状态机
OpenGL本身是一个大的状态机，一堆状态指示显卡如何绘制。这些状态叫做Context
我们绘制的时候，通常改变一些状态，改变buffers，然后用context来绘制
Shaders是GPU中的小程序，他们是流水线上的特殊功能程序，只有输入和输出，彼此见也没有交流
GLSL
GLSL类似C语言，专门用来图形绘制，包含vector和matrix处理
语法
- 首先是版本声明
- 输入和输出变量
- uniform
- 主函数
#version version_number
in type in_variable_name;
in type in_variable_name;
out type out_variable_name;
uniform type uniform_name;
void main()
{
// process input(s) and do some weird graphics stuff
...
// output processed stuff to output variable
out_variable_name = weird_stuff_we_processed;
}
vertex shade每一个输入变量也称vertex attribute, 硬件会规定最多允许多少个输入变量
OpenGL标准是至少有16个vec4输入变量，但是最终取决于硬件
int nrAttributes;
glGetIntegerv(GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS, &nrAttributes);
std::cout << "Maximum nr of vertex attributes supported: " << nrAttributes << std::endl;
基本数据类型
int, float, double, uint, bool
Vectors
n = [2, 4]
vecn: float // vec2, vec3, vec4
bvecn: boolean
ivecn: integers
uvecn: unsigned integers
dvecn: double
// 向量常用下标
x, y, z, w
r, g, b, a
s, t, p, q
// swizzling
vec2 someVec;
vec4 differentVec = someVec.xyxx;
vec3 anotherVec = differentVec.zyw;
vec4 otherVec = someVec.xxxx + anotherVec.yxzy;
vec2 vect = vec2(0.5, 0.7);
vec4 result = vec4(vect, 0.0, 0.0);
vec4 otherResult = vec4(result.xyz, 1.0);
输入输出
vertex shader输入是不同的，主要是因为输入来自vertex，而vertex可以自由定义
所以vertex shader需要一个layout (location = 0)来指定用哪个VertexAttrib来解析数据
fragment shader负责生成最终的颜色，需要vec4的颜色输出， 如果忘记输出，通常数据会成为undefined, 绘制的结果可能是白色或者黑色
流水线意味着一个shader的输出是另一个shader的输入，当流水线上两个shaders的类型和名字匹配的时候，程序会把变量链接起来，这样shaders之间就可以传递数据了
例如下面的vertexColor
// vertex shader
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos; // the position variable has attribute position 0
out vec4 vertexColor; // specify a color output to the fragment shader
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0); // see how we directly give a vec3 to vec4's constructor
vertexColor = vec4(0.5, 0.0, 0.0, 1.0); // set the output variable to a dark-red color
}
// fragment shader
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec4 vertexColor; // the input variable from the vertex shader (same name and same type)
void main()
{
FragColor = vertexColor;
}
Uniforms
Uniforms是另一种传递数据的方法就是, 它将数据从CPU传递到GPU
Uniforms和vertex attributes有些不同:
- Uniforms是global的，可以被程序中的任意shader使用
- Uniforms会保存数据，直到重置或变更
#version 330 core
out vec4 FragColor;
uniform vec4 ourColor; // we set this variable in the OpenGL code.
void main()
{
FragColor = ourColor;
}
注意如果uniform变量在任何GLSL中都没有使用，编译器会悄悄移除变量
通过glUniformxy设置uniform变量, 由于OpenGL是C语言不支持函数重载, X代表向量纬度，Y代表数据类型,
查找变量不需要glUseProgram, 但glUniformXY设置的时候需要：
float timeValue = glfwGetTime();
float greenValue = (sin(timeValue) / 2.0f) + 0.5f; // sin function return [-1, 1]
int vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");
glUseProgram(shaderProgram);
glUniform4f(vertexColorLocation, 0.0f, greenValue, 0.0f, 1.0f);
绘制多边形
OpenGL只处理三角形，那么多边形就只能画对角线，切割成三角形了
float vertices[] = {
// first top-right triangle
0.5f, 0.5f, 0.0f, // top right
0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom right
-0.5f, 0.5f, 0.0f, // top left
// second bottom-left triangle
0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom right
-0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom left
-0.5f, 0.5f, 0.0f // top left
};
EBO
由于两个三角形要拼接在一起，就会有两个坐标点重复，算是额外开销，如果是100多边形，那么重复量就很大了, EBO(element buffer objects)适用于这个场景
float vertices[] = {
0.5f, 0.5f, 0.0f, // top right
0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom right
-0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom left
-0.5f, 0.5f, 0.0f // top left
};
unsigned int indices[] = { // note that we start from 0!
0, 1, 3, // first triangle
1, 2, 3 // second triangle
};
GLuint EBO;
// create
glGenBuffers(1, &EBO);
...
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
注意当目标为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER，VAO也会保存bind与unbind信息，所以要在VAO激活时解绑EBO，这可能不是你想要的
绘制四边形
绘制的时候要使用新的函数
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);