OpenGL Sharders(着色器) 入门

着色器(Shader)是运行在GPU上的小程序。这些小程序为图形渲染管线的某个特定部分而运行。

//  顶点着色器
#version 330 core                                      
// 0号栏位读取顶点坐标
layout (location = 0) in vec3 aPos;                    
//1号栏位读取颜色颜色
layout (location = 1) in vec3 aColor; 
// 输出给 片段着色器 
out vec4 vertexColor;                                  
void main()                                            
{                                                      //  gl_Position 是固定的名称 用来保存 顶点坐标的gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);   vertexColor = vec4(aColor.x,aColor.y,aColor.z,1.0);            
}// 片段着色器
#version 330 core   
// 输出一个 vec4类型的变量                           
out vec4 FragColor;     
// 从cpu中读取                      
uniform vec4 outColor;   
//从顶点着色器中获得                     
in vec4 vertexColor;                         
void main()                                  
{                                            FragColor = vertexColor;                 
}

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多元色四边形
效果
在这里插入图片描述
代码

#define GLEW_STATIC // 这个一定要加不然报错 静态链接库
#include<iostream>
#include<GL/glew.h>
#include<GLFW/glfw3.h>
using namespace std;
void processInput(GLFWwindow);
void processInput(GLFWwindow* window) {//如果键盘输入esc 则触发 退出if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS) {// 设置 要求退出glfwSetWindowShouldClose(window, true);}
}
// 逆时针方向绘制  默认情况下，逆时针的顶点连接顺序被定义为三角形的正
// 逆时针或顺时针都是相对于观察者方向的
float vertices[] {-0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 0,0, // 左上角 0  0.5f, -0.5f, 0.0f, 0,1.0f,0, // 右下角 10.5f, 0.5f, 0.0f, 0,0,1.0f,  // 右上角 2// 第二个三角形//0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角-0.5f, -0.5f, 0.0f , 1.0f,0,1.0f // 左下角  3//-0.5f, 0.5f, 0.0f   // 左上角
};
// 使用索引来减小画点的开销 (未用索引缓冲对象时,每个点都需要画一次(即使重复了))
unsigned int indices[] {0,1,2, //第一个三角形的索引1,3,0 //第二个三角形的索引
};
//  顶点着色器 输出一个变量 给 片段着色器
//  out vec4 vertexColor;输出
//  in vec4 vertexColor; 输入// 我们可以使用 uniform 给顶点着色器输入变量 从cpu中读取  cpu -->gpu
const char* vertexShaderSource =
"#version 330 core                                      \n"
// 0号栏位读取顶点坐标
"layout (location = 0) in vec3 aPos;                    \n"
//1号栏位读取颜色颜色
"layout (location = 1) in vec3 aColor;  "
"out vec4 vertexColor;                                  \n"
"void main()                                            \n"
"{                                                      \n"//  gl_Position 是固定的名称 用来保存 顶点坐标的
"    gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);   \n"
"    vertexColor = vec4(aColor.x,aColor.y,aColor.z,1.0);            \n"
"}                                                      \n";
const char* fragmentShaderSource =
"#version 330 core                            \n"
"out vec4 FragColor;                          \n"
"uniform vec4 outColor;                       \n"
"in vec4 vertexColor;                         \n"
"void main()                                  \n"
"{                                            \n"
"    FragColor = vertexColor;                 \n"
"}                                            \n";int main() {// 初始化GLFWglfwInit();// 提示 我们使用的版本是3.3// 主版本glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);// 次版本glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);// 简介glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);// 创建一个窗口对象GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "Test window", NULL, NULL);if (window == NULL) {cout << "open window failed." << endl;// 终止 glfwglfwTerminate();}// 绑定window到上下文对象 创建完窗口我们就可以通知GLFW将我们窗口的上下文设置为当前线程的主上下文了glfwMakeContextCurrent(window);glewExperimental = true;// GLEW_OK 0//init GLEWif (glewInit() != GLEW_OK) {cout << "glew init failed." << endl;// 终止 glfwglfwTerminate();return -1;}// OpenGL渲染窗口的尺寸大小 // glViewport函数前两个参数控制窗口左下角的位置。第三个和第四个参数控制渲染窗口的宽度和高度（像素）glViewport(0, 0, 800, 600);// 设置剔除 （opegl默认正面背面都显示（不剔除））//glEnable(GL_CULL_FACE);// 剔除背面 GL_BACK 剔除正面 GL_FRONT//glCullFace(GL_BACK);// 线框模式 //第一个参数表示我们打算将其应用到所有的三角形的正面和背面，第二个参数告诉我们用线来绘制//glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);//VAO对象unsigned int VAO;// 生成一个VAO对象 这个方法可以生成多个 由第一个参数决定glGenVertexArrays(1, &VAO);// 绑定 VAOglBindVertexArray(VAO);unsigned int VBO; //如果多个可以用 VBO[]数组 这个方法可以生成多个 由第一个参数决定glGenBuffers(1, &VBO);//将新创建的缓冲绑定到 GL_ARRAY_BUFFER目标上glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);// glBufferData 是一个专门用来把用户定义的数据复制到当前绑定缓冲的函数// GL_STATIC_DRAW 数据不会或几乎不会改变。glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);unsigned int EBO;glGenBuffers(1, &EBO);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);// 顶点着色器unsigned int vertexShader;// 创建这个着色器vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);// 编译glCompileShader(vertexShader);// 片段着色器unsigned int fragmentShader;// 创建这个着色器fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);// 编译glCompileShader(fragmentShader);// 着色器程序 是将多个着色器合并之后并最终链接完成的版本unsigned int shaderProgram;// 创建一个着色器程序对象shaderProgram = glCreateProgram();// 将之前编译的着色器附加到程序对象上glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);// 用glLinkProgram链接它们glLinkProgram(shaderProgram);// glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）// 从 0号栏位 开始 将数据每三个为一组 单位为float 每次跳6*float字节 偏移为0glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)0);// 以顶点属性位置值作为参数，启用顶点属性；顶点属性默认是禁用的//读取到0号栏位上glEnableVertexAttribArray(0);// 读取颜色属性 从 1号栏位 开始 将数据每三个为一组 单位为float 每次跳6*float字节 偏移为3个floatglVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)(3*sizeof(float)));// 读取到1号栏位上 glEnableVertexAttribArray(1);//渲染循环 ，它能在我们让GLFW退出前一直保持运行。下面几行的代码就实现了一个简单的渲染循环：//glfwWindowShouldClose 我们每次循环的开始前检查一次GLFW是否被要求退出while (!glfwWindowShouldClose(window)) {//自定义事件 当键盘触发esc 退出processInput(window);glClearColor(0.2, 0.3, 0.3, 1.0);// GL_COLOR_BUFFER_BIT 颜色，GL_DEPTH_BUFFER_BIT 深度 和 GL_STENCIL_BUFFER_BIT 模板// 清除前面的那一帧的颜色glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);// 绑定 VAO glBindVertexArray(VAO);//通过glfwGetTime()获取运行的秒数。//float timeValue = glfwGetTime();//然后我们使用sin函数让颜色在0.0到1.0之间改变，最后将结果储存到greenValue里。//float  greenValue = (sin(timeValue) / 2.0f) + 0.5f;// 我们用glGetUniformLocation查询uniform ourColor的位置值//int vertexColorlocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "outColor");// -1表示未找到// 使用着色器程序glUseProgram(shaderProgram);// glUniform4f函数设置uniform值 第一个参数是位置 后面几个是rgb//glUniform4f(vertexColorlocation, 0, greenValue, 0, 1.0f);// 画三角形 从0开始 绘制三个顶点  和VBO的顶点数据（通过VAO间接绑定）来绘制图元//glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6); 这个是不用索引画的glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);//可以不需要这个 绑定VAO的同时也会自动绑定EBO//glDrawElements函数从当前绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER目标的EBO中获取索引glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);//解绑VAOglBindVertexArray(0);glfwSwapBuffers(window);glfwPollEvents();}// 最后终止 glfwglfwTerminate();return 0;
}

uniform

Uniform是一种从CPU中的应用向GPU中的着色器发送数据的方式，但uniform和顶点属性有些不同。首先，uniform是全局的(Global)。全局意味着uniform变量必须在每个着色器程序对象中都是独一无二的，而且它可以被着色器程序的任意着色器在任意阶段访问。第二，无论你把uniform值设置成什么，uniform会一直保存它们的数据，直到它们被重置或更新。

下面是使用uniform向着色器赋值

//通过glfwGetTime()获取运行的秒数。
float timeValue = glfwGetTime();
//然后我们使用sin函数让颜色在0.0到1.0之间改变，最后将结果储存到greenValue里。
float  greenValue = (sin(timeValue) / 2.0f) + 0.5f;
// 我们用glGetUniformLocation查询uniform ourColor的位置值
int vertexColorlocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "outColor");// -1表示未找到
// 使用着色器程序
glUseProgram(shaderProgram);
// glUniform4f函数设置uniform值 第一个参数是位置 后面几个是rgb
glUniform4f(vertexColorlocation, 0, greenValue, 0, 1.0f);