3D Computer Grapihcs Using OpenGL

本节我们将尝试利用三角形制作一个“走马灯”效果。

一个三角形如图示方式，从左向右依次移动。

先看一下代码：

MyGlWindow.cpp

#include <glglew.h>
#include "MyGlWindow.h"
#include <iostream>
#include <fstream>

float triangleWidth = 0.1f;
float bytesPerTriangle = sizeof(GLfloat) * 18;
uint triangleIndex = 0;
uint maxTriangleCount = 20;

void MyGlWindow::sendDataToOpenGL()
{
    //GLfloat verts[] =
    //{
    //    -1.0f, -1.0f, +0.5f,//Vertex 0
    //    +1.0f, +0.0f, +0.0f,//Color  0
    //    +0.0f, +1.0f, -0.5f,//Vertex 1
    //    +0.0f, +1.0f, +0.0f,//Color  1
    //    +1.0f, -1.0f, +0.5f,//Vertex 2
    //    +0.0f, +0.0f, +1.0f,//Color  2

    //    -1.0f, +1.0f, +0.5f,//Vertex 3
    //    +0.5f, +0.3f, +0.1f,//Color  3
    //    +0.0f, -1.0f, -0.5f,//Vertex 4
    //    +0.1f, +0.4f, +0.2f,//Color  4
    //    +1.0f, +1.0f, +0.5f,//Vertex 5
    //    +1.0f, +0.5f, +0.2f,//Color  5
    //};

    GLuint vertexBufferID;
    glGenBuffers(1, &vertexBufferID);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferID);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, maxTriangleCount * bytesPerTriangle, NULL, GL_STATIC_DRAW);

    //GLushort indices[] =
    //{
    //    0,1,2,
    //    3,4,5,
    //};
    //GLuint indexBufferID;
    //glGenBuffers(1, &indexBufferID);
    //glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBufferID);
    //glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);

    glEnableVertexAttribArray(0);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 6, 0);

    glEnableVertexAttribArray(1);
    glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 6, (char*)(sizeof(GLfloat) * 3));
}

void MyGlWindow::installShaders()
{
    //未修改，省略...
}

void MyGlWindow::initializeGL()
{
    glewInit();
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    sendDataToOpenGL();
    installShaders();
}

void MyGlWindow::paintGL()
{
    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glViewport(0, 0, width(), height());
    //glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);
    sendAnotherTriangle();
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, (triangleIndex-1)*3, triangleIndex * bytesPerTriangle);
}

void MyGlWindow::sendAnotherTriangle()
{
    if (triangleIndex == maxTriangleCount)
        return;
    GLfloat xVal = -1 + triangleIndex * triangleWidth;
    GLfloat newTriangle[] = 
    {
        xVal, 1.0f, 0.0f,
        1.0f, 0.0f, 0.0f,

        xVal + triangleWidth, 1.0f, 0.0f,
        0.0f, 1.0f, 0.0f,

        xVal, 0.0f, 0.0f,
        0.0f, 0.0f, 1.0f,
    };

    glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, bytesPerTriangle * triangleIndex, bytesPerTriangle, newTriangle);

    triangleIndex++;
}

std::string MyGlWindow::ReadShaderCode(const char* fileName)
{
    //未修改，省略...
}

MyGlWindow.h

#pragma once
#include <QtOpenGLqgl.h>
#include <string>
class MyGlWindow :public QGLWidget
{
protected:
    void sendDataToOpenGL();
    void installShaders();
    void initializeGL();
    void paintGL();
    std::string ReadShaderCode(const char* fileName);
    void sendAnotherTriangle();
};

重点看cpp文件里的变化。

先定义了几个变量（其实也可以定义成常量），方便后面使用，他们分别是：

• float triangleWidth = 0.1f 表示三角形的宽度
• float bytesPerTriangle = sizeof(GLfloat) * 18 表示每个三角形包含的顶点信息数据字节数，一个三角形使用了3个顶点，每个顶点有6个GLfloat类型数据
• uint triangleIndex = 0 表示当前绘制的三角形的索引
• uint maxTriangleCount = 20 “走马灯”最多有多少个三角形

此前我们是在sendDataToOpenGL()函数中创建一个verts数组，把所有的数据一次性发送到OpenGL中进行绘制，本次我们需要动态改变绘制的内容，所以就不事先将数据一次性发送了。首先删除掉sendDataToOpenGL函数中的verts数组。(13-28行)

另外也不需要所以数组了，也把索引数组相关的内容删除掉。(35-43行以及69行)

33行也做了修改，首先我们要给VertexArrayBuffer分配足够的空间，所以第二个参数改成了maxTriangleCount * bytesPerTriangle，提供20个三角形需要的空间。而我们在这个阶段不需要提供任何数据（后面会讲如何提供），所以第三个参数直接给个空值NULL。

在71行绘制Array之前，我们调用了一个新添加的函数sendAnotherTriangle()，这个函数的前半部分(78-89行)是准备数据，准备每次走马灯要绘制的三角形的数据，由数据内容也能看出来，主要区别就是位置向右移动了。

重点是91行的函数

glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, bytesPerTriangle * triangleIndex, bytesPerTriangle, newTriangle);

glBufferSubData 这个OpenGL函数的作用是“部分填充” Array Buffer。可以对比观察33行的glBufferData（一次性全部填充）, 名字只是多了一个Sub，但是两者的参数还是有些区别的。

• 第一个参数和glBufferData是一样的，表示设置哪个绑定点的数据。
• 第二个参数是一个绘制的起始位置，因为我们右了一个三角形的索引triangleIndex，所以起始值就是它乘以每个三角形的字节数。
• 第三个参数表示每个元素的长度，正好使用我们一开始定义的每个三角形的字节数 bytesPerTriangle
• 第四个参数是数据本身

71行绘制Array Buffer, 注意第二个参数是每个三角形的起始点。

完成后编译运行，发现画面并没有变化，主要原因是画面没有重绘，为了激活重绘，最简单的办法就是让窗口失去焦点和得到焦点，也就是可以在opengl窗口和其他任意窗口之间点击切换。

但是看到的效果仍然不是我们期望的。效果如下：

这是什么原因呢?

原因是OpenGL使用了双重缓存。一个Front Buffer， 一个Back Buffer。

绘制工作都是在Back Buffer上进行的，以免用户看到绘制的过程，绘制好以后，会和Front Buffer进行一次交换。这就是为什么我们看到了似乎有两副不同的图在反复切换。

另外，我们明确指定了每次只绘制一个三角形，但是为什么之前的三角形都保存下来了？

原因是我们没有进行一次“清理”。

找到MyGlWindow.cpp的67行，我们对它进行如下修改：

glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT);

既然要清理Depth Buffer，我们顺便使用一个"位或" 运算符把 Color Buffer也添加上。

这样修改以后，就可以实现"走马灯"效果了！（效果就不截图了，动图太难弄了）