openFrameworksでシェーダを扱う

openFrameworksでシェーダ扱える。ofShaderというオブジェクトがあるので、そのオブジェクトにvertexシェーダとfragmentシェーダのファイルを読み込ませて使う。僕の理解ではvertexシェーダが頂点の位置を動かし、fragmentシェーダがある頂点の色を指定する。

class ofApp : public ofBaseApp {

public:
    void setup() {
        shader.load("vert.vs", "frag.fs");
    }

    void draw() {
        shader.begin();
        ofEllipse(mouseX, mouseY, 100, 100);
        shader.end();
    }

    ofShader shader;
}

こんな感じ。こうするとカーソルのいちに書いた円にシェーダが適用される。（言葉遣いあっているか不明。）

僕はGL3を使っているので、ofGLProgrammableRenderer.hをインクルードして、main関数内で ofSetCurrentRenderer(ofGLProgrammableRenderer::TYPE);を呼ぶ。

vertexシェーダ

このvertexシェーダはたぶんy座標を累乗して返す。

#version 150 //OpenGL 3.2系はこれ

uniform mat4 modelViewProjectionMatrix //このマトリクスにベクトルかけて返すと良い
in vec4 position //いま取り扱っている座標が入っている

void main() {
  vec4 pos = position;
  pos.y *= pos.y;

  //最終的にgl_PositionにぶちこめばOK
  gl_Position = modelViewProjectionMatrix * pos;
}

ポイントはgl_Positionですかね。

fragmentシェーダ

このfragmentシェーダは赤色でグラデーションをする。

#version 150

out vec4 outputColor; //ここに座標の色を入れればOK

void main() {
   //sin, absなどは使える。gl_FragCoordで現在取り扱っている座標がわかる。
    outputColor = vec4(abs(sin(gl_FragCoord.x / 20)), abs(cos(gl_FragCoord.y / 20)), 0, 1);
}

ポイントはgl_FragCoordやout vec4 outputColorですね。

色を渡す

fragmentシェーダに色を渡せる。ofSetColor() で設定した色は、uniform vec4 globalColorとして使える。

追記:modelViewProjectionMatrixについて

とりあえずmodelViewProjectionMatrixに座標をかけるということをしていたが、いったいなんだったのか。それについて。

まず、3Dにおいて座標系がいくつかあるということを知らないといけない。

• Object Space
  • オブジェクト自身が原点になっている座標系。物体ごとに座標系がある
  • モデリングしてるときの座標系と考えればわかりやすいか。
• World Space
  • ワールド座標系。どこどこになになにがある、といった感じ。
  • これを仮想空間の座標系と捉えれば良さそう。
• Eye Space
  • 視点座標系。たとえばカメラの位置とか。視点の位置が原点になる。
• Clip Space
  • 視点座標系から少しズームしたりして、切り取った座標系。クリップ座標系というらしい。
  • スクリーンみたいな感じだと思う。（それの逆？）
• Normalized Device Space
  • すべてが絶対値1に収まるようにした座標系。
• Window Space
  • ウィンドウの座標系。みんながまさに見ている座標系のこと。
  • 原点が左上だったり左下だったり。。。

今回の話において重要なのは最初の４つ。んで、Object Space -> World Space -> Eye Spaceと変換をしていくのに、ModelViewMatrixが必要。さらに、Eye Space -> Clip Spaceに変換していくのにProjectionMatrixが必要なのだ。modelViewProjectionMatrixは、それを一緒にしてしまったものなのかもしれないと考えてみた。

たぶんin vec4 positionで得られるのはワールド座標系。そこでの情報を取り扱って、クリップ座標系にして返す。これがvertexシェーダのしていることなのだろうかと。

詳しい情報はこのpdfから得た。図もわかりやすい。http://www.inftyproject.org/suzuki/lectures/java/ToBegin.pdf

Light Leaksの話は、Window SpaceがProjection Spaceとなり、ミラーボールがmodelViewProjectionMatrixの逆行列となっていて、まさにWorld Spaceに投影しているんだと思う。だとすると、写真などから得られた情報からその行列を求める、みたいなことをしていたってことなのだろうか。逆問題。。。