LearnOpenGL - OpenGL

url: https://learnopengl.com/Getting-started/OpenGL 생성일: 2020년 12월 20일 오전 1:32

우리의 여행을 시작하기 이전에, 먼저 OpenGL이 정확하게 무엇인지 정의해야해. OpenGL은 주로 그래픽과 이미지를 조작하는 데 사용할 수 있는 다양한 기능을 제공하는 API(Application Programming Interface) 입니다. 하지만 OpenGL 자체는 API가 아니라 Khronos Group 에서 개발 및 유지/관리 하는 사양일 뿐입니다.

OpenGL 사양은 각 함수의 결과 / 출력이 무엇이며 어떻게 수행되어야 하는지 정확히 지정합니다. 그런 다음이 기능이 작동하는 방법에 대한 솔루션을 찾는 것은 이 사양을 구현하는 개발자의 몫입니다. OpenGL 사양은 구현 세부 정보를 제공하지 않기 때문에 실제 개발 된 OpenGL 버전은 해당 결과가 사양을 준수하는 한 다른 구현을 가질 수 있습니다.

실제 OpenGL 라이브러리를 개발하는 사람들은 그래픽 카드 제조업체입니다. 구입 한 그래픽카드는 해당 카드 (시리즈) 용으로 특별히 개발 된 OpenGL 버전 인 특정 버전의 OpenGL을 지원합니다. Apple 시스템을 사용할 때 OpenGL 라이브러리는 Apple 자체에서 유지/관리하며 Linux에서는 그래픽 공급 업체의 버전과 애호가들이 이러한 라이브러리를 조정 한 조합을 사용합니다. 이는 또한 OpenGL에서는 나오지 않는 이해가 안되는 동작을 보일때마다 그래픽 카드 제조업체(또는 라이브러리를 개발/유지 한 사람)의 잘못 일 가능성이 큽니다.

대부분의 구현은 그래픽카드 제조업체에서 구현하기 때문입니다. 구현에 있어서 문제가 생길때마다 그래픽 카드 드라이버를 업데이트 함으로써 해결됩니다. 이러한 드라이버에는 카드가 지원하는 최신 버전의 OpenGL이 포함됩니다. 이것이 그래픽 드라이버를 업데이트하는 것이 권장되는 이유 중 하나입니다.

Khronos는 모든 OpenGL 버전에 대한 모든 사양 문서를 공개적으로 호스팅합니다. 관심있는 독자는 버전 3.3의 OpenGL (우리가 사용할 것) 사양을 여기서 찾을 수 있습니다. OpenGL의 세부 사항을 자세히 살펴 보고 싶다면 좋은 참고자료 입니다. (구현이 아닌 결과를 설명하는 방식이기 때문에 주의하세요) 이 사양은 해당 기능의 정확한 작동을 찾기 위한 훌륭한 참고자료를 제공합니다.

Core-profile vs Immediate mode

이전에는, OpenGL를 사용한다는 것은 그래픽을 그리는 대에 쉬운 Immediate mode( 종종 고정 함수 파이프라인이라고 언급되는) 에서 개발한다는 것을 의미했습니다. 대부분의 OpenGL의 함수들은 라이브러리 내부에 숨겨져 있었고 개발자는 OpenGL이 이 라이브러리들의 계산방식을 제어할 수 없었습니다. 개발자들은 유연성을 원했고, 시간이 지남에 따라 결과적으로 더 유연하게 되었습니다. 개발자는 그래픽을 더 잘 컨트롤 할 수 있게 되었습니다. Immediate mode는 이해하고 사용하기엔 정말 쉽지만, 매우 비효율적입니다. 이러한 이유로 3.2 버전부터는 Immediate mode를 사용하지 않기로 하였으며 개발자가 OpenGL의 Core-Frofile mode에서 개발하도록 장려했습니다. 이는 OpenGL의 사양에서 이전 사용되지 않는 기능을 모두 제거했습니다.

OpenGL의 core-profile을 사용할때에는 OpenGL은 우리가 현대적인 관행을 사용하도록 합니다. 우리가 OpenGL'의 deprecated된 함수를 사용하려고 시도할때마다, OpenGL은 에러를 내뿜고 그리기를 멈춥니다. 현대적 접근을 배우는 것의 이점은 매우 유연하며 효율적입니다. 하지만 이 말은 배우기에는 더 어렵다는 뜻이기도 하지요. Immediate mode는 OpenGL이 실제로 수행하는 것들이 상당히 많이 추상화되었으며 배우기는 쉽지만 어떻게 작동하는지 파악하기가 어려웠습니다. 현대적인 접근법은 개발자가 OpenGL과 그래픽스 프로그래밍을 진정으로 이해하도록 요구하며 약간 어렵지만 훨씬 더 많은 유연성과 효율성을 제공합니다. 가장 중요한 것은 그래픽 프로그래밍에 대한 이해입니다.

이것이 이 책이 Core-Profile OpenGL 버전 3.3에 맞춰진 이유이기도 합니다. 더 어럽지만 노력할만한 가치가 있습니다.

오늘부터 OpenGL의 상위 버전을 선택할 수 있습니다. (작성 시점으로는 4.6) 이렇게 질문할 수도 있습니다. '왜 OpenGL 4.6을 배우지 않고 OpenGL 3.3을 배워야 하나요?' 그 질문에 대한 답은 간단합니다. 3.3 이후의 OpenGL 버전은 OpenGL의 핵심 메커니즘을 변경하지 않고 OpenGL에 유용한 기능을 추가하였기 때문입니다. 최신 버전은 동일한 작업을 수행하는 데 약간 더 효율적이거나 유용한 방법을 소개합니다. 그 결과 모든 개념과 기술이 최신 OpenGL 버전에서 동일하게 유지되므로 OpenGL 3.3을 배우는 것이 완벽하게 유효합니다. 준비가 되거나 더 경험이 많을때마다 최신 OpenGL 버전의 특정 기능을 쉽게 사용할 수 있습니다.

최신 버전의 OpenGL의 기능을 사용하는 경우 최신 그래픽 카드만 너의 응용 프로그램을 실행하게 해 줄 껍니다. 이것이 대부분의 개발자가 일반적으로 더 낮은 버전의 OpenGL을 대상으로 개발하고 선택적으로 더 높은 버전의 기능을 활성화하는 이유입니다.

일부 챕터에서는 이와 같은 더 현대적인 기능을 찾을 수 있습니다.

Extensions

OpenGL의 가장 큰 특징은 확장 지원입니다. 그래픽 회사가 새로운 기술이나 렌더링을 위한 새로운 대규모 최적화를 제안 할 때마다 드라이버에 구현된 확장에서 종종 확인할 수 있습니다. 응용 프로그램이 실행되는 하드웨어가 이러한 확장을 지원하는 경우 개발자는 보다 고급적이거나 효율적인 그래픽을 위해 확장에서 제공되는 기능을 사용할 수 있습니다. 이러한 방식으로 그래픽 개발자는 OpenGL이 향후 버전에 기능을 포함 할 때까지 기다릴 필요가 없이 그래픽 카드에서 확장이 지원되는지 확인하기만 하면 이러한 새로운 렌더링 기술을 계속해서 사용할 수 있습니다. 종종 확장이 널리 사용되거나 매우 유용할 때 항후 OpenGL 버전의 일부가 됩니다.

개발자는 이러한 확장을 사용하기 전에 사용가능한지 확인을 해 보아야 합니다. (또는 OpenGL 확장 라이브러리 사용) 이를 통해 개발자는 확정 기능을 사용할 수 있는지 여부에 따라 작업을 더 효율적으로 수행할 수 있습니다.

if(GL_ARB_extension_name)
{
    // 하드웨어가 지원하는 멋지고 새로운 현대적인 작업 수행
}
else
{
    // 확장이 지원되지 않음: 이전 방식 사용
}

OpenGL 3.3 버전에는 대부분의 개술에 대한 확정이 거의 필요하지는 않지만 필요한 경우에는 적절한 지침이 제공됩니다.

State machine

OpenGL은 그 자체로 큰 상태 머신입니다. OpenGL이 현재 작동하는 방식을 정의하는 정의하는 변수 모음입니다. OpenGL의 상태를 일반적으로 OpenGL 컨텍스트라고 합니다. OpenGL을 사용할 때 종종 일부 옵션을 설정하고 일부 버퍼를 조작 한 다음 현재 컨텍스트를 사용하여 렌더링하여 상태를 변경합니다.

예를 들어 삼각형 대신 선을 그리겠다고 OpenGL에게 말할 떄마다 OpenGL이 그리는 방법을 설정하는 컨텍스트 변수를 변경하여 OpenGL의 상태를 변경합니다. OpenGL에 선을 그리도록 지시하여 컨텍스트를 변경하자말자 다음 그리기 명령은 이제 삼각형 대신 선을 그립니다.

OpenGL에서 작업 할 때 컨텍스트를 변경하는 여러 상태 변경 함수들과 OpenGL의 현재 상태를 기반으로 일부 작업을 수행하는 여러 상태 사용 함수를 접하게 됩니다. OpenGL이 기본적으로 하나의 큰 상태머신이라는 점을 기억하는 한 대부분의 함수들이 더 명확하게 될 것입니다.

Objects

OpenGL 라이브러리는 C로 작성되었으며 다른 언어로 많은 파생이 가능하지만 핵심에는 C 라이브러리로 남아 있습니다. C의 많은 언어 구조는 다른 고수준 언어로 잘 번역되지 않기 때문에 OpenGL은 몇 가지 추상화를 염두에 두고 개발되었습니다. 이러한 추상화 중 하나는 OpenGL의 Object 입니다.

OpenGL의 Object는 OpenGL 상태의 하위 집합을 나타내는 옵션 모음입니다. 예를 들어, 드로잉 창의 설정을 나타내는 Obejct가 있을 수 있습니다. 그런 다음 크기, 지원되는 색상 등을 설정할 수 있습니다. Object를 C와 유사한 구조체로 시각화 할 수 있습니다.

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

Object를 사용하고자 할때마다 일반적으로 다음과 같이 보이게 됩니다. (OpenGL의 컨텍스트가 큰 구조체로 시각화됨)

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

// object 
unsigned int objectId = 0;
glGenObject(1, &objectId);
// 컨텍스트에 object를 바인딩하고 할당함
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);
// 현제 GL_WINDOW_TARGET에 바인딩 된 Obejct의 옵션 설정
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH,  800);
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);
// 컨텍스트 대상을 다시 기본값으로 설정
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);

이 작은 코드는 OpenGL로 작업 할 때 자주 보게되는 워크플로우입니다. 먼저 Object를 만들고 이에 대한 참조를 ID로 저장합니다. (실제 Obejct의 데이터는 이 씬 뒤에 저장됩니다.) 그런 다음 Obejct(Id를 사용하여)를 컨텍스트의 대상 위치에 바인딩합니다.( 예제 창 Object 대상의 위치는 GL_WINDOW_TARGET으로 정의 됨). 다음으로 창 옵션을 설정하고 마지막으로 창 대상의 현재 Obejct Id를 0으로 설정하여 개체의 바인딩을 해제합니다. 설정 한 옵션은 Object Id가 참조하는 Object에 저장되고 Obejct를 GL_WINDOW_TARGET에 다시 바인딩하자말자 복원됩니다.

지금까지 제공된 코드 샘플은 OpenGL이 작동하는 방식의 근사치 일 뿐입니다. 책 전체에서 충분한 실제 예제를 보게 될것입니다.

이러한 Object를 사용할 때 가장 좋은 점은 응용 프로그램에서 둘 이상의 Object를 정의하고 옵션을 설정할 수 있으며 OpenGL의 상태를 사용하는 작업을 시작할 때마다 원하는 설정으로 Object를 바인딩 할 수 있다는 것입니다. 예를 들어 3d 모델 데이터 (집 또는 케릭터) 에 대한 컨테이너 Object 역할을 하는 Object가 있으며 그 중 하나를 그릴 때마다 그리려는 모델 데이터가 포함된 Object를 바인딩합니다(처음에 만들고 설정했습니다.) 이러한 Object에 대한 옵션은 여러 모델을 지정할 수 있으며 특정 모델을 그릴때마다, 모든 옵션을 다시 설정하지 않고 그리기 전에 해당 Obejct를 바인딩하기만 하면 됩니다.

Let's get started

이제 OpenGL을 사양 및 라이브러리로, OpenGL 이 대락적으로 어떻게 작동되는지, OpenGL이 사용하는 몇 가지 사용자 정의 트릭을 배웠습니다. 모든 것을 이해하지 못하더라도 걱정하지 마세요. 책 전체에서 각 단계를 살펴보고 OpenGL을 실제로 이해하는 데 충분한 예제를 볼 수 있습니다.

Additional resources

• opengl.org: official website of OpenGL.
• OpenGL registry: hosts the OpenGL specifications and extensions for all OpenGL versions.