[OpenGL Note] Rasterizer

Rasterizer 단계

Rasterizer 단계는 아래와 같은 역할을 수행한다

 

Clipping

Clip Space에서 화면에 표시되는 영역을 벗어나는 부분을 제거하는 것을 의미한다

예를 들어,

t1은 버려지고

t2는 통과가 되고

t3는 View Frustrum에 걸쳐지면서 Clipping이 된다

이해를 돕기위한 View Space 상태

 

Perspective division

homogeneous 좌표계인 Clip space 좌표를

Cartesian 좌표계로 바꾸는 작업을 의미한다

그 결과값을 NDC(normalized device coordinates)라고 한다 

homogeneous 좌표계를 Cartesian 좌표계로 바꾸기 위해서는

w값인 -z로 나누게 된다

따라서,

w(-z)값이 크면, 나머지 x, y, z 값은 작아지고

w(-z)값이 작으면, 나머지 x, y, z 값은 커지면서 원근감이 표현된다

 

Back-face culling

카메라를 바라보지 않는 물체의 표면들을 잘라내는 작업을 의미한다

벡터의 내적을 통해 연산을 하는 것은 비효율적이기에

determinant를 통해 CCW/CW를 파악하고

CW의 표면은 잘라낸다

determinant

CCW/CW를 통해 체크

 

Face culling

항상 Back-face를 culling하는 것은 아니다

translucent(반투명한) 물체를 그리는 경우에는 culling을 하면 안 된다

예를 들어, 투명한 빈 구를 렌더링 하는 경우에

앞면이 뒷면을 통과하여 보이도록 하려면 어떤 면도 culling 하면 안 된다

 

cross-section view의 경우는 front face culling을 하면 된다

절단면을 보여줘야 하니 앞부분을 제거하는 것이다

 

OpenGL에서 face culling 옵션은

기본적으로 face culling을 하지 않는 GL_FALSE이다

face culling을 하려면,

glEnable(GL_CULL_FACE)를 통해 켜주고

glCullFace()를 통해 원하는 옵션에 맞게 작성해주어야 한다

glEnable(GL_CULL_FACE);// Face Culling 켜주기
glCullFace();// default 옵션은 GL_BACK
glCullFace(GL_FRONT);// 직접 옵션 지정
// 옵션에는 GL_FRONT, GL_BACK, CL_FRONT_AND_BACK 등이 있다

 

Viewport transform

해당 screen space의 해상도에 맞게 변환을 해주는 것을 의미한다

screen space의 해상도는 런타임 중에 계속 변경이 될 수 있고

단순히 창의 전체 해상도 뿐만 아니라

게임에서 맵을 보여주는 뷰포트와 시야를 보여주는 뷰포트로 구분되는 것처럼

다양한 뷰포트가 존재할 수 있다

 

변환하는 방법과 이를 통해 도출된 Viewport Matrix는 아래와 같다

변환 방법

Viewport Matrix (minZ 0.0, maxZ 1.0 인 경우)

 

OpenGL에서는 아래와 같은 함수를 통해 뷰포트 변환을 할 수 있고

minZ와 maxZ는 0.0과 1.0이 기본이고

특이한 상황이 아니라면 해당 값들은 수정하지 않는다

void glViewport(GLint minX, GLint minY, GLsizei w, GLsizei h);
void glDepthRangef(GLclampf minZ, GLclampf maxZ);// default: minZ 0.0, maxZ 1.0

 

Scan conversion

3개의 정점 사이에

fragment들의 data인 vertex attributes를 interpolation을 통해 생성하는 과정이다

여기서 vertex attributes에는 vertex pos를 제외한 나머지

normal, texcoord,... 등이 있다

이렇게 보간된 데이터들을 Fragment data라고 하고

추후 픽셀의 색을 결정하는 것은 Fragment shader에서 진행한다

 

interpolation을 하는 방법은

픽셀의 정 중앙을 기준으로

Bilinear Interpolation을 통해 각각 fragment의 vertex attributes를 계산한다

edge를 기준으로 한번

Scan Line을 기준으로 한번 하는 것이다

 

추가적으로, interpolation을 하면

normal 길이가 달라져서

추후 fragment shader에서 normalize를 진행한다