OpenGL로 배우는 3차원 컴퓨터 그래픽스::4장&연습문제

● 4장 연습 문제

 

1. 그래픽 분야의 ISO 표준 중 하나인 PHIGS에는 구조체 개념이 포함되어 있다.(True/False)

2. API는 프로그램 언어다.(True/False)

3. 고수준 API는 장면 묘사 위주로, 구체적 렌더링 방식이 포함되어 있지 않다.(True/False)

4. 파라미터 리스트를 사용할 경우 시스템 테이블은 불필요하다.(True/False)

5. 파이프라인 구조에서 서브 프로세서의 논리는 하드웨어적으로 고정되어 있다. (True/False)

6. 지엘이 C 함수에 대한 호출이라면 GLU는 지엘에 대한 호출이다.(True/False)

// 내 생각은 지엘은 저 위에서 C함수가 호출해서 불리는게 맞는데, GLU는 GL에 대한 호출이 아니라 GL이 GLU에 대한 호출이다. 그래서 False라고 생각.

// 근데 답을 써놓으신 다른 분은 True라고 했는데 모르겠다. 

7. 점, 선, 삼각형 등 렌더링의 최소단위를 그래픽 (기본요소)라 한다.

8. 심사 표준이 제정되지 않는 상태에서 현실 시장에서 통용되는 표준을 (사실 표준)이라 한다.

9. ISO에서 시스템 테이블은 지엘의 (상태변수 테이블)에 해당한다.

10.GLUT는 지엘과 (윈도우) 운영체제 사이의 인터페이스다.

11. 장면묘사 API에서 (그룹) 노드는 2개 이상의 노드로 구성된다.

12.윈도우 좌상단을 화면 좌표(30,10)에 위치시키기 위한 GLUT함수는 (glutInitwindowposition(30,10))이다.

13. C언어의 부동 소수 타입인 float에 해당하는 지엘 타입은 (GLfloat)이다.

14. 어떤 모드를 활성화하기 위한 지엘 함수는 (glutInitDisplayMode) 이다.

15. ISO 그래픽스 표준 내용을 인터넷에서 조사하여 발표해보라.

 

● 4장 내용 정리

1. 그래픽스 표준

- IOS표준(International Oragnization for Standardization), 컴퓨터 그래픽스란, 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 물체와 물체 영상을 생성, 변형, 디스플레이 , 저장 하는 것.

 

이 분야의 표준화는 '이식성' 을 높임으로써 사용자 편의를 도모한다.

(주전산기 독립성_동일 프로그램 모든 하드웨어에서 사용/

장비 독립성_입출력장치 종류 달라도 동일 기능 수행 위한 프로그램 명령은 같아야함/

프로그램 언어 독립성_프로그램 작성에 어떠한 프로그램 언어를 사용해도 된다. /

운영자 이식성_누구나 새로운 프로그램 사용법을 쉽게 터득한다.)

 

-기본요소와 시스템 리스트

-ISO그래픽 표준에 그림 구성하는 기본요소 용어 정의 되어있다.

기본요소_ 점, 선, 채움영역, 꺾은석, 표시 꺾은선, 문자 /

기본요소외양_ 두께, 패턴, 색성 등 /

기본요소 속성_ 기본요소가 지니는 현재의 외양값

 

-GKS,PHIGS

그래픽스 표준은 표준이 언급하는 내용에 따라 4가지로 분류한다.(계층구조로 이루어져있다.)

Lv.응용프로그램 : 응용 프로그램이 지켜야 할 표준을 추상적 수준에서 서술

Lv.가상 : 출력되어야할 내용을 기본요소를 사용해서 서술

Lv.논리적 : 주어진 장비에서 해당 기본 요소를 그리기 위해 필요한 과정 서술

Lv.물리적 : 개별 입출력 장비에 관한 내용 서술

 

1985 GKS ) 가장 먼저 정착된 그래픽스 표준,  2차원 위주 그래픽 처리, 전역 좌표계, 정규화 장치 좌표계, 장치 좌표계 → GKS-3D제정

1989 PHIGS) 주로 3차원 모델링, 가시화, 전역 좌표계, 정규화 장치 좌표계, 장치 좌표계, 시점, 가시부피 등에 주안점을 둔 표준안 // CAD 미국주도의 표준

 

- 그래픽 파일

비트맵 파일: 단순히 화면 화소값을 저장

GKS 메타파일: 그림을 만들어 낼 때 사용한 순차적 명령어들 저장

PHIGS 메타파일: GKS 메타파일의 내용을 포함 + 응용 프로그램 레벨에서 기본 요소 사이의 관계까지 저장.

 

- 언어 바인딩? 그래픽 소프트웨어 개발자를 위한 것.

 

2. API

- 그래픽 API

application program이 graphics library 호출 → 드라이버 소프트웨어가 해당 하드웨어 제어하는 어셈블리 명령어로 바꾼다.

API = 함수를 이용하여 프로그램을 작성하는데 직접 활용할 수 있도록 한 라이브러리 함수

 

2차원 그래픽 API - PDL, X

3차원 그래픽 API - PEX, Renderman

 

고수준 API = 추상적, 사용하기 쉽다. 

그림을 그리기 위한 실제적 세부 과정을 명시하는 대신, 물체를 정의하고 물체 사이의 관계를 묘사함으로써 프로그램 작성 완료. 예 ) Open Inventor, VRML

 

저수준 API = 구체적, 물체를 구성하는 기본요소의 정의부터 실제 그림을 그리는 세부적인 과정을 일일히 명시. 그래픽 메모리, 그래픽 가속 칩 등 하드웨어와 밀접하다. 이로 하드웨어 성능을 최대한 발휘가능하다.

예 ) OpenGL, Direct3D

 

VRML API

: 인터넷을 염두한 고수준 API. 특징으로 인터넷을 통한 사용자 간의 상호작용이 있다. 가상 현실 개념을 구현하기 위한 것. 원격 사용자 사이의 상호 작용에 따라 화면 장면 변화, 현실감 증폭한다.

VRML로 작성된 장면을 보려면 VRML브라우저를 플러그인 해야한다. 이 브라우저로는 cosmo player 가 있다.=>>VRML은 3차원 컴퓨터 그래픽 이론에서 제공하는 거의 모든 기능을 쉽사리 시험해 볼 수 있는 API이다.  

3. 오픈지엘 개괄

- API 발달 과정

CORE : 1979, ACM SIGGRAPH 제안

GL : 실리콘 그래픽스사의 워크 스테이션용 API

PHIGS: 계층구조, 그룹화모임

OpenInventor : PHIGS와 opengl을 기반으로 sceneGraph, OOP개념을 도입

VRML : OpenInventor기반으로 가상 현실 개념 도입

 

API의 존재 이유? 프로그래머가 프로그램 수월히 작성하기 위해서  

API == 응용 프로그램 인터페이스

== 라이브러리 함수(프로그래밍 언어로 작성된)

 

3차원 API시장 오랫동안 주도한 것 ?? Opengl !!!

저수준 API다. 그래서 OpenInventor , VRML, Java3D등 고수준 API의 인터페이스가 된다. 

 

1982년 실리콘 그래픽스(SGI)사가 자사의 워크스테이션용 그래픽 하드웨어를 파이프라인화하기 위해 개발된 API가 Iris GL(GL) → 아이리스 지엘이 이후 고성능 그래픽 카드를 장착한 개인용 컴퓨터에 이식되기 시작하며 openGL이라 부름 → IDsoft라는 게임의 주 엔진으로 사용해서 급 부상 함. 

 

==> 많은 그래픽 카드 제조업체들은, 지엘과 자사의 그래픽 보드 사이의 인터페이스 연결 할 수 있는 드라이버 소프트웨어를 개발하기 시작했다. (왜? 지엘 명령을 어셈블리 명령어로 번역하는 과정에서 자사 그래픽보드의 하드웨어 기능을 최대 효율적으로 하기 위해)

 

- GL 설계 원리:

범용성-대부분 하드웨어 실행 가능, 소프트웨어 면에서는 운영체제 무관히 설계

효율성-호환성 지님. 그래픽 하드웨어의 가속 기능을 최대한 발휘하기 위해

독립성-기능간의 독립성이 보장됨

완전성-하드웨어 기능을 대부분 수용/ 공통된 기능이 아닌 특정 하드웨어 기능에 대해서 ARB확장 형태로 명령어 제공

상호작업성

 

-GL은 왜 표준인가? 너무 많은 것을 하려 하지 않고, 이미 설계된 물체를 그려낼 뿐, 윈도우 조작/ 애니메이션/ 소리 추가 작업등을 할 수 없다. 이는 렌더링에 관해서 충분한 능력이다. 

 

-그래픽 처리

기본요소 정의 → 모델링(복잡물체 설계 - 고수준API) → 렌더링(모델링된 물체 화면에 그리는 - 저수준 API) 

 

-파이프 라인과 상태변수

---파이프라인 == 그래픽 처리를 분업한 것 과 같다. GPU 처리 속도를 획기적으로 개선하고, 파이프라인 구조 활용시 모든 서브 프로세서 동시에 가동되서 처리속도가 빨라진다. 하드웨어로 구현된다.

---상태변수 : 물체가 어떻게 그려져야 할지를 표현한다. GL은 단지 서브 프로세서들에게 파라미터를 전달하는 일을 한다.

---시스템 테이블: GL프로그램이 상태변수 값을 설정하면 그 값이 상태 테이블에 기록되고, 개별 파이프라인 프로세서는 필요한 상태변수 값을 이 테이블로부터 읽어서 프로세스를 실행한다.

- 모드: 상태변수보다 포괄적 개념 / 조명, 텍스처 같은 종류의 상태변수/ 조명 모드를 비활성화 하면 조명에 관련된 모든 상태변수가 자동으로 비활성화 된다.

 

4. 오픈지엘 프로그래밍

- 명령어 :  GL은 처리 속도를 높이기 위해 객체 지향을 채택 하지 않는다.

 

- 프로그램 구성 요소

* 구성요소1//지엘 라이브러리(GL : OpenGL Core Library)

→ 렌더링 기능을 제공하는 함수 라이브러리

 

* 구성요소2//지엘 유틸리티 라이브러리(GLU : OpenGL Utility Library)

→ 지엘 라이브러리의 도우미

→ 다각형 분할(Tessellation), Projection, Quadric Surface, NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 등 고급기능을 제공하는 함수로서 GL 함수로 작성되어있음

 

* 구성요소3//지엘 유틸리티 툴 킷(GLUT : OpenGL Utility Toolkit)

→ 사용자 입력을 받아들이거나 화면 윈도우를 제어하기 위한 함수로서 윈도우 운영체제가 실행하는 기능들

→ GL 프로그램과 그 프로그램이 돌아가는 윈도우 운영체제 사이의 인터페이스

→ GL의 일부가 아닌 Freeware

 

 

- GLUT와 윈도우 운영체제

(intro) 운영체제가 하는 일은?

• 프로그램 실행 시 프로그램을 제어

• GL 프로그램 실행의 시작 명령을 내리는 것도 운영체제

• GL 요청에 따라 새로운 윈도우 만들기

• GL의 렌더링 작업이 끝났을 때 윈도우 안에 그 결과를 보이는 함수를 호출

• 마우스 클릭시 상호작용에 필요한 함수 호출

- GLUT