

 

OpenGL의 코어 프로파일을 사용할 때, OpenGL은 우리에게 현대적인 관행을 사용하도록 강제합니다.

 

우리가 OpenGL의 폐기된 기능 중 하나를 사용하려고 하면, OpenGL은 오류를 발생시키고 그리기를 중단합니다.

 

현대적인 접근법을 배우는 것의 장점은 그것이 매우 유연하고 효율적이라는 것입니다.

 

그러나 배우기도 더 어렵습니다.

 

현대적인 접근법은 개발자가 OpenGL과 그래픽 프로그래밍을 진정으로 이해해야 하며, 

 

약간 더 어렵지만 훨씬 더 많은 유연성, 효율성을 제공하고 가장 중요한 것은 그래픽 프로그래밍에 대한

 

훨씬 더 나은 이해를 가능하게 합니다.

 

 

오늘날에는 OpenGL의 더 높은 버전들을 선택할 수 있게 되었습니다.

 

그런데 왜 3.3을 배워야 하나요?

 

왜냐하면 3.3부터 시작된 모든 버전들은 핵심 메커니즘을 변경하지 않고 유용한 기능과 최적화만 추가되었기 때문입니다.

 

 

가장 최신 버전의 기능을 사용하려면, 가장 최신의 그래픽 카드만이 당신의 어플리케이션을 실행할 수 있습니다.

 

이것이 대부분의 개발자들이 일반적으로 더 낮은 버전의 OpenGL을 타겟으로 하는 이유입니다.

 

Extensions

OpenGL의 훌륭한 기능 중 하나는 확장 기능의 지원입니다.

 

그래픽 회사가 새로운 기술이나 렌더링을 위한 큰 최적화를 개발할 때, 이는 종종 드라이버에서 구현된 확장 기능으로 발견됩니다.

 

애플리케이션이 실행되는 하드웨어가 이러한 확장을 지원하는 경우, 개발자는 확장에 의해 제공되는 기능을 사용하여

 

더 진보되거나 효율적인 그래픽을 구현할 수 있습니다.

 

이렇게 함으로써 OpenGL의 미래 버전에 기능이 포함되기를 기다리지 않고, 그래픽 카드에서 확장이 지원되는지 확인함으로

 

새로운 기술을 사용할 수 있습니다.

 

 

개발자는 이러한 확장 기능을 사용하기 전에 확장 기능이 사용 가능한지를 확인해야 합니다.

 

이를 통해 개발자는 확장 기능이 사용 가능한지 여부에 따라 더 나은 방법이나 더 효율적으로 작업을 수행할 수 있습니다.

 

if(GL_ARB_extension_name)
{
    // 하드웨어가 지원하는 새롭고 현대적인 작업 수행
}
else
{
    // 확장 기능이 지원되지 않음: 예전 방식대로 수행
}

 

State Machine

OpenGl 자체는 큰 상태 머신입니다.

 

OpenGL이 현재 어떻게 작동해야 하는지를 정의하는 변수들의 집합입니다.

 

OpenGL의 상태는 일반적으로 OpenGL context 라고 불립니다. OpenGL을 사용할 때,

 

우리는 종종 몇 가지 옵션을 설정하고, 몇 가지 버퍼를 조작하고, 현재 컨텍스트를 사용하여 렌더링함으로 상태를 변경합니다.

 

 

예를 들어, 이제 우리가 삼각형 대신 선을 그리고 싶다고 OpenGL에 알릴 때, OpenGL이 어떻게 그려햐 하는지를

 

설정하는 컨텍스트 변수를 변경함으로써 OpenGL의 상태를 변경합니다.

 

OpenGL에 선을 그려하 한다고 알리는 컨텍스트를 변경하는 순간, 다음 그리기 명령은 이제 삼각형 대신 선을 그립니다.

 

 

OpenGL이 기본적으로 큰 상태 머신이라는 것을 염두에 두면, 대부분의 기능이 더 이해하기 쉬워질 것입니다.

 

Objects

OpenGL 라이브러리는 C 언어로 작성되었으며 다른 언어에서의 많은 파생을 허용하지만,

 

그 핵심은 C 라이브러리로 남아 있습니다.

 

C 언언의 많은 언어 구조가 다른 고급 언어로 잘 변환되지 않기 때문에, OpenGL은 여러 추상화를 염두에 두고

 

개발되었습니다.

 

이러한 추상화 중 하나가 OpenGL의 객체 입니다.

 

 

OpenGL에서 객체는 OpenGL의 상태의 하위 집합을 나타내는 옵션들의 모음입니다.

 

예를 들어, 그리기 창의 설정을 나타내는 객체가 있을 수 있으며, 그 키기, 지원하는 색상 수 등을 설정합니다.

 

객체를 C스타일의 구조체로 시각화 할 수 있습니다.

 

struct object_name {
    float  option1;
    int    option2;
    char[] name;
};

 

객체를 사용하고자 할 때, 일반적으로 이렇게 보입니다(OpenGL의 컨텍스트를 큰 구조체로 시각화)

// OpenGL의 상태
struct OpenGL_Context {
  	...
  	object_name* object_Window_Target;
  	...  	
};

// 객체 생성
unsigned int objectId = 0;
glGenObject(1, &objectId);
// 컨텍스트에 객체 바인드/할당
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);
// 현재 GL_WINDOW_TARGET에 바인드된 객체의 옵션 설정
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH,  800);
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);
// 컨텍스트 타겟을 기본값으로 되돌림
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);

 

이 작은 코드 조각은 OpenGL을 사용할 때 자주 보게 될 워크플로우입니다.

 

먼저 객체를 생성하고 id로 참조를 저장합니다(실제 객체 데이터는 뒤에서 저장됩니다).

 

그런 다음 객체를 컨텍스트의 타겟 위치(예제의 창 객체 타겟 위치는 GL_WINDOW_TARGET로 정의됨)에 바인드합니다(id를 사용하여).

 

다음으로 창 옵션을 설정하고 마지막으로 창 타겟의 현재 객체 id를 0으로 설정하여 객체를 언바인드합니다.

 

우리가 설정한 옵션들은 objectId에 의해 참조된 객체에 저장되며, 객체를 GL_WINDOW_TARGET에 다시 바인드하면 복원됩니다.

 

지금까지 제공된 코드 샘플들은 OpenGL이 작동하는 방식의 대략적인 예시일 뿐입니다;

 

책을 통해 충분한 실제 예시들을 접하게 될 것입니다.

 

이러한 객체를 사용하는 것의 장점은 우리가 애플리케이션에서 여러 개의 객체를 정의하고, 그 옵션들을 설정하고, OpenGL의 상태를 사용하는 작업을 시작할 때마다 우리가 선호하는 설정으로 객체를 바인드할 수 있다는 것입니다.

 

예를 들어, 3D 모델 데이터(집이나 캐릭터)를 위한 컨테이너 객체 역할을 하는 객체들이 있고, 그 중 하나를 그리고 싶을 때, 우리가 그리고자 하는 모델 데이터를 포함하는 객체를 바인드합니다(이 객체들을 먼저 생성하고 옵션을 설정했습니다).

 

여러 개의 객체를 가지고 있으면 많은 모델을 지정할 수 있고, 특정 모델을 그리고 싶을 때마다 그에 해당하는 객체를 그리기 전에 단순히 바인드하면 됩니다. 다시 모든 옵션을 설정할 필요 없이 말이죠.