OpenGl入门：概念篇，开启图形渲染之旅

IOS

2023-12-05 02:39:17

导言

图形API（应用程序接口）负责处理计算机渲染任务，而OpenGL正是其中的一员，专门用于3D图形渲染。它为开发者提供了与图形硬件直接交互的强大功能，赋予他们掌控3D场景渲染的非凡能力。

OpenGL概览

OpenGL是一个跨平台的API，这意味着它可以在不同的操作系统和硬件设备上运行。它的核心概念包括：

顶点和片段： 3D模型由称为顶点的点组成，片段是这些顶点的填充。
管道： 顶点和片段在渲染管道中经历一系列处理阶段，包括转换、光照和纹理映射。
着色器： 可编程程序，控制顶点和片段如何被处理。
帧缓冲区： 保存渲染结果的图像缓冲区。

入门指南

学习OpenGL需要遵循以下步骤：

安装OpenGL： 根据你的操作系统和显卡下载并安装OpenGL库。
设置环境： 配置编译器和链接器以使用OpenGL。
创建OpenGL上下文： OpenGL需要一个上下文才能与图形硬件通信。
绘制图形： 使用OpenGL函数创建和操作3D对象。

示例代码：绘制三角形

以下代码展示了如何使用OpenGL绘制一个三角形：

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

int main() {
    // 初始化GLFW窗口
    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, "OpenGL 三角形", NULL, NULL);
    if (window == NULL) {
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    // 初始化OpenGL函数
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    // 顶点着色器
    const char* vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
        "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
        "void main() {\n"
        "   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n"
        "}\0";

    // 片段着色器
    const char* fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
        "out vec4 FragColor;\n"
        "void main() {\n"
        "   FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);\n"
        "}\n";

    // 编译着色器并创建着色器程序
    GLuint vertexShader;
    vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    GLuint fragmentShader;
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);
    GLuint shaderProgram;
    shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);

    // 顶点数据
    float vertices[] = {
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.0f,  0.5f, 0.0f
    };

    // 创建缓冲区对象（VBO）并将其绑定到顶点数据
    GLuint VBO;
    glGenBuffers(1, &VBO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    // 启用顶点属性并配置顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    // 渲染循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        // 清空帧缓冲区
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 使用着色器程序
        glUseProgram(shaderProgram);

        // 绘制三角形
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

        // 交换缓冲区
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    // 释放资源
    glfwTerminate();
    return 0;
}