opengl 教程(2) 在窗口画点

      原文地址：http://ogldev.atspace.co.uk/www/tutorial02/tutorial02.html

      通常写OpenGL程序时候，我们都需要glew库，该库包装了OpenGL的各种扩展，便于我们使用。 我们可以在main函数中调用glew初始化函数，之后就可以查询opengl各种扩展能否使用了，对于能够使用的函数，可以动态的加载。

      在这篇教程中，我们首先了解一下顶点缓冲对象(VBO,vertex buffer object)的用法。在计算机图形学的3D世界中，三维物体对象都是由一系列顶点组成的，比如武士模型、城堡模型等等(注意下面2副图），这些顶点相连接，组成mesh(三角形)。

      顾名思义，顶点缓冲就是保存顶点的内存对象，通常VBO是GPU显存中的一块区域，使用VBO可以加速顶点的读取速度。

 

     在本篇教程和下一篇教程中，我们仅使用opengl中固定管线（相对固定管线的是可编程管线)的编程方法分别来画一个点和一个三角形。我们并没有对所渲染的物体(其实就是一个点，一个三角形)进行平移、缩放、旋转等操作，实际上我们只是在归一化的裁剪空间中来安排我们的物体，可以把归一化的裁剪空间看成一个正方体，坐标原点在正方形的中心，x, y,z坐标的范围都是[-1.0,1.0]，我们把物体映射到屏幕空间(可以看作立方体中的物体先投影到z=-1的面上，然后该面的四边形映射到屏幕空间)，比如屏幕空间是1024*768，则x坐标-1，映射到0，+1映射到1023，x和y等于0的点，则被映射到屏幕中心，最终根据draw函数中指定的体元语义，通过光栅化操作，把物体在屏幕空间渲染出来。

    下面我们看下程序的部分源代码实现：

#include <GL/glew.h>

首先我们要包含glew头文件，注意我们要把这个头文件放在freee_glut.h的前面，否则的话，程序编译有可能出错。

#include "math_3d.h"

在这篇教程中，我们画一个顶点，顶点结构在math_3d.h中定义。

GLenum res = glewInit();
if (res != GLEW_OK)
{
fprintf(stderr, "Error: '%s'\n", glewGetErrorString(res));
return 1;
}

上面是glew初始化的代码，如果初始化失败，则会输出错误信息，注意：glew初始化代码必须在glut初始化之后。

Vector3f Vertices[1];
Vertices[0] = Vector3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);


我们创建了一个顶点数组，该数组有一个元素，其坐标XYZ为0，后面我们将会在屏幕中心显示这个顶点。

GLuint VBO;

我们定义一个GLuint类型的全局变量VBO来表示顶点缓冲，通常情况下，OpenGL对象都是用一个GLuint类型的变量表示。

glGenBuffers(1, &VBO);

     在OpenGL中，都是通过glGen*类型的函数产生各种各样的对象，这类函数有2个参数，第一个参数指定你要创建对象的数量，第二个参数是一个GLuint类型数组的地址，该地址中存放着driver分配给你的各种对象句柄。driver会保证将来再调用该函数不会产生相同的对象句柄，除非你调用函数glDeleteBuffers显示删除对象句柄。

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

     在OpenGL中，通常把一个对象绑定到一个target name，比如把VBO对象绑定到GL_ARRAY_BUFFER(表示缓冲是顶点数组，另一个常用的target name是GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER，表示索引数组)，然后在这个target name上执行命令，这些命令将会一直影响绑定的对象，除非我们把该target name绑定到一个新的对象，此时，在target name上执行命令，将会影响新绑定的对象。

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(Vertices), Vertices, GL_STATIC_DRAW);

      绑定对象后，我们开始准备顶点缓冲数据，上面的函数中，我们用Vertices中的数据填充顶点缓冲，其中GL_STATIC_DRAW表示，这些顶点数据渲染过程中不会改变，相对应的是GL_DYNAMIC_DRAW，driver会根据这些状态对程序进行一定的优化。

glEnableVertexAttribArray(0);

     在后面的shader程序中，我们将看到更详细的顶点属性介绍，在本教程的例子中，我们没有使用shader，但是我们在顶点缓冲中装入了顶点位置，位置属性就作为顶点属性的index 0（注意：由于没有shader，我们此时用的是固定管线渲染)，所以必须打开它，否则不能使用，因为所有的顶点属性在使用前都必须打开。

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

     再一次绑定顶点缓冲，当然也可以不绑定，因为我们只有一个缓冲，前面已经绑定过了，但是在大型3D程序中，可能有很多顶点缓冲，就需要在渲染前，根据实际需要，切换绑定不同的顶点缓冲对象。

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);

     这个函数告诉管线，怎么解释顶点缓冲中的数据。第一个参数指定属性的索引，第二个参数是属性的数量(3，表示,x,y,z)，第三个参数是属性的数据类型，第四个参数是属性是否是归一化的，第五个参数是stride，表示属性的字节数目， 我们只有一个属性，所以该值是0，如果我们有2个属性，一个位置，一个法向，假定它们都是3维float格式的向量，则这个参数要设置为(6*4)=24byte，最后一个参数offset，如果有2个属性，那么对于第一个属性，该值为0，没有偏移，对于第二个属性为12。

glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);

      最后，我们调用draw函数，该函数是GPU开始工作的起始点，GPU将绑定draw函数的参数以及状态等数据，然后通过driver传递到GPU。OpenGL有几种形式的draw函数，通常它们可以划分为ordered draws和indexed draws。ordered draw函数就是把指定的顶点按语义顺序画一遍，比如你指定GL_TRIANGLES ，则0-2顶点为第一个三角形，3-5顶点为第二个三角形等等。而Index draws要通过索引缓冲来索引顶点数据(实际上，在硬件层次，没有无索引的draw实现，如果没有指定索引缓冲，硬件会按照顶点的顺序，生成一个和顶点顺序对应的索引)，这样可以重复利用顶点数据，比如我们可以用四个点来表示一个四边形(2个三角形组成)，其中2个点是2个三角形共享的，索引缓冲中的数据为顶点在顶点缓冲中的位置。

    我们调用DrawArrays函数画一个点，第一个参数指定体元语义，画的是点，第二个参数是第一个顶点的索引位置，第三个参数是要渲染的顶点的数量。

glDisableVertexAttribArray(0);

不使用顶点属性的时候，记得要关闭它，以免引起未知的一些错误。

 

程序执行后，界面如下，在窗口中心，有一个小的几乎看不见的白点。

我们也可以加入下面的代码，设置点的大小以及设置点为圆点。

//下面四行代码，设置点的大小，以及启动alpha blend以及多采样，这样可以画圆形的点
glEnable( GL_POINT_SMOOTH );
glEnable( GL_BLEND );
glBlendFunc( GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA );
glPointSize(8.0f);