[OpenGL로 배우는 컴퓨터 그래픽스] Chapter 12. 프래그먼트 연산

Chapter 12. 프래그먼트 연산

Section 01. GL 파이프라인



Section 02. GL의 버퍼

• 버퍼 활성화

• void glutInitDisplayMode(int modes);

mode	활성화 버퍼
GLUT_SINGLE	Front 버퍼
GLUT_DOUBLE	Front 버퍼 + Back 버퍼
GLUT_DEPTH	Z 버퍼
GLUT_ACCUM	A 버퍼
GLUT_STENCIL	Stencil 버퍼

• 버퍼 초기화 값 정의

• glClearColor( ) : 프레임 버퍼(Front 버퍼, Back 버퍼, Auxiliary 버퍼)의 초기화 값 정의

• glClearIndex( ) : Color Index 버퍼의 초기화 값 정의

• glClearDepth( ) : Z 버퍼의 초기화 값 정의

• glClearStencil( ) : Stencil 버퍼의 초기화 값 정의

• glClearAccum( ) : A 버퍼의 초기화 값 정의

• 정의된 초기화 값으로 버퍼 초기화

• void glClear(GLbitfield mask);

mask	초기화 버퍼
GL_COLOR_BUFFER_BIT	프레임 버퍼(Front 버퍼, Back 버퍼, Auxiliary 버퍼)
GL_COLOR_DEPTH_BIT	Z 버퍼
GL_COLOR_STENCIL_BIT	Stencil 버퍼
GL_COLOR_ACCUM_BIT	A 버퍼

• 버퍼에 어떤 내용 읽기 / 쓰기

• void glDrawBuffer(GLenum mode);

• void glReadBuffer(GLenum mode);

• 버퍼에 마스킹 가하기

• void glColorMask(GLboolean red, GLboolean green, GLboolean blue, GLboolean alpha);

• void glDepthMask(GLboolean flag);

• void glStencilMask(GLUint mask);

Section 03. 프래그먼트 연산

• Scissor Test(프레임 버퍼와 관련)
  

• 뷰포트 내부에 시저박스를 설정하여 추가적인 절단을 수행하는 과정

• void glEnable(GL_SCISSOR_TEST);
  void glScissor(GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height);
  void glDisable(GL_SCISSOR_TEST);

• Alpha Test(Z 버퍼와 관련)

• 알파 값을 기준으로 해당 프래그먼트를 제외시키는 작업

• void glEnable(GL_ALPHA_TEST);
  void glAlphaFunc(GLenum func, GLclampf ref);

• Transparency 알고리즘
  

• Z 버퍼 활성화하고 알파가 1.0 인 것(3,4)을 그린다.

• 프레임 버퍼에는 3이 기록된다.

• Z 버퍼 비활성화하고 알파<=1.0 인 것(1,2)을 그린다.

• depth 비교없이 1, 2의 컬러가 그대로 프레임 버퍼에 반영된다.

• 1, 2, 3의 혼합 색이 보임으로써 투명 효과를 얻는다.
  
  

• Stencil Test(A 버퍼와 관련)

• 스텐실 버퍼에 저장된 임의의 모양을 기준으로 내외부에 그려지도록 국한시키는 작업

• void glStencilFunc(GLenum func, GLUint ref, GLUint mask) : mask값이 1로 설정되어 있는 비트에 대해서만 ref와 스텐실 버퍼값이 비교됨.
  void glStencilOp(GLenum fail, GLenum zfail, GLenum zpass) : stencil test와 depth test를 통과하느냐 마느냐에 따라 스텐실 버퍼의 내용을 변경할 때 사용

• Depth Test(스텐실 버퍼와 관련)

• Z 버퍼 알고리즘이 가해지는 부분이다.

• 시점에서 가까운 프래그먼트가 멀리 있는 프래그먼트를 가리게되어 가까운 프래그먼트의 깊이가 버퍼에 기록되는 과정

• void glEnable(GL_DEPTH_TEST);
  void glDepthFunc(GLenum func);

• Blending

• 블렌딩 함수

• glEnable(GL_BLEND);
  void glBlendFunc(GLenum sfactor, GLenum dfactor);
  

파라미터 상수	영향 받는 요소	혼합인수 값
GL_ZERO	Source / Destination	(0, 0, 0, 0)
GL_ONE	Source / Destination	(1, 1, 1, 1)
GL_DST_COLOR	Source
GL_SRC_COLOR	Destination
GL_ONE_MINUS_DST_COLOR	Source
GL_ONE_MINUS_SRC_COLOR	Destination
GL_SRC_ALPHA	Source / Destination
GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA	Source / Destination
GL_DST_ALPHA	Source / Destination
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA	Source / Destination
GL_SRC_ALPHA_SATURATE	Source

• 영상 합성(Image Composition)
  

• 깊이 큐와 안개 효과
  

• void glFog{if}[v](GLenum pname, TYPE param);

pname	param	의미
GL_FOG_MODE	GL_EXP, GL_EXP2, GL_LINEAR	안개함수
GL_FOG_DENSITY	density	안개함수의 밀도 값
GL_FOG_START	start	안개함수 시작거리
GL_FOG_END	end	안개함수 종료거리
GL_FOG_COLOR	color[4]	안개색 (r, g, b, a)
GL_FOG_INDEX	index	안개색(컬러 인덱스)

• ex)
  GLfloat fcolor[4]={1.0, 0.0, 1.0, 0.5};
  glEnable(GL_FOG);
  glFogf(GL_FOG_MODE, GL_EXP);
  glFogf(GL_FOG_DENSITY, 0.5);
  glFogv(GL_FOG, fcolor);

• Dithering

• 프레임 버퍼의 용량(비트 평면 수)이 적다면 디더링을 사용하여 다양한 색 표현 가능

• glEnable(GL_DITHER)

• Logical Operations

• glEnable(GL_COLOR_LOGIC_OP);
  glLogicOp(GLenum opcode);
  glDisable(GL_COLOR_LOGIC_OP);

Section 04. 화소 연산

GL이 이해하는 것은 화소일 뿐 JPEG, GIF 등 영상 파일의 저장형식을 이해하지는 못하기 때문에 GL은 영상 파일 자체를 그대로 화면에 그려내지 못한다. 이러한 파일을 사용하기 위해 GL이 이해하는 형식으로 변환해줘야 한다.

• Pixel Storage Mode

• 영상을 효율적으로 저장하고 검색하기 위해 데이터 경계선을 몇 바이트로 할 것인지, 몇 행을 뛰고 읽을 것인지, 주소를 어떻게 지정할 것인지 등을 말한다.

• void glPixelStore{if}(GLenum pname, GLfloat param);

• Pixel Transfer Operations

• 색 값을 어떻게 변경할 것인가

• 다른 그래픽 시스템에서 읽은 컬러 값을 지엘의 컬러 값 범위로 변경시켜야 한다.
  ex) [0, 255] -> [0, 1]

• void glPixelTransfer{if}(GLenum pname, GLfloat param);

• 비트맵(생략)

• 프레임 버퍼에 쓰기 위한 화소 기본요소 중 2차원 배열로 표현되는 영상.

• 화소 당 1비트

• 어떤 화소를 변경할 것인가를 결정하는 일종의 마스크

• 화소맵(생략)

• 프레임 버퍼에 쓰기 위한 화소 기본요소 중 2차원 배열로 표현되는 영상.

• 화소 당 여러 비트를 할애한 것으로서 실제 영상의 색에 해당.

Section 05. A-버퍼

• 일반적 정의

• Anti-Aliased Buffer / Area-Average Accumulation Buffer

• Depth 버퍼는 가까운 물체의 깊이만 저장하는 반면,
  A 버퍼는 그 뒤 물체까지 연결리스트 형태로 유지한다.

• 저장 정보 : RGB Intensity, Trasparency, Depth, Pixel Area Coverage(화소 점유율) ...

• 위 그림에서 하나의 화소는 단일 색으로 칠해야 하기 때문에 A, B, C 색까지 감안한 혼합 색을 칠함으로써 에일리어싱을 완화시킨다.

• GL의 A 버퍼

• 단일 버퍼로서 여러개의 영상을 누적으로 저장하는 버퍼

• void glAccum(GLenum op, GLfloat value);

연산(op)	의미
GL_ACCUM	glReadBuffer( )에 의해 선택된 버퍼의 (R, G, B, A) 값을 읽어서 value를 곱한 값을 현재 A 버퍼에 더한다.
GL_LOAD	GL_ACCUM과 같으나 결과를 A 버퍼에 직접 기록한다.
GL_RETURN	A 버퍼의 내용을 읽어서 value에 곱한 결과를 프레임 버퍼에 기록한다.
GL_ADD, GL_MULT	A 버퍼 내용을 읽어서 value에 더한/곱한 결과를 다시 A 버퍼에 저장한다.

• Full Screen Anti-aliasing(화면 안티 에일리어싱)

• Depth of Field(필드 깊이 조절)

• Motion Blur

• Soft Shadow

Section 06. 비트맵 파일 읽기

• PGM(PBM/PGM, PPM) 파일 형식