OpenGL 2. gyakorlat Valasek Gábor Számítógépes Grafika gyakorlatok Programtervező Informatikus (Nappali) A, C, T szakirányok OpenGL 2. gyakorlat Valasek Gábor

Emlékeztető Múlt órán a Windows-os alkalmazásokat tekintettük át Továbbá láttuk, hogy programjainak szüksége van Egy ablakra, amibe rajzolhatunk Egy ún. OpenGL context-re, amin keresztül rajzolunk az ablakra Illetve a kettő összekapcsolására, amit a WinAPI segítségével végeztünk (más-más ablakozórendszereknél más-más API/függvényeken-n keresztül történik ez)

Most következik Mi a grafikus szerelőszalag/grafikus csővezeték/pipeline Geometria tárolása és kirajzolása Shaderek használata

Grafikus szerelőszalag

Grafikus szerelőszalag Az alkalmazásaink célja a színterünk kirajzolása A kép előállítása során használt műveletek sorozatát hívjuk grafikus szerelőszalagnak (grafikus csővezeték, graphics pipeline) A színterünket benépesítő geometriai elemeket (ember, hajó stb.) egyszerű, elemi geometriai primitívekből építjük fel Részletesebben l. előadás

Grafikus szerelőszalag (OGL 2.x) Vertex shader Fragment shader

OpenGL 4.x pipeline (x<3) 7

Grafikus primitívek

Vertex és pixel shader 9

Vertex shader A vertex shader programunkban végezzük el a bejövő geometria csúcspontjainak transzformációját glDrawArrays/glDrawElements hívásban hivatkozott csúcspontok lesznek a bemenetei A vertex shader bemeneti változóihoz (in módosító) a hozzárendelést a programból csináljuk A csúcspontbeli attribútumoknál ritkábban változó bemenetet uniform változókon keresztül adhatjuk át (uniform = a kirajzolás hívás idejére konstans) 10

Vertex shader A bejövő csúcspont koordinátáit clip space-be ( -1 <= x,y,z <= 1) kell transzformálni és a beépített gl_Position változónak átadni – ezt a pipeline nem programozható részeinek is kell gl_Position = gl_MVPMatrix * bejövő_vertex_pos4 Ezen kívül azt csinálunk „amit akarunk” (minden out-tal megjelölt változónak adhatunk értéket és továbbküldhetjük a következő programozható fázisnak) 11

Vertex shader A következő beépített kimeneti változók írhatóak a vertex shaderből: vec4 gl_Position: a transzformált homogén koordinátái a bejövő vertex-nek. Ebbe írnia kell a VS-nek. float gl_PointSize: a kirajzolandó pont mérete pixelben (point sprite-okhoz). Opcionális. vec4 gl_ClipVertex: felhasználói vágósíkokhoz. Opcionális. És ezeken kívül minden, amit mi is felveszünk... 12

Fragment shader vec4 gl_FragColor: a fragment színe, de ha nem írun bele viszont van kimeneti vec4, az lesz ez vec4 glFragData[gl_MaxDrawBuffers]: ha több color attachment-je van az aktív FBO-nak, akkor ezen keresztül írhatunk rájuk float gl_FragDepth: fragment mélységi értéke (ha módosítanánk, mint a raycasterben) vec4 gl_FragCoord: csak olvasható, a fragment homogén koordinátái (4. koord 1/w) bool gl_FrontFacing: előrefelé néz-e a fragment lapja 13

Vertex shader #version 400 in vec3 VertexPosition; in vec3 VertexColor; out vec3 Color; void main() { Color = VertexColor; gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0); } 14

Fragment shader #version 400 in vec3 Color; out vec4 FragColor; void main() { FragColor = vec4(Color, 1.0); } 15

Program-shader megfeleltetések Vertex attribútumok és a shader bemeneti változóinak összerendelés: glBindAttribLocation( programHandle, // shader prog 0, // index "VertexPosition"); // sh-s nev glBindAttribLocation( programHandle, 1, "VertexColor"); 16

Program-shader megfeleltetések glGenVertexArrays( 1, &vaoHandle ); glBindVertexArray(vaoHandle); glEnableVertexAttribArray(0); // Vertex position glEnableVertexAttribArray(1); // Vertex color glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, positionBufferHandle); glVertexAttribPointer( 0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (GLubyte *)NULL ); glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorBufferHandle); glVertexAttribPointer( 1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (GLubyte *)NULL ); 17

Program-shader megfeleltetések Lényegében tehát általános, indexekkel azonosított csatornákon keresztül megy az információátadás A csatornák száma a GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS segítségével kérhetőek le 18

Layout A shader oldalon is megcsinálhatjuk a bejövő csatornák „index-esítését”, és nem kell bind-olni az attrib location-öket: layout (location = 0) in vec3 VertexPosition; layout (location = 1) in vec3 VertexColor; Ezt a kimeneti változóknál is lehet használni: layout (location = 0) out vec4 FragColor; 19

Uniform változók A shaderen belül read-only-k (konstansok), de kezdeti értéket kaphatnak uniform mat4 MVP Típusok:, n = 2,3,4 mat<n>: n x n-es mátrix vec<n>: n dim vektor 20

Uniform változók Először meg kell tudnunk az OpenGL-es azonosítóját a uniform változónak: GLuint mvpInShader = glGetUniformLocation( programHandle, "MVP"); Ezután már típusának megfelelő fv-vel értéket adhatunk neki: GlUniformMatrix4fv( mvpInShader, 1, GL_FALSE, &app_mvp[0][0]); Többiek: http://www.opengl.org/sdk/docs/man/xhtml/glUnifo rm.xml 21

Uniform változók Alaptípusok tömbjét is megjelölhetünk uniform- ként Ekkor pl. egy mátrixtömb konkrét indexen lévő mátrixának azonosítóját megkapjuk így: GLuint location = glGetUniformLocation( programHandle, "MyArray[1]" ); 22

Uniform block Több shader változó használhatja a program szempontjából ugyanazon uniform változókat Ezeket mégis külön-külön kellene feltöltenünk stb., mert ugyanannak a uniform változónak más lesz a címe a különböző shader programokban A uniform block segítségével ezen segíthetünk (csak használjunk shared layout-ot) 23

Uniform block – a shaderben uniform BlobSettings { vec4 InnerColor; vec4 OuterColor; float RadiusInner; float RadiusOuter; }; 24

Uniform block A uniform változók adatait tartalmazó puffer objektum a uniform buffer object A változókra hivatkozásnál elég az adattag nevét írni, nem kell prefixelni az UBO nevével (tehát pl. elég az InnerColor, nem kell BlobSettings.InnerColor) 25

Uniform block GLuint blockIndex = glGetUniformBlockIndex( programHandle, "BlobSettings"); GLint blockSize; glGetActiveUniformBlockiv( programHandle, blockIndex, GL_UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE, &blockSize); GLubyte * blockBuffer= (GLubyte *)malloc(blockSize); 26

Uniform block const GLchar *names[] = { "InnerColor", "OuterColor", "RadiusInner", "RadiusOuter" }; GLuint indices[4]; glGetUniformIndices( programHandle, 4, names, indices); GLint offset[4]; glGetActiveUniformsiv( programHandle, 4, indices, GL_UNIFORM_OFFSET, offset); 27

Uniform block GLfloat outerColor[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f}; GLfloat innerColor[] = {1.0f, 1.0f, 0.75f, 1.0f}; GLfloat innerRadius = 0.25f, outerRadius = 0.45f; memcpy(blockBuffer + offset[0], innerColor, 4 * sizeof(GLfloat)); memcpy(blockBuffer + offset[1], outerColor, 4 * sizeof(GLfloat)); memcpy(blockBuffer + offset[2], &innerRadius, sizeof(GLfloat)); memcpy(blockBuffer + offset[3], &outerRadius, sizeof(GLfloat)); 28

Uniform block GLuint uboHandle; glGenBuffers( 1, &uboHandle ); glBindBuffer( GL_UNIFORM_BUFFER, uboHandle ); glBufferData( GL_UNIFORM_BUFFER, blockSize, blockBuffer, GL_DYNAMIC_DRAW ); glBindBufferBase( GL_UNIFORM_BUFFER, blockIndex, uboHandle ); 29

Fragment shader #version 400 in vec3 Color; out vec4 FragColor; void main() { FragColor = vec4(Color, 1.0); } 30

Grafikus primitívek Figyelem: OpenGL 3.0-től kezdve a GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, GL_POLYGON primitívek kikerültek a szabványból! Csak ún. backward compatible context-ek esetén működnek, minden más esetben eredmény nélkül zajlik le a végrehajtásuk (=skip)