LearnOpenGL笔记2画个三角形

本文主要是介绍LearnOpenGL笔记2画个三角形，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

英语单词

顶点数组对象：Vertex Array Object,VAO
顶点缓冲对象：Vertex Buffer Object VBO
索引缓冲对象Element Buffer Object，EBO或者Index Buffer Object，IBO
图形渲染管线（管线，Graphics Pipeline）

基础知识:管线过程、着色器

OpenGL中，任何事物都在3D空间中，屏幕和窗口却是在2D像素数组，导致大部分工作都是在将3D转2D,这个过程叫做图形渲染管线，一堆原始图形数据途径一个输送管道，各种变化最终出现在屏幕的过程，主要两个部分：
1、3到2D坐标变换
2、2D坐标变成有颜色的像素
2D坐标精确表示一个点在2D空间中的位置，而2D像素是这个点的近似值，2D像素受到你的屏幕/窗口分辨率的限制

管线可以分成高度专门化的阶段，很容易执行，现在的显卡都有很多小处理核心，GPU上为每一个（渲染管线）阶段运行各自小程序，快速处理数据，这些小程序叫做着色器（shader）
开发者可以配置的着色器，可以让我们更细致的控制图形渲染管线特定部分，因为运行在GPU上，节约CPU时间，着色器是用的OpenGL着色器语言（OpenGL shading Language,GLSL）

管线过程详细

1、输入：数组形式传递3个3D坐标，表示一个三角形，叫做顶点数据（Vertex Data）；顶点数据是一系列顶点集合
顶点数据用顶点属性（vertex attribute）表示，假定每个顶点只由一个3D位置和一些颜色组成。
2、顶点着色器，一个单独的顶点作为输入，目的将3D坐标转换为另一种3D坐标，同时允许对顶点属性进行一些基本处理。
3、图元装配（Primitive assembly）将所有顶点着色器输出的顶点作为输入，装配成指定的图元形状
4、3中输出传递给几何着色器（geometry shader）。通过产生新顶点构造出新的图元来生成其他形状。
5、光栅化阶段（Rasterization stage），上一步映射为屏幕上最终相应的屏幕上像素生成供片段着色器（Fragment Shader）使用的片段，在片段着色器运行之前进行裁切，丢弃超出视图之外的像素，提升执行效率。
片段着色器主要目的是计算一个像素最终颜色，是所有OpenGL高级效果产生的地方，包括3d场景中的数据（如，光照、阴影、光的颜色等）。
6、Alpha测试和混合（blending）阶段。这个阶段检测片段对应深度值，判断像素是其他物体前后，是否应该舍弃。alpha是透明度，所以即使片段着色器计算出来了一个像素输出颜色，渲染多个三角形最后的像素颜色可能不同。
大多数场合，几何着色器选择默认，只配置顶点和片段着色器。

顶点输入

OpenGL仅当3d坐标在3个轴都是（-1,1）（设备标准化坐标范围）范围内才处理它。
你的标准化设备坐标接着会变换为屏幕空间坐标(Screen-space Coordinates)，这是使用你通过glViewport函数提供的数据，进行视口变换(Viewport Transform)完成的。所得的屏幕空间坐标又会被变换为片段输入到片段着色器中。
定义后，顶点着色器在GPU上创建用于储存顶点数据，配置OpenGL如何解释这些内存，并且指定如何发送显卡。顶点着色器会直接处理内存中指定数量的顶点。
顶点缓冲对象（vertex buffer objects,VBO）管理这个内存，会在GPU内存（显存）中储存大量顶点。使用这些缓冲对象好处：可以一次性发送一大批数据到显卡上，每个顶点发送一次。从CPU到数据发送到显卡相对缓慢，所以只可能一次发尽可能多的数据。当数据发送到显卡内存中后，顶点着色器可以立即访问。

顶点缓冲对象，有唯一的ID，使用函数和缓冲ID，生成一个VBO对象。
OpenGL有很多缓冲对象，顶点缓冲对象缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER，允许我们同时绑定多个缓冲，使用glBindBuffer创建的新的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上，任何缓冲调用都会用来配置当前绑定的缓冲VBO，可以调用glBufferData函数，把之前定义的顶点数据复制到缓冲的内存中。

顶点着色器

使用GLSL编写，标明使用核心模式。
使用in关键字，声明所有输入顶点属性，现在只关心位置数据，所以只需要一个顶点属性（用向量）。
GLSL中一个向量有最多4个分量，每个分量值都代表空间中的一个坐标，它们可以通过vec.x、vec.y、vec.z和vec.w来获取。注意vec.w分量不是用作表达空间中的位置的（我们处理的是3D不是4D），而是用在所谓透视除法(Perspective Division)上。
在真实的程序里输入数据通常都不是标准化设备坐标，所以我们首先必须先把它们转换至OpenGL的可视区域内。

编译着色器

运行时候动态编译源码

片段着色器

**在计算机图形中颜色被表示为有4个元素的数组：红色、绿色、蓝色和alpha(透明度)分量，通常缩写为RGBA，**当在OpenGL或GLSL中定义一个颜色的时候，我们把颜色每个分量的强度设置在0.0到1.0之间。比如说我们设置红为1.0f，绿为1.0f，我们会得到两个颜色的混合色，即黄色。
用out关键字声明输出变量，
编译片段着色器和顶点着色器类似，使用
GL_FRAGMENT_SHADER常量作为着色器类型。
两个着色器现在都编译了，剩下的事情是把两个着色器对象链接到一个用来渲染的着色器程序(Shader Program)中。

着色器程序

着色器程序是多个着色器合并后最终链接完成的版本。
得到的结果就是一个程序对象，我们可以调用glUseProgram函数，用刚创建的程序对象作为它的参数，以激活这个程序对象。
把着色器对象链接到程序对象以后，记得删除着色器对象，我们不再需要它们。
我们已经把输入顶点数据发送给了GPU，并指示了GPU如何在顶点和片段着色器中处理它。就快要完成了，但还没结束，OpenGL还不知道它该如何解释内存中的顶点数据，以及它该如何将顶点数据链接到顶点着色器的属性上。我们需要告诉OpenGL怎么做。

链接顶点属性

必须在渲染前指定OpenGL该如何解释顶点数据。glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据。

顶点数组对象

VAO可以像顶点缓冲对象那样被绑定，随后顶点属性都直接调用VAO，好处：配置顶点属性指针时候只需要调用执行一次，之后绘制物体只需要绑定对于VAO。
OpenGL的核心模式要求我们使用VAO，所以它知道该如何处理我们的顶点输入。如果我们绑定VAO失败，OpenGL会拒绝绘制任何东西。

绘制

glDrawArrays函数，它使用当前激活的着色器，之前定义的顶点属性配置，和VBO的顶点数据（通过VAO间接绑定）来绘制图元。

索引缓冲对象

只储存不同的顶点，并设定绘制这些顶点的顺序。这样子我们只要储存4个顶点就能绘制矩形了，之后只要指定绘制的顺序就行了。
与VBO类似，我们先绑定EBO然后用glBufferData把索引复制到缓冲里。同样，和VBO类似，我们会把这些函数调用放在绑定和解绑函数调用之间，只不过这次我们把缓冲的类型定义为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。

个人总结

整个过程

// ..:: 初始化窗口代码（只运行一次 (除非你的物体频繁改变)） :: ..
//上一节内容窗口加载过程
//编译shader program:vertex shader、fragment shader
//链接shaders
//删除
//初始化顶点数据、缓冲、环境、顶点属性
// 1. 绑定VAO
glBindVertexArray(VAO);
// 2. 把顶点数组复制到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 3. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
//这里可以设置索引对象如果有必要的话
[...]// ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: ..
// 4. 绘制物体
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();
//删除对象

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