[固定機能との違い]の変更点 - OpenGLプログラミングメモ

固定機能との違い

「固定機能との違い」(2014/04/30 (水) 21:12:40) の最新版変更点

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固定機能とプログラマブルシェーダーでは何がどう違うのでしょう。 固定機能ではフラットシェーディングやグーローシェーディング（スムースシェーディング）、 ワイヤーフレーム表示程度しかありませんでした。 擬似的にトゥーンシェーディングっぽく表示する事もできますが、トゥーンシェーディング とは全然品質が違います。 固定機能というのは、あらかじめ用意された範囲内で簡単手軽に機能を切り替えたり 描画に関する事を全て　『用意された中から選んで設定する』　という物でした。 簡単手軽ですが、グラフィックスで表現できる幅が文字通り固定されています。 そこで、より幅広いグラフィックスを表現するためにプログラマブルシェーダーが登場しました。 ここでは、シェーダー使用の描画とシェーダー未使用の描画をしてみました。 左が固定機能パイプラインで描画、右がシェーダーで色を反転させて描画した物です。 シェーダーファイルの gl_Position = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;//頂点座標の出力 で、gl_ModelViewMatrix　を掛け合わせてやらないとモデルビューに行った操作が一切、 反映されないので注意が必要です。 <img alt="" src="http://www21.atwiki.jp/opengl?cmd=upload&act=open&pageid=38&file=shader.png" /> シェーダープログラム(vertex.shader) <table border="1" cellspacing="1" cellpadding="1" width="600"><tbody><tr><td>void main(void) { gl_Position = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;//頂点座標の出力 gl_FrontColor = vec4(1.0)-gl_Color;//頂点カラーの出力(反転) //gl_FrontColor = gl_Color;//そのまま出力 }</td> </tr></tbody></table>メインプログラム(main.cpp) <table border="1" cellspacing="1" cellpadding="1" width="600"><tbody><tr><td> #pragma comment(linker, "/SUBSYSTEM:WINDOWS /ENTRY:mainCRTStartup") #pragma comment(lib, "glew32.lib") #include <stdio.h> #include <GL/glew.h> #include <GL/freeglut/freeglut.h> #define WIDTH 320 #define HEIGHT 240 GLuint shaderProg; GLuint vertexShader, fragmentShader; //shader fileを読み込みコンパイルする void readShaderCompile(GLuint shader, const char *file) { FILE *fp; char *buf; GLsizei size, len; GLint compiled; // ファイルを開く fopen_s(&fp,file, "rb"); if(!fp) printf("ファイルを開くことができません %s\n", file); //ファイルの末尾に移動し現在位置を得る fseek(fp, 0, SEEK_END); size = ftell(fp);//ファイルサイズを取得 // ファイルサイズのメモリを確保 buf = (GLchar *)malloc(size); if (buf == NULL) { printf("メモリが確保できませんでした \n"); } // ファイルを先頭から読み込む fseek(fp, 0, SEEK_SET); fread(buf, 1, size, fp); //シェーダオブジェクトにプログラムをセット glShaderSource(shader, 1, (const GLchar **)&buf, &size); //シェーダ読み込み領域の解放 free(buf); fclose(fp); // シェーダのコンパイル glCompileShader(shader); glGetShaderiv( shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled ); if ( compiled == GL_FALSE ) { printf( "コンパイルできませんでした!!: %s \n ", file); glGetProgramiv( shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &size ); if ( size > 0 ) { buf = (char *)malloc(size); glGetShaderInfoLog( shader, size, &len, buf); printf(buf); free(buf); } } } //リンクする void link( GLuint prog ) { GLsizei size, len; GLint linked; char *infoLog ; glLinkProgram( prog ); glGetProgramiv( prog, GL_LINK_STATUS, &linked ); if ( linked == GL_FALSE ) { printf("リンクできませんでした!! \n"); glGetProgramiv( prog, GL_INFO_LOG_LENGTH, &size ); if ( size > 0 ) { infoLog = (char *)malloc(size); glGetProgramInfoLog( prog, size, &len, infoLog ); printf(infoLog); free(infoLog); } } } //GLSLの初期化 void initGlsl(GLuint *program, const char *vertexFile) { //glewの初期化 GLenum err = glewInit(); if (err != GLEW_OK) { printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); } // GPU,OpenGL情報 printf("VENDOR= %s \n", glGetString(GL_VENDOR)); printf("GPU= %s \n", glGetString(GL_RENDERER)); printf("OpenGL= %s \n", glGetString(GL_VERSION)); printf("GLSL= %s \n", glGetString(GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION)); //シェーダーオブジェクトの作成 vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); //シェーダーの読み込みとコンパイル readShaderCompile(vertexShader, vertexFile); // シェーダプログラムの作成 *program = glCreateProgram(); // シェーダオブジェクトをシェーダプログラムに関連付ける glAttachShader(*program, vertexShader); // シェーダオブジェクトの削除 glDeleteShader(vertexShader); // シェーダプログラムのリンク link(*program); } void initGlsl(GLuint *program, const char *vertexFile, const char *fragmentFile) { //glewの初期化 GLenum err = glewInit(); if (err != GLEW_OK) { printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); } // GPU,OpenGL情報 printf("VENDOR= %s \n", glGetString(GL_VENDOR)); printf("GPU= %s \n", glGetString(GL_RENDERER)); printf("OpenGL= %s \n", glGetString(GL_VERSION)); printf("GLSL= %s \n", glGetString(GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION)); //シェーダーオブジェクトの作成 vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); //シェーダーの読み込みとコンパイル readShaderCompile(vertexShader, vertexFile); readShaderCompile(fragmentShader, fragmentFile); // プログラムオブジェクトの作成 *program = glCreateProgram(); // シェーダオブジェクトをシェーダプログラムに関連付ける glAttachShader(*program, vertexShader); glAttachShader(*program, fragmentShader); // シェーダオブジェクトの削除 glDeleteShader(vertexShader); glDeleteShader(fragmentShader); // シェーダプログラムのリンク link(*program); } void Triangle(int x,int y,int size,float linesize){ glLineWidth(linesize); //モード glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); glBegin(GL_TRIANGLES); glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f);glVertex2i(x-size/2,y+size/2); glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f);glVertex2i(x,y-size/2); glColor4f(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f);glVertex2i(x+size/2,y+size/2); glEnd(); } void display(void) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); Triangle(90,100,100,10);//固定機能で描画 glUseProgram(shaderProg);//シェーダー描画に切り替え Triangle(230,100,100,10);//シェーダーで描画 glUseProgram(0);//シェーダー解除 glutSwapBuffers(); } void idle(void) { glutPostRedisplay(); } void Init(){ glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); glOrtho(0, WIDTH, HEIGHT, 0, -1, 1); } int main(int argc, char *argv[]) { glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(WIDTH, HEIGHT); glutInit(&argc, argv); glutCreateWindow("固定機能とシェーダーで描画"); glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE); glutDisplayFunc(display); glutIdleFunc(idle); initGlsl(&shaderProg, "vertex.shader"); Init(); glutMainLoop(); glDeleteProgram(shaderProg); return 0; } </td> </tr></tbody></table>

固定機能とプログラマブルシェーダーでは何がどう違うのでしょう。 固定機能ではフラットシェーディングやグーローシェーディング（スムースシェーディング）、 ワイヤーフレーム表示程度しかありませんでした。 擬似的にトゥーンシェーディングっぽく表示する事もできますが、トゥーンシェーディング とは全然品質が違います。 固定機能というのは、あらかじめ用意された範囲内で簡単手軽に機能を切り替えたり 描画に関する事を全て　『用意された中から選んで設定する』　という物でした。 簡単手軽ですが、グラフィックスで表現できる幅が文字通り固定されています。 そこで、より幅広いグラフィックスを表現するためにプログラマブルシェーダーが登場しました。 ここでは、シェーダー使用の描画とシェーダー未使用の描画をしてみました。 左が固定機能パイプラインで描画、右がシェーダーで色を反転させて描画した物です。 シェーダーファイルの gl_Position = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;//頂点座標の出力 で、gl_ModelViewMatrix　を掛け合わせてやらないとモデルビューに行った操作が一切、 反映されないので注意が必要です。 <img alt="" src="http://cdn21.atwikiimg.com/opengl?cmd=upload&act=open&pageid=38&file=shader.png" /> シェーダープログラム(vertex.shader) <table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" width="600"><tbody><tr><td>void main(void) { gl_Position = gl_ModelViewMatrix * gl_Vertex;//頂点座標の出力 gl_FrontColor = vec4(1.0)-gl_Color;//頂点カラーの出力(反転) //gl_FrontColor = gl_Color;//そのまま出力 }</td> </tr></tbody></table>メインプログラム(main.cpp) <table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1" width="600"><tbody><tr><td> #pragma comment(linker, "/SUBSYSTEM:WINDOWS /ENTRY:mainCRTStartup") #pragma comment(lib, "glew32.lib") #include <stdio.h> #include <GL/glew.h> #include <GL/freeglut/freeglut.h> #define WIDTH 320 #define HEIGHT 240 GLuint shaderProg; GLuint vertexShader, fragmentShader; //shader fileを読み込みコンパイルする void readShaderCompile(GLuint shader, const char *file){ FILE *fp; char *buf; GLsizei size, len; GLint compiled; // ファイルを開く fopen_s(&fp,file, "rb"); if(!fp) printf("ファイルを開くことができません %s\n", file); //ファイルの末尾に移動し現在位置を得る fseek(fp, 0, SEEK_END); size = ftell(fp);//ファイルサイズを取得 // ファイルサイズのメモリを確保 buf = (GLchar *)malloc(size); if(buf == NULL){ printf("メモリが確保できませんでした \n"); } // ファイルを先頭から読み込む fseek(fp, 0, SEEK_SET); fread(buf, 1, size, fp); //シェーダオブジェクトにプログラムをセット glShaderSource(shader, 1, (const GLchar **)&buf, &size); //シェーダ読み込み領域の解放 free(buf); fclose(fp); // シェーダのコンパイル glCompileShader(shader); glGetShaderiv( shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled ); if( compiled == GL_FALSE ){ printf( "コンパイルできませんでした!!: %s \n ", file); glGetProgramiv( shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &size ); if( size > 0 ){ buf = (char *)malloc(size); glGetShaderInfoLog( shader, size, &len, buf); printf(buf); free(buf); } } } //リンクする void link( GLuint prog ){ GLsizei size, len; GLint linked; char *infoLog ; glLinkProgram( prog ); glGetProgramiv( prog, GL_LINK_STATUS, &linked ); if( linked == GL_FALSE ){ printf("リンクできませんでした!! \n"); glGetProgramiv( prog, GL_INFO_LOG_LENGTH, &size ); if( size > 0 ){ infoLog = (char *)malloc(size); glGetProgramInfoLog( prog, size, &len, infoLog ); printf(infoLog); free(infoLog); } } } //GLSLの初期化 void initGlsl(GLuint *program, const char *vertexFile){ //glewの初期化 GLenum err = glewInit(); if (err != GLEW_OK){ printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); } // GPU,OpenGL情報 printf("VENDOR= %s \n", glGetString(GL_VENDOR)); printf("GPU= %s \n", glGetString(GL_RENDERER)); printf("OpenGL= %s \n", glGetString(GL_VERSION)); printf("GLSL= %s \n", glGetString(GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION)); //シェーダーオブジェクトの作成 vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); //シェーダーの読み込みとコンパイル readShaderCompile(vertexShader, vertexFile); // シェーダプログラムの作成 *program = glCreateProgram(); // シェーダオブジェクトをシェーダプログラムに関連付ける glAttachShader(*program, vertexShader); // シェーダオブジェクトの削除 glDeleteShader(vertexShader); // シェーダプログラムのリンク link(*program); } void initGlsl(GLuint *program, const char *vertexFile, const char *fragmentFile){ //glewの初期化 GLenum err = glewInit(); if (err != GLEW_OK){ printf("Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); } // GPU,OpenGL情報 printf("VENDOR= %s \n", glGetString(GL_VENDOR)); printf("GPU= %s \n", glGetString(GL_RENDERER)); printf("OpenGL= %s \n", glGetString(GL_VERSION)); printf("GLSL= %s \n", glGetString(GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION)); //シェーダーオブジェクトの作成 vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); //シェーダーの読み込みとコンパイル readShaderCompile(vertexShader, vertexFile); readShaderCompile(fragmentShader, fragmentFile); // プログラムオブジェクトの作成 *program = glCreateProgram(); // シェーダオブジェクトをシェーダプログラムに関連付ける glAttachShader(*program, vertexShader); glAttachShader(*program, fragmentShader); // シェーダオブジェクトの削除 glDeleteShader(vertexShader); glDeleteShader(fragmentShader); // シェーダプログラムのリンク link(*program); } void Triangle(int x,int y,int size,float linesize){ glLineWidth(linesize); //モード glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); glBegin(GL_TRIANGLES); glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f);glVertex2i(x-size/2,y+size/2); glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f);glVertex2i(x,y-size/2); glColor4f(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f);glVertex2i(x+size/2,y+size/2); glEnd(); } void display(void){ glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); Triangle(90,100,100,10);//固定機能で描画 glUseProgram(shaderProg);//シェーダー描画に切り替え Triangle(230,100,100,10);//シェーダーで描画 glUseProgram(0);//シェーダー解除 glutSwapBuffers(); } void idle(void){ glutPostRedisplay(); } void Init(){ glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); glOrtho(0, WIDTH, HEIGHT, 0, -1, 1); } void main(int argc, char *argv[]){ glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(WIDTH, HEIGHT); glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE); glutCreateWindow("固定機能とシェーダーで描画"); glutDisplayFunc(display); glutIdleFunc(idle); initGlsl(&shaderProg, "vertex.shader"); Init(); glutMainLoop(); glDeleteProgram(shaderProg); return; } </td> </tr></tbody></table>

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