OpenGL --存储着色器
2018-03-11 本文已影响56人
乔克蜀黍
1.Client通过三种方式向server发送数据
1.属性（Attributes），属性以4维向量传递数据，属性只有向单元着色器传递才有意义。
2.Uniforms，Uniforms可以在顶点着色器和片源着色器使用，Uniforms只能使用不可以修改。
3.纹理（Texture Data）
2.存储着色器
在OpenGL 3.0之前，OpenGL 包含 个固定功能的管线，它可以在 使 着 的情况下处 何与像素数据。在3.1版本开始，固定管线从核 模式去掉。因此现在需要使 着 来完成 作。
使 OpenGL 来说，我们会使 GLSL,(OpenGL Shading Langruage，它是 在OpenGL 2.0版本发布的)。 语法与“C、C++”类似
着色器分类
• 单元着色器
• 平面着色器
• 上色着色器
• 默认光源着色器
• 点光源着色器
• 纹理替换矩阵
• 纹理调整着色器
• 纹理光源着色器
着色器使用
//定义着色器
GLShaderMananger shaderManager;
//初始化着色器 shaderManager.InitalizeStockShaders()
//使用
shaderManager userStockManager(参数列表)
3.举例
创建6种不同的图形点击空格键来切换
创建要用到的矩阵堆栈、Frame、投影矩阵、图形批次容器
//矩阵堆栈
#include "GLMatrixStack.h"
//矩阵
#include "GLFrustum.h"
//投影矩阵
#include "GLFrame.h"
//三角形批次类
#include "GLBatch.h"
//几何变换管道
#include "GLGeometryTransform.h"
GLShaderManager shaderManager;
//模型视图矩阵堆栈
GLMatrixStack modelViewMatrix;
//投影视图矩阵堆栈
GLMatrixStack projectionMatrix;
//照相机Frame（观察者）
GLFrame cameraFrame;
//世界坐标系
GLFrame objectFrame;
//投影矩阵
GLFrustum viewFrustum;
//容器类
GLBatch pointBatch;
GLBatch lineBatch;
GLBatch lineStripBatch;
GLBatch lineLoopBatch;
GLBatch triangleBatch;
GLBatch triangleStripBatch;
GLBatch triangleFanBatch;
//几何变换的管道,管理堆栈（modelViewMatrix projectionMatrix）
GLGeometryTransform transformpipeline;
M3DMatrix44f shadowMatrix;
GLfloat vGreen[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat vBlack[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
// 跟踪效果步骤
int nStep = 0;
窗口大小改变时接受新的宽度和高度，其中0,0代表窗口中视口的左下角坐标，w，h代表像素
void ChangeSize(int w,int h) {
glViewport(0,0, w, h);
//创建透视投影，并将它载入到投影矩阵堆栈中
/*
参数：
1.垂直方向上的视场角度
2.窗口的宽度与高度的纵横比
3.近裁剪面距离
4.远裁剪面距离
*/
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 500.0f);
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//调用顶部载入单元矩阵
modelViewMatrix.LoadIdentity();
}
为程序作一次性的设置
void SetupRC() {
glClearColor(0.6f, 0.6f, 0.6f, 1.0f);
shaderManager.InitializeStockShaders();
//设置变换管线以使用两个矩阵堆栈
transformpipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
cameraFrame.MoveForward(-15);
//定义一些点，类似佛罗里达州的形状。
GLfloat vCoast[24][3] = {
{2.80, 1.20, 0.0 }, {2.0, 1.20, 0.0 },
{2.0, 1.08, 0.0 }, {2.0, 1.08, 0.0 },
{0.0, 0.80, 0.0 }, {-.32, 0.40, 0.0 },
{-.48, 0.2, 0.0 }, {-.40, 0.0, 0.0 },
{-.60, -.40, 0.0 }, {-.80, -.80, 0.0 },
{-.80, -1.4, 0.0 }, {-.40, -1.60, 0.0 },
{0.0, -1.20, 0.0 }, { .2, -.80, 0.0 },
{.48, -.40, 0.0 }, {.52, -.20, 0.0 },
{.48, .20, 0.0 }, {.80, .40, 0.0 },
{1.20, .80, 0.0 }, {1.60, .60, 0.0 },
{2.0, .60, 0.0 }, {2.2, .80, 0.0 },
{2.40, 1.0, 0.0 }, {2.80, 1.0, 0.0 }};
pointBatch.Begin(GL_POINTS, 24);
pointBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
pointBatch.End();
//通过线的形式--表示佛罗里达州的形状
lineBatch.Begin(GL_LINES, 24);
lineBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineBatch.End();
//通过线段的形式--表示佛罗里达州的形状
lineStripBatch.Begin(GL_LINE_STRIP, 24);
lineStripBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineStripBatch.End();
//通过线环的形式--表示佛罗里达州的形状
lineLoopBatch.Begin(GL_LINE_LOOP, 24);
lineLoopBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineLoopBatch.End();
//通过三角形创建金字塔
GLfloat vPyramid[12][3] = {
-2.0f, 0.0f, -2.0f,
2.0f, 0.0f, -2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
2.0f, 0.0f, -2.0f,
2.0f, 0.0f, 2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
2.0f, 0.0f, 2.0f,
-2.0f, 0.0f, 2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
-2.0f, 0.0f, 2.0f,
-2.0f, 0.0f, -2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f};
//GL_TRIANGLES 每3个顶点定义一个新的三角形
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 12);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vPyramid);
triangleBatch.End();
// 三角形扇形--六边形
GLfloat vPoints[100][3]; //超过我们需要的数组
int nVerts = 0;
//半径
GLfloat r = 3.0f;
//原点(x,y,z) = (0,0,0);
vPoints[nVerts][0] = 0.0f;
vPoints[nVerts][1] = 0.0f;
vPoints[nVerts][2] = 0.0f;
//M3D_2PI 就是2Pi 的意思，就一个圆的意思。 绘制圆形
for(GLfloat angle = 0; angle < M3D_2PI; angle += M3D_2PI / 6.0f) {
//数组下标自增（每自增1次就表示一个顶点）
nVerts++;
/*
弧长=半径*角度,这里的角度是弧度制,不是平时的角度制
既然知道了cos值,那么角度=arccos,求一个反三角函数就行了
*/
//x点坐标 cos(angle) * 半径
vPoints[nVerts][0] = float(cos(angle)) * r;
//y点坐标 sin(angle) * 半径
vPoints[nVerts][1] = float(sin(angle)) * r;
//z点的坐标
vPoints[nVerts][2] = -0.5f;
}
// 结束扇形 前面一共绘制7个顶点（包括圆心）
printf("三角形扇形顶点数:%d\n",nVerts);
//添加闭合的终点
//课程添加演示：屏蔽177-180行代码，并把绘制节点改为7.则三角形扇形是无法闭合的。
nVerts++;
vPoints[nVerts][0] = r;
vPoints[nVerts][1] = 0;
vPoints[nVerts][2] = 0.0f;
// 加载！
//GL_TRIANGLE_FAN 以一个圆心为中心呈扇形排列，共用相邻顶点的一组三角形
triangleFanBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 8);
triangleFanBatch.CopyVertexData3f(vPoints);
triangleFanBatch.End();
//三角形条带，一个小环或圆柱段
//顶点下标
int iCounter = 0;
//半径
GLfloat radius = 3.0f;
//从0度~360度，以0.3弧度为步长
for(GLfloat angle = 0.0f; angle <= (2.0f*M3D_PI); angle += 0.3f)
{
//或许圆形的顶点的X,Y
GLfloat x = radius * sin(angle);
GLfloat y = radius * cos(angle);
//绘制2个三角形（他们的x,y顶点一样，只是z点不一样）
vPoints[iCounter][0] = x;
vPoints[iCounter][1] = y;
vPoints[iCounter][2] = -0.5;
iCounter++;
vPoints[iCounter][0] = x;
vPoints[iCounter][1] = y;
vPoints[iCounter][2] = 0.5;
iCounter++;
}
// 关闭循环
printf("三角形带的顶点数：%d\n",iCounter);
//结束循环，在循环位置生成2个三角形
vPoints[iCounter][0] = vPoints[0][0];
vPoints[iCounter][1] = vPoints[0][1];
vPoints[iCounter][2] = -0.5;
iCounter++;
vPoints[iCounter][0] = vPoints[1][0];
vPoints[iCounter][1] = vPoints[1][1];
vPoints[iCounter][2] = 0.5;
iCounter++;
// GL_TRIANGLE_STRIP 共用一个条带（strip）上的顶点的一组三角形
triangleStripBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, iCounter);
triangleStripBatch.CopyVertexData3f(vPoints);
triangleStripBatch.End();
}
开始渲染
void RenderScene(void) {
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//压栈
modelViewMatrix.PushMatrix();
//获取照相机frame设置给张相机矩阵
M3DMatrix44f camealMatrix;
cameraFrame.GetCameraMatrix(camealMatrix);
//照相机矩阵乘模型视图矩阵顶部的矩阵，结果存储在模型视图矩阵的顶部
modelViewMatrix.MultMatrix(camealMatrix);
//获取世界坐标系设置给世界坐标系矩阵
M3DMatrix44f objFrame;
objectFrame.GetMatrix(objFrame);
//世界坐标系矩阵乘模型视图矩阵顶部的矩阵，结果存储在模型视图矩阵的顶部
modelViewMatrix.MultMatrix(objFrame);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformpipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vBlack);
switch (nStep) {
case 0:
glPointSize(3.0f);
pointBatch.Draw();
glPointSize(1.0f);
break;
case 1:
glLineWidth(2.0f);
lineBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 2:
glLineWidth(2.0f);
lineStripBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 3:
glLineWidth(2.0f);
lineLoopBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 4:
DrawWireFramedBatch(&triangleBatch);
break;
case 5:
DrawWireFramedBatch(&triangleStripBatch);
break;
case 6:
DrawWireFramedBatch(&triangleFanBatch);
break;
default:
break;
}
//还原到以前的模型视图矩阵（单位矩阵）
modelViewMatrix.PopMatrix();
//进行缓存区交换
glutSwapBuffers();
}
根据空格键次数切换不同窗口
key:敲击的键位
x,y光标的位置
void keyPressFunc(unsigned char key,int x,int y)
{
//空格键的ascii码是32
if (key == 32) {
nStep++;
if (nStep > 6) {
nStep = 0;
}
}
switch(nStep)
{
case 0:
glutSetWindowTitle("GL_POINTS");
break;
case 1:
glutSetWindowTitle("GL_LINES");
break;
case 2:
glutSetWindowTitle("GL_LINE_STRIP");
break;
case 3:
glutSetWindowTitle("GL_LINE_LOOP");
break;
case 4:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLES");
break;
case 5:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_STRIP");
break;
case 6:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_FAN");
break;
}
glutPostRedisplay();
}
通过点击上下左右四个键来控制图形的旋转
void specialKeyPress(int key, int x, int y)
{
if (key == GLUT_KEY_UP) {
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0, 0);
}
if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0, 0);
}
if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0, 1.0f, 0);
}
if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0, 1.0f, 0);
}
glutPostRedisplay();
}
main函数做一些初始化操作和注册 调用上面函数
int main(int argc,char* argv[]) {
//设置当前工作目录，针对MAC OS X
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
//初始化GLUT库
glutInit(&argc, argv);
/*初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区*/
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
//GLUT窗口大小，标题窗口
glutInitWindowSize(800,600);
glutCreateWindow("Triangle");
//注册回调函数(这两个函数有一个不注册，窗口就弹不起来，因为在启动的一瞬间也是需要调用的，以后窗口或界面调用也会更改)
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutDisplayFunc(RenderScene);
//空格键点击
glutKeyboardFunc(keyPressFunc);
//上下左右键点击
glutSpecialFunc(specialKeyPress);
//驱动程序的初始化中没有出现任何问题。
GLenum err = glewInit();
if(GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr,"glew error:%s\n",glewGetErrorString(err));
return 1;
}
//调用SetupRC
SetupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
void DrawWireFramedBatch(GLBatch* pBatch)
{
/*------------画绿色部分----------------*/
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
参数1：平面着色器
参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
--transformPipeline 变换管线（指定了2个矩阵堆栈）
参数3：颜色值
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformpipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vGreen);
pBatch->Draw();
/*-----------边框部分-------------------*/
/*
glEnable(GLenum mode); 用于启用各种功能。功能由参数决定
参数列表：http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/23747081
注意：glEnable() 不能写在glBegin() 和 glEnd()中间
GL_POLYGON_OFFSET_LINE 根据函数glPolygonOffset的设置，启用线的深度偏移
GL_LINE_SMOOTH 执行后，过虑线点的锯齿
GL_BLEND 启用颜色混合。例如实现半透明效果
GL_DEPTH_TEST 启用深度测试 根据坐标的远近自动隐藏被遮住的图形（材料
glDisable(GLenum mode); 用于关闭指定的功能 功能由参数决定
*/
//画黑色边框
glPolygonOffset(-1.0f, -1.0f);// 偏移深度，在同一位置要绘制填充和边线，会产生z冲突，所以要偏移
glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
// 画反锯齿，让黑边好看些
glEnable(GL_LINE_SMOOTH);
//开启混合
glEnable(GL_BLEND);
//指定混合因子
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
//绘制线框几何黑色版 三种模式，实心，边框，点，可以作用在正面，背面，或者两面
//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为线框模式，实现线框渲染
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
//设置线条宽度
glLineWidth(2.5f);
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
参数1：平面着色器
参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
--transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix() 获取的
GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值
参数3：颜色值（黑色）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformpipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);
//绘制
pBatch->Draw();
// 复原原本的设置
////通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为全部填充模式
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
//关闭GL_POLYGON_OFFSET_LINE 模型
glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
//设置线条宽度
glLineWidth(1.0f);
//关闭混合
glDisable(GL_BLEND);
//关闭线条光滑功能
glDisable(GL_LINE_SMOOTH);
}
