QT+OpenGL高级数据和高级GLSL
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高级数据
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OpenGL中的缓冲区 对象管理特定的GPU内存
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在将缓冲区绑定到特定的缓冲区目标时候赋予它意义
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OpenGL在内部会保存每个目标（缓冲区）的引用，并且根据目标以不同的方式处理缓冲区。
glBufferData 填充缓冲对象所管理的内存
glBufferSubData 填充缓冲的特定区域
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 24, sizeof(data), &data);
将数据导入缓冲区的另外一种方法：
- 通过调用
glMapBuffer函数，OpenGL会返回当前绑定的缓冲区的内存指针 - 直接将数据复制到缓冲中
glMapBuffer使用的时候，缓冲区的内存必须已经存在
float data[] = {
0.5f, 1.0f, -0.35f
...
};
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
// 获取指针
void *ptr = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
// 复制数据到内存
memcpy(ptr, data, sizeof(data));
// 记得告诉OpenGL我们不再需要这个指针了
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);
分批顶点属性
float positions[] = { ... };
float normals[] = { ... };
float tex[] = { ... };
// 填充缓冲
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(positions), &positions);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions), sizeof(normals), &normals);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions) + sizeof(normals), sizeof(tex), &tex);
使用glVertexAttribPointer，指定顶点数组缓冲区内筒的属性布局。
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), 0);
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions)));
glVertexAttribPointer(
2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions) + sizeof(normals)));
复制缓冲
当你的缓冲已经填充好数据之后，你可能会想与其它的缓冲共享其中的数据，或者想要将缓冲的内容复制到另一个缓冲当中。glCopyBufferSubData能够让我们相对容易地从一个缓冲中复制数据到另一个缓冲中。这个函数的原型如下：
void glCopyBufferSubData(GLenum readtarget, GLenum writetarget, GLintptr readoffset,
GLintptr writeoffset, GLsizeiptr size);
readtarget和writetarget参数需要填入复制源和复制目标的缓冲目标
如果想读写数据的两个不同缓冲都为顶点数组缓冲该怎么办？使用下面的例子：
float vertexData[] = { ... };
glBindBuffer(GL_COPY_READ_BUFFER, vbo1);
glBindBuffer(GL_COPY_WRITE_BUFFER, vbo2);
glCopyBufferSubData(GL_COPY_READ_BUFFER, GL_COPY_WRITE_BUFFER, 0, 0, sizeof(vertexData));
float vertexData[] = { ... };
glBindBuffer(GL_COPY_READ_BUFFER, vbo1);
glBindBuffer(GL_COPY_WRITE_BUFFER, vbo2);
glCopyBufferSubData(GL_COPY_READ_BUFFER, GL_COPY_WRITE_BUFFER, 0, 0, sizeof(vertexData));
高级GLSL
顶点着色器变量
- gl_Position : 输出变量，顶点着色器的裁减空间位置向量
- gl_PointSize ：输出变量，是一个float变量，设置点的宽高(像素)
glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE);
- gl_VertexID ：输入变量，储存了正在绘制顶点的当前ID
shader.vert
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aNormal;
layout (location = 2) in vec2 aTexCoords;
out vec3 Normal;
out vec3 FragPos;
out vec2 TexCoords;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
void main()
{
TexCoords=aTexCoords;
Normal = mat3(transpose(inverse(model))) * aNormal;
FragPos=vec3(model * vec4(aPos,1.0));
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
gl_PointSize = gl_Position.z;
}
片段着色器变量
- gl_FragCoord ：的x和y分量是片段的窗口空间的坐标，其原点为窗口的左下角，z分量等于对应片段的深度值
- gl_FrontFacing ：变量是一个bool如果当前片段是正面向的一部分那么就是true, 否则就是false
- gl_FragDepth ： 着色器内设置片段的深度值
shader.frag
void main() {
if(gl_FragCoord.x < 400 )
FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
else
FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);
}
gl_FrontFacing ：变量是一个bool如果当前片段是正面向的一部分那么就是true, 否则就是false
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec2 TexCoords;
uniform sampler2D frontTexture;
uniform sampler2D backTexture;
void main()
{
if(gl_FrontFacing)
FragColor = texture(frontTexture, TexCoords);
else
FragColor = texture(backTexture, TexCoords);
}
gl_FragDepth ： 着色器内设置片段的深度值
#version 420 core // 注意GLSL的版本！
out vec4 FragColor;
layout (depth_greater) out float gl_FragDepth;
void main()
{
FragColor = vec4(1.0);
gl_FragDepth = gl_FragCoord.z + 0.1;
}
layout (depth_<condition>) out float gl_FragDepth;
condition可以为下面的值：
| 条件 | 描述 |
|---|---|
any | 默认值。提前深度测试是禁用的，你会损失很多性能 |
greater | 你只能让深度值比gl_FragCoord.z更大 |
less | 你只能让深度值比gl_FragCoord.z更小 |
unchanged | 如果你要写入gl_FragDepth，你将只能写入gl_FragCoord.z的值 |
接口块
接口块的声明和struct的声明有点相像，不同的是，现在根据它是一个输入还是输出块(Block)，使用in或者out关键字来定义的。
shader.vert
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoords;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
out VS_OUT
{
vec2 TexCoords;
} vs_out;
void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
vs_out.TexCoords = aTexCoords;
}
shader.frag
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in VS_OUT
{
vec2 TexCoords;
} fs_in;
uniform sampler2D texture;
void main()
{
FragColor = texture(texture, fs_in.TexCoords);
}
只要两个接口块的名字一样，对应的输入和输出将会匹配起来。
块名应该是和着色器中一样的（VS_OUT）但是实例名称（vs_out, fs_in）是可以随意的。
Uniform缓冲对象
当使用多于一个的着色器时候，尽管大部分的uniform变量都是相同的，我们还是需要不断的设置它们。解决办法：全局uniform变量。
shader.vert
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (std140) uniform Matrices
{
mat4 projection;
mat4 view;
};
uniform mat4 model;
void main()
{
// uniform 块中的变量可以直接访问，不需要加块名称作为前缀。
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}
其中 layout (std140) 设置了Uniform块布局
使用std140布局计算出每个成员的对齐偏移量：
layout (std140) uniform ExampleBlock
{
// 基准对齐量 // 对齐偏移量
float value; // 4 // 0
vec3 vector; // 16 // 16 (必须是16的倍数，所以 4->16)
mat4 matrix; // 16 // 32 (列 0)
// 16 // 48 (列 1)
// 16 // 64 (列 2)
// 16 // 80 (列 3)
float values[3]; // 16 // 96 (values[0])
// 16 // 112 (values[1])
// 16 // 128 (values[2])
bool boolean; // 4 // 144
int integer; // 4 // 148
};
| 类型 | 布局规则 |
|---|---|
| 标量，比如int和bool | 每个标量的基准对齐量为N。 |
| 向量 | 2N或者4N。这意味着vec3的基准对齐量为4N。 |
| 标量或向量的数组 | 每个元素的基准对齐量与vec4的相同。 |
| 矩阵 | 储存为列向量的数组，每个向量的基准对齐量与vec4的相同。 |
| 结构体 | 等于所有元素根据规则计算后的大小，但会填充到vec4大小的倍数。 |
我们已经讨论了如何在着色器中定义Uniform块，并设定它们的内存布局了，但我们还没有讨论该如何使用它们。
首先，我们需要调用glGenBuffers，创建一个Uniform缓冲对象。一旦我们有了一个缓冲对象，我们需要将它绑定到GL_UNIFORM_BUFFER目标，并调用glBufferData，分配足够的内存。
unsigned int uboExampleBlock;
glGenBuffers(1, &uboExampleBlock);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 152, NULL, GL_STATIC_DRAW); // 分配152字节的内存
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);
UBO代码实现
具体实现请参照tag-UBO
