图形管道(pipeline)

9.3 图形管道

9.3.1 pipeline

图形管道是将 3D 坐标转换为 2D 像素，图形管道可以分为两大部分：第一部分将 3D 坐标转换为 2D 坐标，第二部分将 2D 坐标转换为实际的彩色像素。

Vertex Data -----> Vertex SHADER -------->GEOMETRY SHADER ------->RASTERIZATION------>FRAGMENT SHADER -----> TEST AND BLENDING

顶点数据 -------> 顶点着色器 ------------> 几何着色器 ------------> 光栅化 -------->片段着色器----->测试和混合

9.3.2 VBO

VBO 是显存中的一片缓冲区域，存放从内存中提交过来的顶点数据。GPU 绘制时，需要对 VBO 中的数据进行解析，以便将数据正确的提交给着色器中对应的属性。

glVertexAttribPointer的作用：GPU 需要知道 VBO 中哪一块数据是某个顶点的坐标，哪一块数据是某个顶点的顶点颜色等，通过调用 glVertexAttribPointer 方法来设置解析规则

（1）使用步骤：

创建缓冲区，绑定对象，设置数据，使用对象，清理数据

具体参考博客：https://blog.csdn.net/qq_36383623/article/details/85123077

//第一步：生成和绑定VBO
unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);//这里的1表示VBO的数量
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//设置属性//第二步：传递顶点数据到 VBO
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);//第三步：使用VBO
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0); //启动顶点属性//第四步：清理资源
glDeleteBuffers(0, &VBO);

（2）函数解析

a. glGenBuffersg和lBindBuffer作用：glGenBuffersg在GPU上生成缓冲区对象；glBindBuffer是讲缓冲对象设置为数组缓冲对象；

注意此处VBO是unsigned int类型，是指缓冲区对象的标识符；

b. 设置数据

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

函数作用：数据复制到当前绑定缓冲的函数

第一个参数是目标缓冲的类型：顶点缓冲，成员顶点缓冲

第二个参数指定传输数据的大小

第三个参数是实际数据

第四个参数指定了管理给定的数据：

GL_STATIC_DRAW：数据不会或几乎不会改变。
GL_DYNAMIC_DRAW：数据会被改变很多。
GL_STREAM_DRAW ：数据每次绘制时都会改变。

c. 使用VBO：

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, Position));
glEnableVertexAttribArray(0);

第一个参数顶点属性。使用指定了顶点着色器的位置layout (location = 0)，
第一个参数指定顶点属性的大小。顶点属性是一个vec3，因此它由值组成3。
第三个参数指定数据类型GL_FLOAT由浮点值组成。
第四个参数指定是否希望数据标准化
第五个参数称为跨步，下一组位置数据是距离大小的 3 倍处，因此float我们将该值指定为步幅。
第六个参数是偏移量，表示数据起始位置

9.3.3 VAO

VBO是为了向GPU传递顶点数据，那么VAO就是为了向GPU解释顶点数据具体参考博客：https://blog.csdn.net/danshiming/article/details/56286880

     unsigned int VBO, VAO;glGenVertexArrays(1, &VAO);//生成1个VAOglGenBuffers(1, &VBO);//生成一个VBO// bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s), and then configure vertex attributes(s).glBindVertexArray(VAO);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//绑定VBOglBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);//将顶点数据传递到VBO// position attribute 位置属性和颜色属性glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)0);//将当前顶点属性与VBO关联glEnableVertexAttribArray(0);//启动顶点属性// color attributeglVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));glEnableVertexAttribArray(1);

9.3.4 VBO/EBO 和VAO的使用

EBO（Element Buffer Object，元素缓冲区对象）是 OpenGL 中用于存储索引数据的缓冲区对象

VBO/EBO 和VAO 只有在创建缓冲对象是不一样的，后面部分代码是共用的；

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n""layout (location = 0) in vec3 aPos;\n""layout (location = 1) in vec3 aColor;\n""out vec3 ourColor;\n""void main()\n""{\n""   gl_Position = vec4(aPos, 1.0);\n""   ourColor = aColor;\n""}\0";
const char *fragmentShaderSource = "#version 330 core\n""out vec4 FragColor;\n""in vec3 ourColor;\n""void main()\n""{\n""   FragColor = vec4(ourColor, 1.0f);\n""}\n\0";int main()
{glfwInit();glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);if (window == NULL){std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;glfwTerminate();return -1;}glfwMakeContextCurrent(window);glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)){std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;return -1;}// 创建顶点着色器对象GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);glCompileShader(vertexShader);// 检查顶点着色器是否编译成功int success;char infoLog[512];glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);if (!success){glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;}// 创建片段着色器对象GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);glCompileShader(fragmentShader);// 检查片段着色器是否编译成功glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);if (!success){glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;}// 创建着色器程序GLuint shaderProgram = glCreateProgram();glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);glLinkProgram(shaderProgram);// 检查着色器程序是否链接成功glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);if (!success){glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;}glDeleteShader(vertexShader);glDeleteShader(fragmentShader);// 定义三角形的顶点数据float vertices[] = {// 位置             // 颜色0.5f, -0.5f, 0.0f,  1.0f, 0.0f, 0.0f, // 右下角-0.5f, -0.5f, 0.0f,  0.0f, 1.0f, 0.0f, // 左下角0.0f,  0.5f, 0.0f,  0.0f, 0.0f, 1.0f  // 顶部};// 创建并绑定 VAOGLuint VAO, VBO, EBO;glGenVertexArrays(1, &VAO);glGenBuffers(1, &VBO);glGenBuffers(1, &EBO);glBindVertexArray(VAO);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);// 设置顶点属性指针glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)0);glEnableVertexAttribArray(0);glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));glEnableVertexAttribArray(1);// 解绑 VBO 和 VAOglBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);glBindVertexArray(0);// 渲染循环while (!glfwWindowShouldClose(window)){processInput(window);glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glUseProgram(shaderProgram);glBindVertexArray(VAO);glDrawElements(GL_TRIANGLES, 3, GL_UNSIGNED_INT, 0);glBindVertexArray(0);glfwSwapBuffers(window);glfwPollEvents();}// 释放资源glDeleteVertexArrays(1, &VAO);glDeleteBuffers(1, &VBO);glDeleteBuffers(1, &EBO);glDeleteProgram(shaderProgram);glfwTerminate();return 0;
}void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{glViewport(0, 0, width, height);
}void processInput(GLFWwindow *window)
{if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}