顶点着色器片段着色器

/*
* @FileName      : OpenGL_Tutorial.cpp
* @Time          : 2024-08-03 10:00:00
* @Author        : XuMing
* @Email         : [email protected]
* @description   : 使用OpenGL进行顶点输入和着色器编译的详细解析
*/


#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>

#include <iostream>


float vertices[] = 
{
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.0f,  0.5f, 0.0f

};

// 顶点着色器源码
const char* vertexShaderSource = R"(
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;

void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
}
)";

// 片段着色器源码
const char* fragmentShaderSource = R"(
#version 330 core
out vec4 FragColor;

void main()
{
    FragColor = vec4(1.0, 0.5, 0.2, 1.0);
}
)";


void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height)
{
	// make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and
	// height will be significantly larger than specified on retina displays.
	glViewport(0, 0, width, height);
}


int main()
{
    // 初始化GLFW
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

    // 创建窗口
    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);

    // 初始化GLAD
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 设置视口
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

    // 编译顶点着色器
    unsigned int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    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;
    }

    // 编译片段着色器
    unsigned int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }

    // 链接着色器程序
    unsigned int shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);
    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);

    // 创建顶点数组对象 (VAO)
    unsigned int VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glBindVertexArray(VAO);

    // 创建顶点缓冲对象 (VBO)
    unsigned int VBO;
    glGenBuffers(1, &VBO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    // 设置顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    // 解绑VAO和VBO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    glBindVertexArray(0);

    // 渲染循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        // 输入处理
        if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
            glfwSetWindowShouldClose(window, true);

        // 渲染
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 使用着色器程序
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

        // 交换缓冲区并查询事件
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    // 释放资源
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);
    glDeleteProgram(shaderProgram);

    glfwTerminate();
    return 0;
}

顶点着色器和片段着色器

顶点着色器

顶点着色器的作用是将每个顶点坐标转换到标准化设备坐标系中。它接受输入顶点位置，并将其设置为输出位置。

const char* vertexShaderSource = R"(
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;

void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
}
)";

#version 330 core：指定OpenGL着色器语言版本。

layout (location = 0) in vec3 aPos：定义输入变量 aPos，位置为0。

gl_Position：设置顶点位置，vec4(aPos, 1.0) 将三维坐标转换为四维向量。

片段着色器

片段着色器的作用是为每个片段（像素）设置颜色。

const char* fragmentShaderSource = R"(
#version 330 core
out vec4 FragColor;

void main()
{
    FragColor = vec4(1.0, 0.5, 0.2, 1.0);
}
)";

#version 330 core：指定OpenGL着色器语言版本。

out vec4 FragColor：定义输出颜色变量 FragColor。

FragColor = vec4(1.0, 0.5, 0.2, 1.0)：设置输出颜色为橙色。

VAO和VBO的设置

创建顶点数组对象 (VAO)

VAO（顶点数组对象）用于存储顶点属性配置和绑定的VBO（顶点缓冲对象）。

unsigned int VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glBindVertexArray(VAO);

glGenVertexArrays：生成一个VAO对象。

glBindVertexArray：绑定VAO。

创建顶点缓冲对象 (VBO)

VBO（顶点缓冲对象）用于存储顶点数据。

unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

glGenBuffers：生成一个VBO对象。

glBindBuffer：绑定VBO到GL_ARRAY_BUFFER目标。

glBufferData：将顶点数据传输到缓冲区，GL_STATIC_DRAW 表示数据不会频繁更改。

设置顶点属性指针

配置顶点属性指针以解释VBO中的数据。

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer：定义顶点属性指针。

0：顶点属性位置，与顶点着色器中的layout (location = 0)对应。

3：每个顶点属性有3个分量（x, y, z）。

GL_FLOAT：数据类型为浮点数。

GL_FALSE：不需要标准化。

3 * sizeof(float)：步长（stride），每个顶点属性的字节数。

(void*)0：偏移量（offset），在数据缓冲区中的起始位置。

glEnableVertexAttribArray：启用顶点属性。

解绑VAO和VBO

为了防止修改VAO和VBO，解绑它们。

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
glBindVertexArray(0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)：解绑当前绑定的VBO。
glBindVertexArray(0)：解绑当前绑定的VAO。

以上就是对顶点着色器、片段着色器以及VAO和VBO设置的详细解释。这些步骤共同完成了顶点数据的上传和着色器的编译与链接，使得我们能够渲染一个三角形。