OpenGL入门之入门

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顶点着色器--》形状（图元）装配--》几何着色器--》光栅化--》片段着色器--》测试与混合

图形渲染管线的第一个部分是顶点着色器(Vertex Shader)，它把一个单独的顶点作为输入。
顶点着色器主要的目的是把3D坐标转为另一种3D坐标（后面会解释），同时顶点着色器允许我们对顶点属性进行一些基本处理。

图元装配(Primitive Assembly)阶段将顶点着色器输出的所有顶点作为输入
（如果是GL_POINTS，那么就是一个顶点），并所有的点装配成指定图元的形状；本节例子中是一个三角形。

图元装配阶段的输出会传递给几何着色器(Geometry Shader)。
几何着色器把图元形式的一系列顶点的集合作为输入，它可以通过产生新顶点构造出新的（或是其它的）图元来生成其他形状。例子中，它生成了另一个三角形。

几何着色器的输出会被传入光栅化阶段(Rasterization Stage)，
这里它会把图元映射为最终屏幕上相应的像素，生成供片段着色器(Fragment Shader)使用的片段(Fragment)。
在片段着色器运行之前会执行裁切(Clipping)。裁切会丢弃超出你的视图以外的所有像素，用来提升执行效率。

片段着色器的主要目的是计算一个像素的最终颜色，这也是所有OpenGL高级效果产生的地方。
通常，片段着色器包含3D场景的数据（比如光照、阴影、光的颜色等等），这些数据可以被用来计算最终像素的颜色。

在所有对应颜色值确定以后，最终的对象将会被传到最后一个阶段，我们叫做Alpha测试和混合(Blending)阶段。
这个阶段检测片段的对应的深度（和模板(Stencil)）值（后面会讲），
用它们来判断这个像素是其它物体的前面还是后面，决定是否应该丢弃。
这个阶段也会检查alpha值（alpha值定义了一个物体的透明度）并对物体进行混合(Blend)。
所以，即使在片段着色器中计算出来了一个像素输出的颜色，在渲染多个三角形的时候最后的像素颜色也可能完全不同。

先要配置环境，然后创建窗口。

#include <iostream>
#define GLEW_STATIC
#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>

float vertices[] = {
        -0.5f,-0.5f,0.0f,
        0.5f,-0.5f,0.0f,
        0.5f,0.5f,0.0f,
        -0.5f,0.5f,0.0f,
};

unsigned int indices[] = { // 注意索引从0开始!
    , , ,  //第一个三角形
    , ,    //第二个三角形
};

//顶点着色器
const char* vertexShaderSource =
"#version 330 core                                             \n"
"layout(location = 0) in vec3 aPos;                            \n"// 位置变量的属性位置值为0
"void main() {                                                   \n"
"gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);}             \n";

//片段着色器
const char* fragmentShaderSource =
"#version 330 core                                 \n        "
"out vec4 FragColor;                               \n        "
"void main() {                                     \n        "
"FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);}        \n        ";

//函数在main之前存档
void processInput(GLFWwindow* window) {
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
    {//退出键关闭窗口
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
    }
}
int main(int argc, char* argv[]) {

    glfwInit();//初始化和创建窗口
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, );//提示用主版本号为3
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, );//次版本号为3，即为3.3版本的OpenGL
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

    //open GLFW window
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(, , "Test window", NULL, NULL);//800*600的窗口

    if (window == NULL) {//如果为空指针
        //std::cout << "open window failed." << std::endl;//打印失败
        printf("open window failes.");
        glfwTerminate();//终止
        return -;
        //return EXIT_FAILURE;
    }

    glfwMakeContextCurrent(window);

    //init GLEW
    glewExperimental = true;

    if (glewInit() != GLEW_OK)
    {
        printf("Init GLEW failed.");
        //std::cout << "glew init failed." << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -;//-1代表不正常退出
    }

    glViewport(, , , );//前两个参数控制窗口左下角的位置，后两个参数设置可绘制的像素大小
    //逆时针作为三角形的正面
    //glEnable(GL_CULL_FACE);
    //glCullFace(GL_FRONT);//剔除正面，back--剔除背面

    //第一个参数表示我们打算将其应用到所有的三角形的正面和背面，第二个参数告诉我们用线来绘制
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);//线框模式
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);//关掉线框模式

    unsigned int VAO;//顶点数组对象
    glGenVertexArrays(, &VAO);
    glBindVertexArray(VAO);

    unsigned int VBO;//顶点缓冲对象
    glGenBuffers(, &VBO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER,使用glBindBuffer函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上
    //调用glBufferData函数，它会把之前定义的顶点数据复制到缓冲的内存中
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
    /*
    glBufferData是一个专门用来把用户定义的数据复制到当前绑定缓冲的函数。它的第一个参数是目标缓冲的类型：
    顶点缓冲对象当前绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。第二个参数指定传输数据的大小(以字节为单位)；
    用一个简单的sizeof计算出顶点数据大小就行。第三个参数是我们希望发送的实际数据。

第四个参数指定了我们希望显卡如何管理给定的数据。它有三种形式：

GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。
GL_DYNAMIC_DRAW：数据会被改变很多。
GL_STREAM_DRAW ：数据每次绘制时都会改变。
    */

    unsigned int EBO;//索引缓冲对象,储存索引
    glGenBuffers(, &EBO);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);

    unsigned int vertexShader;//创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的
    vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);//创建这个着色器
    //把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。
    glShaderSource(vertexShader, , &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);

    unsigned int fragmentShader;//创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);//创建这个着色器
    //把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。
    glShaderSource(fragmentShader, , &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);

    unsigned int shaderProgram;//创建一个着色器程序对象
    shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);//链接(Link)为一个着色器程序对象

    //顶点属性，顶点属性的大小（vec3），数据类型，是否数据被标准化，步长，强制类型转换（表示位置数据在缓冲中起始位置的偏移量）
    glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE,  * sizeof(float), (void*));
    glEnableVertexAttribArray();//启用顶点属性

    while (!glfwWindowShouldClose(window))//渲染循环,关闭它之前不断绘制图像并能够接受用户输入
    {

        processInput(window);
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0);//清屏颜色填充RGB,透明度
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        glBindVertexArray(VAO);//绑定
        glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
        glUseProgram(shaderProgram);//激活这个程序对象
        //glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);//OpenGL图元的类型,顶点数组的起始索引,打算绘制多少个顶点,绘制三角形
        glDrawElements(GL_TRIANGLES, , GL_UNSIGNED_INT, );//改为glDrawElements即可。6为索引个数，0表示偏移。
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();//检查有没有触发什么事件
    }

    glfwTerminate();//释放/删除之前的分配的所有资源

    return ;
}

结果如图：

函数介绍：

使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）了：

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

glVertexAttribPointer函数的参数非常多，所以我会逐一介绍它们：

第一个参数指定我们要配置的顶点属性。还记得我们在顶点着色器中使用layout(location = 0)
定义了position顶点属性的位置值(Location)吗？它可以把顶点属性的位置值设置为0。
因为我们希望把数据传递到这一个顶点属性中，所以这里我们传入0。

第二个参数指定顶点属性的大小。顶点属性是一个vec3，它由3个值组成，所以大小是3。

第三个参数指定数据的类型，这里是GL_FLOAT(GLSL中vec*都是由浮点数值组成的)。

下个参数定义我们是否希望数据被标准化(Normalize)。如果我们设置为GL_TRUE，
所有数据都会被映射到0（对于有符号型signed数据是-1）到1之间。我们把它设置为GL_FALSE。

第五个参数叫做步长(Stride)，它告诉我们在连续的顶点属性组之间的间隔。
由于下个组位置数据在3个float之后，我们把步长设置为3 * sizeof(float)。
要注意的是由于我们知道这个数组是紧密排列的（在两个顶点属性之间没有空隙）
我们也可以设置为0来让OpenGL决定具体步长是多少（只有当数值是紧密排列时才可用）。
一旦我们有更多的顶点属性，我们就必须更小心地定义每个顶点属性之间的间隔，
我们在后面会看到更多的例子（译注: 这个参数的意思简单说就是从这个属性第二次出现的地方
到整个数组0位置之间有多少字节）。

最后一个参数的类型是void*，所以需要我们进行这个奇怪的强制类型转换。
它表示位置数据在缓冲中起始位置的偏移量(Offset)。由于位置数据在数组的开头，所以这里是0。
我们会在后面详细解释这个参数。