在opengl中使用VBO动态显示鼠标click点的坐标

2019-10-25 本文已影响0人 stnevermore

VBO

本质
VBO是 显卡(Video Card)上显存的一块区域,这块内村区域是由OPENGL管理的.
创建过程
```
// Create a Vector Buffer Object that will store the vertices on video memory
GLuint vbo;
glGenBuffers(1, &vbo);
// Allocate space and upload the data from CPU to GPU
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(vertices_position), vertices_position, GL_STATIC_DRAW);
```
glGenBuffer: 创建VBO的句柄(使用的唯一的整数值,标识不同实例). 也可以创建多个VBO. 一旦创建了VBO的句柄,我们需要绑定这个句柄来修改和使用,那么glBindBuffer就是来做这个工作的. glBufferData是为VBO句柄分配内存空间, 并且以vertices_position数组的内容来填充, 而vertices_position的内容是存在CPU的内存的,这里是把CPU的内存中拷贝到GPU的内存里. 但是问题是,OPENGL并不知道从CPU过来的这份数据的具体格式,因此还需要通过一个API接口来告诉GPU怎么使用这一份传递过来的数据, 它就是glVertexAttribPointer这个函数.

静态顶点数组的绘制

网络上可以找到的大多数的例程都是静态数组,即所给定的顶点是确定的,然后可以根据点坐标绘制确定点.大概的实现方式如下:

////////////声明静止的三个点的坐标///////////////////
GLfloat vertices_2D_Array[6] = 
{
  0.f, 0.0f,
  0.f, 0.5f,
  0.5f, 0.0f
};

//////////////初始化VAO和VBO/////////////////////////
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glBindVertexArray(VAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices_2D_Array), vertices_2D_Array, GL_STATIC_DRAW);//开辟sizeof(vertices_2D_Array)大小的空间,把数组地址(vertices_2D_Array)传递过来,就完成了顶点数据的拷贝.
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2*sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);//设置顶点属性,strip(步长)选择2*sizeof(GLfloat)因为vertices_2D_Array的顶点是二维坐标,一个点跨越两个GLFloat. 如果上述数组是每个顶点三维坐标,那这里就是3倍
glEnableVertexAttribArray(0);

/////////////在while循环里面绘制///////////////////////////
glPointSize(6);//设置顶点大小
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
  glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 3);//绘制三个点
    
  glfwSwapBuffers(window);
  glfwPollEvents();
}

静态点绘制.png

静态顶点数组绘制出来的效果如下

动态顶点绘制

困难

所谓动态顶点绘制是指,点的坐标我并不知道,而是后来产生的.比如我使用鼠标左键点击来绘制点.<font color="#dd0000">难点在于: 静态数组是确定的,在使用glBufferData时候,开发者知道数组的大小和起始位置,因此在初始化VAO和VBO时候就比较容易,但是动态绘制我并不知道有多少点会产生,因此无法事先开辟memeory,并且我没有数据怎么拷贝呢?这是我开始的疑问.</font>这个问题在opengl的官方论坛也有人提到VBO with dynamically changing number of points
glBufferSubData的作用

后来我知道glBufferData的第三个参数设置为NULL表示,只开辟内存空间不拷贝数据.因此我们可以看到glBufferData的功能类似于malloc和memcpy. 当起始地址不为NULL时候,glBufferData就是开辟内存又拷贝. 当为NULL时候,glBufferData就只有malloc的功能. 因此,我想那后面肯定又接口可以操作这块内存区域.后来查阅API知道了 glBufferSubData 的功能是可以改变glBufferData创建的内存空间的部分区域(sub就可以感知). void glBufferSubData(GLenum target, GLintptr offset, GLsizeiptr size, const GLvoid * data)参数2是偏移量,参数3是需要改变内存的大小,最后是数据源地址.

利用glBufferSubData改变VBO使之能动态添加顶点数据


std::vector<Vector2D> clickPoints_vector;
const int TEST_POINTS_NUM = 5;//预先设定的需要点击的点的数目

typedef struct Vector2D
{
    Vector2D(float _x, float _y)
    {
        x = _x;
        y = _y;
    }
    private:
        float x;
        float y;
} Vector2D;

////////////////////////////////////////
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glBindVertexArray(VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(Vector2D) * TEST_POINTS_NUM, NULL, GL_STATIC_DRAW);//只分配TEST_POINTS_NUM个sizeof(Vector2D)的内存,并不拷贝数据
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vector2D), (void*)0);//这里的步长设置很关键,sizeof(Vector2D)因为要告诉gpu是以多长的size来取数据,显然就是一个Vector2D的大小,调试中把这个参数忘记改了总是不能正确显示
glEnableVertexAttribArray(0);

/////////////////鼠标回调/////////////////////////
void mouse_button_callback(GLFWwindow* window, int button, int action, int mods)
{
    if (action != GLFW_PRESS)
        return;
    switch (button)
    {
    case GLFW_MOUSE_BUTTON_LEFT: //左键
    {
        //获取鼠标在屏幕的当前位置
        double xpos, ypos;
        glfwGetCursorPos(window, &xpos, &ypos);
        std::cout << "Mouse position has moved to x: " << xpos << ", y: " << ypos << std::endl;
        //获取此时的屏幕大小(有可能屏幕的大小发生了改变)
        int window_width, window_height;
        glfwGetWindowSize(window, &window_width, &window_height);
        //把真实的鼠标坐标(例如 104, 542)转化为opengl世界坐标系下,以屏幕中心为原点的坐标
        /*取两组映射关系:    光标屏幕坐标 ----> opengl世界坐标
        左上角  (0, 0)   ->   opengl 世界坐标 (-1, 1)
        右下角 (800, 600) -> openg世界坐标 (1, -1)    
        Xopengl = K1 * Xcursor + B1
        Yopengl = K2 * Ycursor + B2, 带入得到K1 为 2 / 800, K2 为2/600, B1 = -1, B2 = 1*/
        float x_opengl = -1.0f + 2 * xpos / window_width;//得到归一化的坐标
        float y_opengl = +1.0f - 2 * ypos / window_height;

        clickPoints_vector.push_back(Vector2D(x_opengl, y_opengl));//压入

        int curVectorSize = clickPoints_vector.size();
        glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, (curVectorSize - 1) * sizeof(Vector2D), sizeof(Vector2D), &clickPoints_vector.back());//这是最关键的代码, 这里就是获取当前的偏移量,然后把新的点数据写入VBO中. vector中开始有一个点数据的时候是从地址0开始写的,因此offset偏移地址是(curVectorSize - 1) * sizeof(Vector2D), 写入的长度自然是一个点的长度sizeof(Vector2D), 需要写入的点数据是数组的最后一个数据.std::vector中最后一个点的引用是back()函数获取,取其地址即可. 这样每次就把新的坐标数据写入到VBO中,再送入到opengl渲染管线的时候就是把所有的点一起渲染,就实现了每次点击的点都可以显示的效果.当然更简单的还可以只显示当前点击的点的坐标,不显示上次点
        std::cout << glGetError() << std::endl;
    }
        break;
    case GLFW_MOUSE_BUTTON_MIDDLE:
        break;
    case GLFW_MOUSE_BUTTON_RIGHT:
        break;
    default:
        break;
    }
}

////////////////////渲染主循环while//////////////////////////////
glPointSize(6);//设置顶点大小
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, clickPoints_vector.size());//绘制的点的个数取决于vector数组的size
    
    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}

动态绘制点.png

无法动态分配VBO数组大小
我们看到上面代码还是事先设定了一个VBO数组的大小TEST_POINTS_NUM,当我们的鼠标点击的点的数目超过TEST_POINTS_NUM时候,显示的点就会有问题. 我遇到的是点击第六个点的时候在屏幕的原点,后面的点就无法再显示了.那么有没有一种类似std::vector这样机制的动态分配VBO数组大小的方法呢?(未完待续....)

在opengl中使用VBO动态显示鼠标click点的坐标

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