从零开始绘制三角形：使用OpenGL ES的初学者指南

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2023-12-17 19:27:16

在计算机图形学的广阔领域中，掌握绘制简单几何图形是一项至关重要的技能。三角形，作为构建复杂场景的基础，在三维图形的世界中扮演着不可或缺的角色。

对于初学者来说，使用OpenGL ES（嵌入式系统OpenGL）在屏幕上绘制三角形可能是一项艰巨的任务。然而，本指南将深入浅出地分解这一过程，让您一步一步绘制出第一个三角形。

理解OpenGL ES图形流水线

在绘制三角形之前，了解OpenGL ES图形流水线至关重要。该流水线是一个分步过程，将原始顶点数据转换为屏幕上的像素：

顶点着色器： 转换和处理每个顶点的位置和属性。
图元装配： 将顶点组合成基本图元，如三角形。
裁剪： 移除超出视锥体范围的图元。
光栅化： 将图元转换为屏幕上的像素。
片段着色器： 为每个像素计算颜色和属性。
合成： 将片段颜色与现有颜色缓冲区混合。

编写着色器

着色器是OpenGL ES程序的核心，用于指定如何处理图形流水线中的顶点和片段。对于绘制三角形，需要两个着色器：

顶点着色器

#version 300 es
in vec3 position;
void main() {
  gl_Position = vec4(position, 1.0);
}

position：输入顶点位置。
gl_Position：将转换后的顶点位置传递给图形流水线。

片段着色器

#version 300 es
out vec4 outColor;
void main() {
  outColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

outColor：输出片段颜色（红色）。

设置顶点数据

顶点数据定义了要绘制的三角形的形状和位置。对于三角形，需要三个顶点的坐标：

const GLfloat vertices[] = {
  -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下角
  0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
  0.0f, 0.5f, 0.0f   // 顶点
};

配置图形流水线

配置图形流水线涉及绑定着色器、设置顶点数据和绘制图元：

// 编译和链接着色器
GLuint programId = GLShaderManager::CreateProgram(vertexShader, fragmentShader);

// 创建并绑定顶点数组对象
GLuint vertexArrayId;
glGenVertexArrays(1, &vertexArrayId);
glBindVertexArray(vertexArrayId);

// 创建并绑定顶点缓冲对象
GLuint vertexBufferId;
glGenBuffers(1, &vertexBufferId);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferId);

// 将顶点数据复制到缓冲区
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

// 启用顶点属性
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), nullptr);

// 绑定程序
glUseProgram(programId);

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