Introducción

Los shaders de geometría son una etapa adicional en el pipeline de renderizado de OpenGL que permite la manipulación de primitivas geométricas (puntos, líneas, triángulos) después de que han sido procesadas por el vertex shader y antes de ser rasterizadas. Esta capacidad permite la creación de efectos avanzados como la generación de geometría adicional, la subdivisión de primitivas y la creación de efectos de sombra.

Conceptos Clave

Pipeline de Shaders de Geometría:
- Vertex Shader: Procesa vértices individuales.
- Geometry Shader: Toma una primitiva completa (punto, línea, triángulo) y puede emitir nuevas primitivas.
- Fragment Shader: Procesa fragmentos generados por la rasterización de primitivas.
Entrada y Salida:
- Entrada: Primitivas geométricas (puntos, líneas, triángulos).
- Salida: Nuevas primitivas geométricas que pueden ser diferentes de las primitivas de entrada.
Uso Común:
- Generación de geometría adicional (e.g., creación de sombras volumétricas).
- Modificación de la geometría existente (e.g., desplazamiento de vértices).
- Creación de efectos visuales avanzados (e.g., explosiones, efectos de partículas).

Ejemplo Práctico: Dibujando una Línea desde un Punto

Paso 1: Configuración del Entorno

Asegúrate de tener un entorno de desarrollo configurado con OpenGL. Puedes seguir las instrucciones del módulo "Configuración de tu Entorno de Desarrollo" para configurar tu entorno.

Paso 2: Código del Vertex Shader

#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 aPos;

void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
}

Paso 3: Código del Geometry Shader

#version 330 core
layout(points) in;
layout(line_strip, max_vertices = 2) out;

void main()
{
    // Emite el punto original
    gl_Position = gl_in[0].gl_Position;
    EmitVertex();

    // Emite un nuevo vértice desplazado
    gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(0.1, 0.1, 0.0, 0.0);
    EmitVertex();

    EndPrimitive();
}

Paso 4: Código del Fragment Shader

#version 330 core
out vec4 FragColor;

void main()
{
    FragColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); // Color blanco
}

Paso 5: Código de Configuración en C++

// Cargar y compilar shaders
GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
glCompileShader(vertexShader);

GLuint geometryShader = glCreateShader(GL_GEOMETRY_SHADER);
glShaderSource(geometryShader, 1, &geometryShaderSource, NULL);
glCompileShader(geometryShader);

GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
glCompileShader(fragmentShader);

// Vincular shaders en un programa
GLuint shaderProgram = glCreateProgram();
glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, geometryShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
glLinkProgram(shaderProgram);

// Usar el programa de shaders
glUseProgram(shaderProgram);

// Configurar datos de vértices
float points[] = {
    0.0f, 0.0f, 0.0f // Un solo punto en el origen
};

GLuint VBO, VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);

glBindVertexArray(VAO);

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(points), points, GL_STATIC_DRAW);

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

// Render loop
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    // Renderizar
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glBindVertexArray(VAO);
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);

    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}

// Limpiar
glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
glDeleteBuffers(1, &VBO);
glDeleteProgram(shaderProgram);

Ejercicio Práctico

Ejercicio 1: Generación de un Cuadrado desde un Punto

Objetivo: Modificar el geometry shader para que genere un cuadrado a partir de un solo punto.

Instrucciones:

Modifica el geometry shader para que emita cuatro vértices formando un cuadrado.
Asegúrate de que el cuadrado esté centrado en el punto de entrada.

Solución:

#version 330 core
layout(points) in;
layout(triangle_strip, max_vertices = 4) out;

void main()
{
    vec4 offset = vec4(0.1, 0.1, 0.0, 0.0);

    // Emite los cuatro vértices del cuadrado
    gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(-offset.x, -offset.y, 0.0, 0.0);
    EmitVertex();

    gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(offset.x, -offset.y, 0.0, 0.0);
    EmitVertex();

    gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(-offset.x, offset.y, 0.0, 0.0);
    EmitVertex();

    gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(offset.x, offset.y, 0.0, 0.0);
    EmitVertex();

    EndPrimitive();
}

Conclusión

Los shaders de geometría son una herramienta poderosa en OpenGL que permite la manipulación avanzada de primitivas geométricas. Con ellos, puedes generar geometría adicional, modificar la geometría existente y crear efectos visuales complejos. En este módulo, hemos cubierto los conceptos básicos y proporcionado ejemplos prácticos para ayudarte a comenzar a utilizar shaders de geometría en tus proyectos.

En el siguiente módulo, exploraremos el renderizado multi-paso, una técnica avanzada que permite la creación de efectos visuales aún más complejos mediante el uso de múltiples pases de renderizado.

Shaders de Geometría

Introducción

Conceptos Clave

Ejemplo Práctico: Dibujando una Línea desde un Punto

Paso 1: Configuración del Entorno

Paso 2: Código del Vertex Shader

Paso 3: Código del Geometry Shader

Paso 4: Código del Fragment Shader

Paso 5: Código de Configuración en C++

Ejercicio Práctico

Ejercicio 1: Generación de un Cuadrado desde un Punto

Conclusión

Curso de Programación OpenGL

Módulo 1: Introducción a OpenGL

Módulo 2: Renderizado Básico

Módulo 3: Técnicas de Renderizado Intermedio

Módulo 4: Técnicas de Renderizado Avanzado

Módulo 5: Optimización del Rendimiento

Módulo 6: Efectos Especiales y Técnicas

Módulo 7: Temas Avanzados

Módulo 8: Aplicaciones del Mundo Real