[번역] LearnOpenGL 1.시작하기 - OpenGL에 대해서

원본 - https://learnopengl.com/Getting-started/OpenGL

 

여정을 시작하기 전에 먼저 OpenGL이 실제로 무엇인지 정의해야 합니다.

OpenGL은 주로 그래픽과 이미지를 조작하는데 사용할 수 있는 많은 기능을 제공하는 API(Application Programming Interface)로써 후보로 거론됩니다.

그러나 OpenGL 자체는 API가 아니라 크로노스 그룹이 개발하고 유지 관리하는 사양에 불과합니다.

 

OpenGL 사양은 각 기능의 결과/출력과 수행 방법을 정확하게 명시합니다.

그런 다음 이 기능이 어떻게 작동해야 하는지에 대한 해결책을 마련하는 것은 이 사양을 구현하는 개발자에게 달려있습니다.

OpenGL 사양에는 구현 세부 정보이 나와 있지 않으므로, 실제 개발된 OpenGL 버전은 결과가 사양과 일치하는 한(따라서 사용자에게 동일한) 다른 구현을 허용합니다.

 

실제 OpenGL 라이브러리를 개발하는 사람들은 대개 그래픽 카드 제조업체입니다.

구입한 각 그래픽 카드는 해당 카드용 특별히 개발된 OpenGL 버전인 특정 OpenGL 버전을 지원합니다.

Apple 시스템을 사용할 때 OpenGL 라이브러리는 Apple이 직접 관리하며 Linux 아래에는 그래픽 공급업체의 버전과 이러한 라이브러리에 대한 애호가의 적응이 결합되어 있습니다.

이는 OpenGL이 하지 말아야 할 이상한 동작을 보일 때마다 그래픽 카드 제조업체(또는 라이브러리를 개발/유지 관리한 사람)의 잘못일 가능성이 높다는 것을 의미합니다.

 

대부분의 구현은 그래픽 카드 제조업체에 의해 구축되므로 구현에 버그가 발생할 때마다 일반적으로 비디오 카드 드라이버를 업데이트하면 해결됩니다. 이런 드라이버에는 카드에서 지원하는 최신 버전의 OpenGL이 포함됩니다. 그래픽 드라이버를 업데이트하는 것이 항상 권장되는 이유중 하나입니다.

 

Khronos는 모든 OpenGL 버전에 대한 모든 사양 문서를 공개적으로 호스팅합니다.

관심 있는 독자는 여기에서 버전 3.3의 OpenGL 사양(우리가 사용할 버전)을 찾을 수 있습니다.

이 사양은 OpenGL의 세부 사항을 자세히 살펴보고 싶다면 좋은 읽을거리입니다(구현이 아닌 결과만 설명합니다).

또한 사양은 기능의 정확한 작동을 찾는데 유용한 참고 자료를 제공합니다.

 

코어 프로파일 vs 즉시 모드(고정 함수 파이프라인)

옛날에는 OpenGL을 사용하는 것은 그래픽을 그리기 위한 사용하기 쉬운 방법인 즉시 모드(고정 함수 파이프라인이라고도 함)로 개발하는 것을 의미했습니다.

OpenGL의 대부분의 기능은 라이브러리 안에 숨겨져 있었고 개발자들은 OpenGL이 계산을 수행하는 방식을 크게 통제하지 못했습니다.

개발자들은 결국 더 많은 유연성을 원했고, 시간이 지남에 따라 사양이 더 유연해졌고, 개발자들은 그들의 그래픽을 더 많이 통제하게 되었습니다.

고정 함수 파이프라인을 사용하는 것은 정말 사용하기 쉽고 이해하기 쉽지만, 또한 매우 비효율적입니다.

이러한 이유로 이 사양은 버전 3.2 이후 즉시 모드 기능을 더 이상 사용하지 않기 시작했으며 개발자들이 OpenGL의 코어 프로파일 모드로 개발하도록 동기를 부여하기 시작했습니다.

이 모드는 오래된 모든 사용되지 않는 기능을 제거한 OpenGL의 사양의 한부분입니다.

 

OpenGL의 핵심 프로파일을 사용할 때 OpenGL은 현대적 관행을 사용하도록 강요합니다.

OpenGL에서 사용되지 않는 함수 중 하나를 사용하려고 할 때마다 OpenGL에서 오류가 발생하고 그리기가 중지됩니다.

현대적인 접근법을 배우는 것의 장점은 그것이 매우 유연하고 효율적이라는 것입니다.

하지만, 그것은 또한 배우기가 더 어렵습니다. 고정 함수 파이프라인은 OpenGL이 수행한 실제 작업에서 상당히 많은 부분을 추상화했으며 학습하기는 쉬웠지만 실제로 OpenGL이 어떻게 작동하는지 파악하기는 어려웠습니다.

현대적인 접근 방식은 개발자가 OpenGL과 그래픽 프로그래밍을 진정으로 이해해야 하며, 다소 어렵긴 하지만 훨씬 더 많은 유연성과 효율성, 그리고 가장 중요한 것은 그래픽 프로그래밍에 대한 훨씬 더 나은 이해를 가능하게 합니다.

 

이것은 또한 이 책이 핵심 프로필 OpenGL 버전 3.3에 맞춰진 이유입니다. 비록 그것이 더 어렵지만, 그것은 노력할 가치가 있습니다.

 

현재 OpenGL 4.6을 작성하는 시점에서 상위 버전의 OpenGL을 선택할 수 있습니다.

OpenGL 4.6이 출시된 상태에서 OpenGL 3.3을 제가 선택한 이유는 무엇일까요?

그 질문에 대한 대답은 비교적 간단합니다. 3.3 이후 버전의 모든 OpenGL은 OpenGL의 핵심 메커니즘을 변경하지 않고 OpenGL에 유용한 기능을 추가합니다.

새로운 버전은 동일한 작업을 수행하는 데 약간 더 효율적이거나 유용한 방법을 도입할 뿐입니다.

그 결과 모든 개념과 기술이 최신 OpenGL 버전에서 동일하게 유지되므로 OpenGL 3.3을 학습하는 것이 완벽하게 유효합니다.

언제든지 준비가 되었거나 경험이 풍부하면 최신 OpenGL 버전의 특정 기능을 쉽게 사용할 수 있습니다.

 

최신 버전의 OpenGL 기능을 사용하면 최신 그래픽 카드만 응용 프로그램을 실행할 수 있습니다.이것이 대부분의 개발자들이 일반적으로 낮은 버전의 OpenGL을 목표로 하고 선택적으로 더 높은 버전의 기능을 가능하게 하는 이유입니다.

일부 챕터에서는 다음과 같이 기록된 보다 현대적인 기능을 확인할 수 있습니다.

 

확장

OpenGL의 큰 특징은 확장 기능을 지원한다는 것입니다.

그래픽 회사에서 렌더링을 위한 새로운 기술이나 새로운 대규모 최적화를 제안할 때마다 드라이버에 구현된 확장 기능에서 종종 발견됩니다.

응용프로그램이 실행되는 하드웨어가 이러한 확장을 지원하는 경우 개발자는 확장에서 제공하는 기능을 사용하여 보다 고급 또는 효율적인 그래픽을 구현할 수 있습니다.

이러한 방식으로 그래픽 개발자는 확장 기능이 그래픽 카드에서 지원되는지 확인하기만 하면 OpenGL이 향후 버전에 기능을 포함할 떄까지 기다리지 않고도 이러한 새로운 렌더링 기술을 사용할 수 있습니다.

종종 확장이 인기가 있거나 매우 유용한 경우 나중에 OpenGL 버전의 일부가 됩니다.

 

개발자는 이러한 확장을 사용하기 전(또는 OpenGL 확장 라이브러리를 사용하기 전) 사용 가능한 확장이 있는지 문의해야 합니다.

이를 통해 개발자는 확장을 사용할 수 있는지 여부에 따라 더 나은 작업 또는 더 효율적인 작업을 수행할 수 있습니다.

 

if(GL_ARB_extension_name)
{
    // Do cool new and modern stuff supported by hardware
}
else
{
    // Extension not supported: do it the old way
}

예를 들어, OpenGL이 삼각형 대신 선을 그리고 싶다고 말할 때마다 OpenGL이 그리는 방법을 설정하는 일부 컨텐스트 변수를 변경하여  OpenGL의 상태를 변경합니다.

OpenGL에 선을 그어야 한다고 말해 컨텍스트를 변경하는 즉시 다음 그리기 명령은 삼각형 대신 선을 그립니다.

 

OpenGL에서 작업할 때 컨텍스트를 변경하는 여러 상태 변경 기능과 OpenGL의 현재 상태를 기반으로 일부 작업을 수행하는 여러 상태 사용 기능을 만나게 됩니다.

OpenGL이 기본적으로 하나의 대형 상태 시스템이라는 것을 기억하는 한, 대부분의 기능은 더 의미가 있을 것입니다.

 

오브젝트

OpenGL 라이브러리는 C로 작성되어 있으며 다른 언어로 많은 파생을 허용하지만 핵심적으로는 C라이브러리로 남아 있습니다.

C 언어 구조 중 많은 부분이 다른 고급 언어로 잘 번역되지 않기 때문에 OpenGL은  몇 가지 추상화를 염두에 두고 개발되었습니다.

이러한 추상화 중 하나는 OpenGL의 객체입니다.

 

OpenGL의 개체는 OpenGL 상태의 하위 집합을 나타내는 옵션 모음입니다.

예를 들어, 도면 창의 설정을 나타내는 객체를 사용할 수 있습니다. 그런 다음 객체의 크기, 지원되는 색상 수 등을 설정할 수 있습니다.

그런 다음 객체의 크기, 지원되는 색상 수 등을 설정할 수 있습니다.

물체를 C와 같은 구조로 시각화할 수 있습니다.

 

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

객체를 사용하고자 할 때마다 일반적으로 다음과 같이 보입니다(OpenGL의 컨텍스트가 큰 구조로 시각화됨)

 

// The State of OpenGL
struct OpenGL_Context {
      ...
      object_name* object_Window_Target;
      ...      
};

// create object
unsigned int objectId = 0;
glGenObject(1, &objectId);
// bind/assign object to context
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);
// set options of object currently bound to GL_WINDOW_TARGET
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH,  800);
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);
// set context target back to default
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);

 

이 작은 코드 조각은 OpenGL로 작업할 때 자주 볼 수 있는 워크플로우입니다.

먼저 개체를 만들고 참조를 ID로 저장합니다(실제 개체의 데이터는 씬 뒤에 저장됨).

그럼 다음 개체(ID 사용)를 컨텐스트의 대상 위치에 바인딩합니다(예: 창 개체 대상 위치는 GL_WINDOW_TARGET으로 정의됨).

다음으로 창 옵션을 설정하고 마지막으로 창 대상의 현재 개체 ID를 0으로 설정하여 개체의 바인딩을 해제합니다.

설정한 옵션은 objectId에서 참조하는 개체에 저장되고 개체를 GL_WINDOW_TARGET에 다시 바인딩하는 즉시 복원됩니다.

 

지금까지 제공된 코드 샘플은 OpenGL이 작동하는 방식에 대한 근사치일 뿐이며, 책 전체에서 실제 예제를 충분히 볼 수 있습니다.

 

이러한 개체를 사용하면 응용 프로그램에서 둘 이상의 개체를 정의하고 옵션을 설정할 수 있으며 OpenGL의 상태를 사용하는 작업을 시작할 때마다 원하는 설정으로 개체를 바인딩할 수 있습니다.

예를 들어 3D 모델 데이터(집 또는 캐릭터)의 컨테이너 개체 역할을 하는 개체가 있으며, 이 중 하나를 그리고 싶을 때마다 우리는 우리가 그릴 모델 데이터가 들어 있는 개체를 바인딩합니다(이러한 개체에 대한 옵션을 먼저 만들고 설정했습니다).

객체가 여러 개 있으면 많은 모델을 지정할 수 있고 특정 모델을 그리고 싶을 때마다 모든 옵션을 다시 설정하지 않고 해당 객체를 그리기 전에 간단히 바인딩할 수 있습니다.

 

시작하자

이제 OpenGL의 사양과 라이브러리, OpenGL이 후드 아래에서 어떻게 작용하는지, 그리고 OpenGL이 사용하는 몇 가지 사용자 지정 기술에 대해 알아봤습니다.

모든 것을 이해하지 못했더라도 걱정하지 마십시오.

이 책에서는 각 단계를 통해 OpenGL을 제대로 파악할 수 있는 충분한 예를 볼 수 있습니다.

 

추가 자료들

• opengl.org : OpenGL의 공식 웹사이트입니다.
• OpenGL registry : 모든 OpenGL 버전에 대한 OpenGL 사양 및 확장을 호스트합니다.