OpenGL學(xué)習(xí)筆記5（OpenGL固定著色器類型以及基本圖元）

1. 固定著色器

1.1 固定存儲著色器的初始化

    //定義一個，著色管理器
    GLShaderManager shaderManager;
    //固定著色器的初始化
    shaderManager.InitializeStockShaders();

1.2 固定存儲著色器的類型

1.2.1 單元著色器

  • 代碼編寫
    //顏色設(shè)置四個參數(shù)分別表示RGBA
    GLfloat vColor[] = { 0.3f, 0.6f, 0.1f, 1.0f };
    //使用單元著色器繪制圖形
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vColor);
  • 使用場景：繪制默認(rèn)OpenGL坐標(biāo)系(-1, 1)下的圖形，圖形所有片段都會以一種顏色填充。

1.2.2 平面著色器

  • 代碼片段
   //模型投影矩陣
    GLfloat mvpMatrix[16];
    //顏色值
    GLfloat vColor[4];
    //使用平面著色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mvpMatrix, vColor);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化）。

1.2.3 上色著色器

  • 代碼編寫
    //允許變化的4*4矩陣
    GLfloat mvp[16];
    //使用上色著色器繪制圖形
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_SHADED, mvp);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化），這種著色器會將顏色平滑的插入到頂點(diǎn)之間，也稱為平滑著色。

1.2.4 默認(rèn)光源著色器

  • 代碼編寫
    //模型矩陣
    GLfloat mvMatrix[16];
    //投影矩陣
    GLfloat pMatrix[16];
    //顏色值
    GLfloat vColor[4];
    //使用默認(rèn)光源（平行光）著色器繪制圖形
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, mvMatrix, pMatrix, vColor);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化），這種著色器會使繪制的圖像產(chǎn)生陰影和光照的效果。

1.2.5 點(diǎn)光源著色器

  • 代碼編寫
    //模型矩陣
    GLfloat mvMatrix[16];
    //投影矩陣
    GLfloat pMatrix[16];
    //點(diǎn)光源的位置
    GLfloat vLightPosition[3];
    //顏色值
    GLfloat vColor[4];
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, mvMatrix, pMatrix, vColor);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化），這種著色器會使繪制的圖像產(chǎn)生陰影和光照的效果，它與默認(rèn)光源著色器非常類似，區(qū)別只是光源位置可能是特定的。

1.2.6 紋理替換矩陣著色器

  • 代碼編寫
    //模型投影矩陣
    GLfloat mvpMatrix[16];
    //紋理單元
    GLint nTextureUnit;
    //使用紋理替換矩陣著色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE, mvpMatrix, nTextureUnit);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化），這種著色器通過給定的模型視圖投影矩陣，使用紋理單元來進(jìn)行顏色填充，其中每個像素點(diǎn)的顏色是從紋理中獲取。

1.2.7 紋理調(diào)整著色器

  • 代碼編寫
 //模型投影矩陣
    GLfloat mvpMatrix[16];
    //顏色值
    GLfloat vColor[4];
    //紋理單元
    GLint nTextureUnit;
    //使用紋理調(diào)整著色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE, mvpMatrix, vColor, nTextureUnit);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化），這種著色器通過給定的模型視圖投影矩陣，將一個基本色乘以一個取自紋理單元nTextureUnit的紋理，將顏色與紋理進(jìn)行顏色混合后才填充到片段中。

1.2.8 紋理光源著色器

  • 代碼編寫
    //模型矩陣
    GLfloat mvMatrix[16];
    //投影矩陣
    GLfloat pMatrix[16];
    //點(diǎn)光源的位置
    GLfloat vLightPosition[3];
    //顏色值
    GLfloat vBaseColor[4];
    //紋理單元
    GLint nTextureUnit = 0;
    //使用紋理光源著色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF, mvMatrix, pMatrix, vLightPosition, vBaseColor, nTextureUnit);
  • 使用場景：在繪制圖形時，可以應(yīng)用變換（模型/投影變化），這種著色器通過給定的模型視圖投影矩陣，著色器將一個紋理通過漫反射照明計(jì)算進(jìn)行調(diào)整（相乘）。

2 基本圖元

2.1 常用基本圖元

基本圖元

2.2 每種圖元解釋

2.2.1 點(diǎn)（GL_POINTS）

  • 點(diǎn)圖元是OpenGL中最基本的圖元類型，當(dāng)設(shè)置為此類型時，渲染頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的時候?qū)阅J(rèn)為1的像素點(diǎn)的長度渲染傳入的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)映射到屏幕上的坐標(biāo)位置。
  • 可以使用以下種方式改變點(diǎn)的大小
//第一種：最簡單也是最常?的 4.0f,表示點(diǎn)的??
 glPointSize(4.0f); 

//第二種：設(shè)置點(diǎn)的??范圍和點(diǎn)與點(diǎn)之間的間隔
GLfloat sizes[2] = {2.0f,4.0f}; 
GLfloat step = 1.0f; 
//獲取點(diǎn)??范圍和最?步?
glGetFloatv(GL_POINT_SIZE_RANGE ,sizes); 
glGetFloatv(GL_POINT_GRAULARITY ,&step); 

//第三種：通過使?程序點(diǎn)??模式來設(shè)置點(diǎn)??
glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE); 

//第四種：這種模式下允許我們通過編程在頂點(diǎn)著?器或?何著?器中設(shè)置點(diǎn)??。著?器內(nèi)建變量：gl_PointSize，并且可以在著?器源碼直接寫
 gl_PointSize = 5.0

注意：在圖形渲染之后，要將點(diǎn)的大小恢復(fù)成初始值1，這樣才不會影響其他圖形的繪制。

2.2.2 線段

  1. 每對頂點(diǎn)定義一個線段（GL_LINES）
    • 這種類型的圖元設(shè)置，會將頂點(diǎn)數(shù)據(jù)中的點(diǎn)以兩兩結(jié)合的方式映射到屏幕上以線段的方式連接顯示
    • 改變線段寬度
    //設(shè)置線段寬度
    glLineWidth(2.5f);

注意：在渲染線段之后，要重新設(shè)置線段寬度為默認(rèn)值1。

  1. 一個從第一個頂點(diǎn)依次經(jīng)過每一個后續(xù)頂點(diǎn)而繪制的線條（GL_LINE_STRIP）
    • 這種類型的圖元設(shè)置，會將頂點(diǎn)數(shù)據(jù)中的點(diǎn)按照順序映射到屏幕上以一條線段的方式連接顯示
  2. 閉合線條（GL_LINE_LOOP）
    • 與GL_LILNE_STRIP類似，但會在最后將尾部頂點(diǎn)與頭頂點(diǎn)也連接起來。

2.2.3 三角形

  1. 每三個頂點(diǎn)定義一個新的三角形（GL_TRIANGLES）
  2. 共用一條帶（strip）上的頂點(diǎn)的一組三角形（GL_TRIANGLE_STRIP）
    對于很多表面或形狀而言，我們會需要繪制幾個相連的三角形，這是我們可以使用GL_TRIANGLE_STRIP圖元繪制一串相連三角形從而節(jié)省大量時間。
  3. 以一個圓點(diǎn)為中心呈扇形排列，共用相鄰頂點(diǎn)的一組三角形（GL_TRIANGLE_FAN）
    對于很多表面或形狀而言，我們會需要繪制幾個相連的三角形，這是我們可以使用GL_TRIANGLE_FAN圖元繪制一組圍繞一個中心點(diǎn)相連的三角形。
  4. 使用GL_TRIANGLE_STRIP或GL_TRIANGLE_FAN繪制圖形的優(yōu)點(diǎn)：
    • 用前三個頂點(diǎn)指定一個三角形后，對于接下來的每個三角形，只需要再指定一個頂點(diǎn)，需要繪制大量的三角形時，采用這種方式可以節(jié)省大量的程序代碼和數(shù)據(jù)存儲空間。
    • 提升運(yùn)算性能和節(jié)省帶寬。更少的頂點(diǎn)意味著數(shù)據(jù)從內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)綀D形顯卡的速度更快，并且頂點(diǎn)著色器需要處理的次數(shù)也更少了。

  5. 三角形環(huán)繞方式
    如下圖所示：在繪制第?個三?形時，線條是按照從V0到V1，再到V2。最后再回到V0的?個閉合三?形。 這個是沿著頂點(diǎn)順時針?向。這種順序與?向結(jié)合來指定頂點(diǎn)的?式稱為環(huán)繞。


    三角形環(huán)繞方式
  • 在OpenGL中，認(rèn)為具有逆時針方向環(huán)繞的多邊形為正面，這就意味著上圖左邊是正面，右邊是反面，OpenGL中，默認(rèn)是以逆時針環(huán)繞的多邊形為正面的。
  • 如果想要改變這個設(shè)置可以調(diào)用glFrontFace(GL_CW);這個函數(shù)，傳入?yún)?shù)為GL_CW時是告訴OpenGL以順時針環(huán)繞的多邊形為正面，傳入?yún)?shù)為GL_CCW是告訴OpenGL以逆時針環(huán)繞的多邊形為正面。

2.3 基本圖元的使用

使用GLBatch簡單容器類
方法以及其傳入?yún)?shù)解釋

//參數(shù)1：圖元
//參數(shù)2：頂點(diǎn)數(shù)
//參數(shù)3：?組或者2組紋理坐標(biāo)（可選）
void GLBatch::Begain(GLeunm primitive,GLuint nVerts,GLuint nTexttureUnints = 0); 
//復(fù)制頂點(diǎn)數(shù)據(jù)(?個由3分量x,y,z頂點(diǎn)組成的數(shù)組) 
void GLBatch::CopyVerterxData3f(GLfloat *vVerts); 
//復(fù)制表?法線數(shù)據(jù)
void GLBatch::CopyNormalDataf(GLfloat *vNorms); 
//復(fù)制顏?數(shù)據(jù)
void GLBatch::CopyColorData4f(GLfloat *vColors); 
//復(fù)制紋理坐標(biāo)數(shù)據(jù)
void GLBatch::CopyTexCoordData2f(GLFloat *vTextCoords, GLuint uiTextureLayer); 
//結(jié)束數(shù)據(jù)復(fù)制
void GLBatch::End(void); 
//繪制圖形
void GLBatch::Draw(void);
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