004--OpenGL 图元

003-- OpenGL 绘制基础图形 ：http://www.jianshu.com/p/fac6c39deec7
002-- 3D图形 和 OpenGL 简介 ：http://www.jianshu.com/p/ff26de4eee71
001-- OpenGL在Mac 上的环境搭建：http://www.jianshu.com/p/f3b21fe058e3

一、点连接

第一次学习任何计算机系统中绘制任何类型的2D图形时，大多数可能从绘制像素开始。像素是计算机屏幕上显示的最小元素。以下是最简单额计算机图形：在计算机屏幕绘制一个点，并将它设置一个特定的颜色。在这个简单的基础上慢慢学会创建线、多边形、圆和其他性质和图形。

但是！使用OpenGL在计算机屏幕上进行绘图则完全不同。
我们不关物理屏幕坐标和像素，关注的是视景体中的位置坐标。将这些点、线和三角形从创建3D空间投影到计算机屏幕上的2D图形则是着色器程序和光栅化硬件所要完成的工作。

1.1 点和线

第一节课我们也讲过OpenGL 的几何图元。今天我们将从更底层更基础的角度来详细学习OpenGL 图元渲染。
点，是最简单的图像。每个特定的顶点在屏幕上都仅仅是一个单独的点。默认的情况下，点的大小是一个像素的大小。

修改点大小的方法：

//1.最简单也是最常用的 4.0f,表示点的大小
   glPointSize(4.0f);
    
//2.设置点的大小范围和点与点之间的间隔
GLfloat sizes[2] = {2.0f,4.0f};
GLfloat step = 1.0f;

//获取点大小范围和最小步长
glGetFloatv(GL_POINT_SIZE_RANGE,sizes);
glGetFloatv(GL_POINT_GRAULARITY,&step);

//3.通过使用程序点大小模式来设置点大小
glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE);

//这种模式下允许我们通过编程在顶点着色器或几何着色器中设置点大小。着色器内建变量：gl_PointSize，并且可以在着色器源码直接写
 gl_PointSize = 5.0;

1.2 线

比点更进一步的就是独立线段了。一个线段就是2个顶点之间绘制的。
默认情况下，线段的宽度是一个像素。改变线段唯一的方式通过：

//1.设置独立线段宽度为 2.5f;
glLineWidth(2.5f);

1.3 线带

线段连续从一个顶点到下一个顶点绘制的线段，以形成一个真正链接的点的线段。
（为了把图形连接起来，每个连接的顶点会被选定2次。一次作为线段的终点、一次作为下一条线段的起点）

1.4 线环

线环是线带的一种简单拓展。在线带的基础上额外增加一条将线带闭合的。

1.5 绘制三角形

最简单的实体多边形就是三角形，它只有3个边。光栅化硬件最欢迎三角形。并且现在OpenGL已经是OpenGL中支持的唯一一种多边形。每3个顶点定义一个新的三角形。

004_单独的三角形.jpg

在今天的课程中，我们不仅绘制一个三角形，而是绘制4个三角形组成金字塔形的三角形。我们可以使用方向键来旋转金字塔，从不同角度进行观察。但是这个金字塔木有底面，所以我们可以看到它的底部。

005_金字塔三角形.png

1.6 环绕

将顺时针方向绘制的三角形用逆时针的方式绘制。
在绘制第一个三角形时，线条是按照从V0-V1，再到V2。最后再回到V0的一个闭合三角形。 这个是沿着顶点顺时针方向。
这种顺序与方向结合来指定顶点的方式称为环绕。

006_三角形（逆 + 顺）.png

上图的2个三角形的缠绕方向完全相反。

• 在默认的情况下，OpenGL认为具有逆时针方向环绕的多边形是正面的。而而右侧的顺时针方向三角形是三角形的背面。

为什么会认为这个问题会很重要了？
因为我们常常希望为一个多边形的正面和背面分别设置不同的物理特征。我们可以完全隐藏一个多边形的背面，或者给它设置一种不同的颜色和反射属性。纹理图像在背面三角形中也是相反的。在一个场景中，使所有的多边形保持环绕方向的一致，并使用正面多边形来绘制所有实心物体的表面是非常重要的。

//定义前向和背向的多变形：
glFrontFace(mode)
参数：GL_CW | GL_CCW
GL_CCW：表示传入的mode会选择逆时针为前向
GL_CW：表示顺时针为前向。
默认：GL_CCW。逆向时针为前向。

1.7 三角地带

007_三角形带.png

对于很多表面和形状来说，我们可能需要绘制几个相连的三角形。我们可以使用GL_TRIANGLE_STRIP 图元绘制一串相连的三角形。从而节省大量的时间。
使用三角带而不是分别指定每个三角形，这样做的优点：
1.用前3个顶点指定第1个三角形之后，对于接下来的每一个三角形，只需要再指定1个顶点。需要绘制大量的三角形时，采用这种方法可以节省大量的程序代码和数据存储空间。
2.提供运算性能和节省带宽。更少的顶点意味着数据从内存传输到图形卡的速度更快，并且顶点着色器需要处理的次数也更少了。

1.8 三角形扇

除了三角形带之外，还可以使用GL_TRIANGLE_FAN 创建一组围绕一个中心点的相连三角形。通过4个顶点所产生的包括3个三角形的三角形扇。 第一个顶点v0构建了扇形的原点，用前3个顶点指定了最初的三角形之后，后续的每个顶点都和原点（V0）以及之前紧挨着它的那个顶点(Vn-1)形成接下来的三角形。

008_三角形扇.png

二、简单的批次容器

GLTools 库中包含额一个简单的容器类，叫做GLBatch。这个类可以作为7种图元的简单批次容器使用。而且它知道在使用GL_ShaderManager 支持的任意存储着色器时如何对图元进行渲染。

void GLBatch::Begain(GLeunm primitive,GLuint nVerts,GLuint nTexttureUnints = 0);

参数1：图元
参数2：顶点数
参数3：一组或者2组纹理坐标（可选）

//复制表面法线
void GLBatch::CopyNormalDataf(GLfloat *vNorms);

//复制颜色
void GLBatch::CopyColorData4f(GLfloat *vColors);

//复制纹理坐标
void GLBatch::CopyTexCoordData2f(GLFloat *vTextCoords,GLuint uiTextureLayer);

//结束绘制
void GLBatch::End(void);