OpenGL(3)-三角形

写在前面

从这节开始，会接触到很多基本概念，原书我也是读了很多遍，一遍一遍去理解其中的意思，以及他们之间的关系。

概念

顶点数组对象:VAO

顶点缓冲对象:VBO

索引缓冲对象:EBO|IBO

OpenGL是一个3D空间，而屏幕和窗口是2D的，所以OpenGL的大部分工作是将3D坐标转换为2D像素

转换的过程就是由图形渲染管线管理的。

图像渲染管线分为两部分:1.把3D坐标转换为2D坐标。2.把2D坐标转变为有颜色的像素

渲染的几个阶段：

顶点数据->顶点着色器->图元装配->几何着色器->光栅化->片段着色器->测试与混合

渲染的每一个阶段都有自己的程序，该程序是使用OpenGL着色器语言进行编写的，这些小程序叫做着色器(shader)

顶点着色器:把3D坐标转换为另一种3d坐标，同时对顶点属性进行一些基本处理

图元装配:将所有的点装配成指定的图元形状

几何着色器:通过产生新的点和新的图元来生成形状

光栅化:将图元映射为最终屏幕上相应的像素，生成片段着色器使用的片段，并裁切吊超过视图以外的像素

片段着色器:计算一个像素的最终颜色

测试与混合:检测片段对应的深度值，用来判断这个像素是其它物体的前面还是后面，决定是否丢弃

代码创建

首先，我们声明出来下面需要使用的着色器源码。

通过上述概念我们知道着色器，是运行在图像渲染管线上的小程序，代码风格类似c语言

// 顶点着色器源码
const char *vertexShaderSource =
"#version 330 core
"
"layout (location = 0) in vec3 aPos;
"
"void main(){
"
"gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0f);
"
"}
";

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

下边我们使用上述两个着色器，构建一个可以渲染的渲染管线

    //创建顶点着色器
    int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    // 第一个参数着色器对象，第二个参数传递的源码字符串，第三个参数顶点着色器的源码
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    // 判断编译是否成功
    int sucess;
    char infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &sucess);
    if(!sucess){
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout<< "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED
"<< infoLog << std::endl;
    }

    // 片段着色器,创建并编译
    int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, & sucess);
    if(!sucess){
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout<<"ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED
"<< infoLog<<std::endl;
    }

两个着色器创建，且编译之后，需要进行连接

//链接两个着色器对象到用来渲染的着色器程序中
    // 创建着色器程序
    int shaderProgram = glCreateProgram();
    //链接
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);
    glGetShaderiv(shaderProgram, GL_COMPILE_STATUS, & sucess);
    if(!sucess){
        glGetShaderInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
        std::cout<<"ERROR::SHADER::PROGRAM::COMPILATION_FAILED
"<< infoLog<<std::endl;
    }

链接两个着色器到我们刚创建的着色器程序中，且进行了编译，这个时候，我们上面的两个着色器，已经在shaderProgram中了。

//删除无用的顶点着色器以及片段着色器 
glDeleteShader(vertexShader);
 glDeleteShader(fragmentShader);

我们知道，渲染的几个阶段，那么现在我们只需要创建顶点数据，然后使用上述着色器程序进行渲染

    // 定义三个顶点
    float vertices[] = {
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.0f,  0.5f, 0.0f
    };

对于顶点的管理，我们使用顶点缓冲对象以及顶点数组对象进行管理。文章开头已经讲解了基本的概念

// 使用顶点缓冲对象进行缓存
    unsigned int VBO, VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);
    // 缓冲对象进行绑定
    glBindVertexArray(VAO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

缓冲对象的使用

    // 将定义的顶点数据复制到缓冲内存中
    // 第一个参数，缓冲类型，第二个参数数据大小，第三个参数发送的数据，第四个参数，显卡如何管理给定的数据
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
    
    // 解析顶点数据
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    // 启动顶点数据
    glEnableVertexAttribArray(0);
    
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    glBindVertexArray(0);
    
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,3);

现在我们的顶点数组对象已经在内存中了

下面就是调用着色器程序进行启动

        //启用三角形
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        // 激活程序
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        glfwSwapBuffers(window);

最后，不要忘了清楚我们使用的vao以及vbo对象

//清除对象
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);

总结

通过上述的流程，应该是可以跑起来一个三角形的。OpenGL之路漫漫长，我们继续加油