OpenGL-座標系統，進入3D世界（深度測試）
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座標系統簡介git
z緩衝github
舉個栗子數組
代碼安全
main.cppide
截圖測試
參考：LearnOpenGLspa
座標系統簡介將座標變換爲標準化設備座標(Normalized Device Coordinate, NDC)，接着再轉化爲屏幕座標的過程一般是分步進行的，也就是相似於流水線那樣子。在流水線中，物體的頂點在最終轉化爲屏幕座標以前還會被變換到多個座標系統(Coordinate System)。將物體的座標變換到幾個過渡座標系(Intermediate Coordinate System)的優勢在於，在這些特定的座標系統中，一些操做或運算更加方便和容易，這一點很快就會變得很明顯。對咱們來講比較重要的總共有5個不一樣的座標系統：
- 局部空間(Local Space，或者稱爲物體空間(Object Space))
- 世界空間(World Space)
- 觀察空間(View Space，或者稱爲視覺空間(Eye Space))
- 裁剪空間(Clip Space)
- 屏幕空間(Screen Space)
爲了將座標從一個座標系變換到另外一個座標系，咱們須要用到幾個變換矩陣，最重要的幾個分別是模型(Model)、觀察(View)、投影(Projection)三個矩陣。
來源於LearnOpenGL
- 局部座標是對象相對於局部原點的座標，也是物體起始的座標。
- 下一步是將局部座標變換爲世界空間座標，世界空間座標是處於一個更大的空間範圍的。這些座標相對於世界的全局原點，它們會和其它物體一塊兒相對於世界的原點進行擺放。
- 接下來咱們將世界座標變換爲觀察空間座標，使得每一個座標都是從攝像機或者說觀察者的角度進行觀察的。
- 座標到達觀察空間以後，咱們須要將其投影到裁剪座標。裁剪座標會被處理至-1.0到1.0的範圍內，並判斷哪些頂點將會出如今屏幕上。
- 最後，咱們將裁剪座標變換爲屏幕座標，咱們將使用一個叫作視口變換(Viewport Transform)的過程。視口變換將位於-1.0到1.0範圍的座標變換到由glViewport函數所定義的座標範圍內。最後變換出來的座標將會送到光柵器，將其轉化爲片斷。
接下來採用透視投影，即人眼所感到的近大遠小。
z緩衝
接下來咱們將畫多個立方體，問題來了，若是多個立方體有重疊部分，按照咱們視覺來講，前面的物體，應該遮擋住後面的物體。
那麼在OpenGL中該如何實現呢？
OpenGL存儲它的全部深度信息於一個Z緩衝(Z-buffer)中，也被稱爲深度緩衝(Depth Buffer)。GLFW會自動爲你生成這樣一個緩衝（就像它也有一個顏色緩衝來存儲輸出圖像的顏色）。深度值存儲在每一個片斷裏面（做爲片斷的z值），當片斷想要輸出它的顏色時，OpenGL會將它的深度值和z緩衝進行比較，若是當前的片斷在其它片斷以後，它將會被丟棄，不然將會覆蓋。這個過程稱爲深度測試(Depth Testing)，它是由OpenGL自動完成的。
使用下面代碼開啓深度測試
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
使用glclear函數進行清除
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);舉個栗子
代碼
相對於上篇文章，咱們修改了main.cpp（畫了6個面，添加了深度測試）、vertexSource.txt（教程沒有給顏色，去除了Color）、fragmentSource.txt（教程沒有給顏色，去除了Color）
main.cpp
//頭文件
#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include "Shader.h"
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>
//函數聲明
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);
// 設置窗體寬高
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
//主函數
int main()
{
// glfw: 初始化和配置
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
#ifdef __APPLE__
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif
// glfw 窗體生成
GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "rectwithtex", NULL, NULL);//設置標題
//判斷窗體是否生成
if (window == NULL)
{
std::cout << "生成GLFW窗口失敗" << std::endl;
glfwTerminate();
return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);
glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
// glad: 加載全部的OpenGL功能指針----------------------------------------------------------
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
std::cout << "初始化GLAD失敗" << std::endl;
return -1;
}
//開啓深度測試
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
// 創建並編譯着色器--------------------------------------------------------------------
Shader* myShader = new Shader("vertexSource.txt", "fragmentSource.txt");
// 設置點數據 (還有緩衝) 配置點的屬性（包含點座標等） 這裏設置了4個，將以索引的方式選擇點來畫三角形
float vertices[] = {
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, -0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
-0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 1.0f,
0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 1.0f,
-0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,
-0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
-0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,
-0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
0.5f, -0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
0.5f, -0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
-0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f,
-0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f,
-0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f
};
unsigned int indices[] = {
0, 1, 2, // 第一個三角形選擇索引爲 0 1 3的三個點
2, 3, 0, // 第一個三角形選擇索引爲 1 2 3的三個點
};
unsigned int VBO, VAO, EBO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glGenBuffers(1, &EBO); //注意，這裏使用EBO做爲緩衝對象
// 綁定頂點數組, 而後綁定並設置緩衝, 最後配置頂點屬性-------------------------------
glBindVertexArray(VAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
//修改屬性-----------------------------------------------------------------------------
glVertexAttribPointer(6, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(6);
//glVertexAttribPointer(7, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
//glEnableVertexAttribArray(7);
glVertexAttribPointer(8, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
glEnableVertexAttribArray(8);
//紋理-------------------------------------------------------------------------------
unsigned int TexBufferA, TexBufferB;
stbi_set_flip_vertically_on_load(true);//y軸翻轉
//木箱部分
glGenTextures(1, &TexBufferA);
//激活
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, TexBufferA);
/*glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);*/
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, TexBufferA);//綁定
int width, height, nrChannels;
unsigned char *data = stbi_load("container.jpg", &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data)
{
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);//生成多級漸遠紋理
}
else
{
std::cout << "加載紋理失敗" << std::endl;
}
stbi_image_free(data);//釋放
//笑臉部分
glGenTextures(1, &TexBufferB);
glActiveTexture(GL_TEXTURE3);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, TexBufferB);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, TexBufferB);//綁定
unsigned char *data2 = stbi_load("awesomeface.png", &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data)
{
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data2);//注意，有Alpha通道
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);//生成多級漸遠紋理
}
else
{
std::cout << "加載紋理失敗" << std::endl;
}
stbi_image_free(data2);
//注意這是容許的，對glVertexAttribPointer的調用將VBO註冊爲頂點屬性的綁定頂點緩衝區對象，因此以後咱們能夠安全地解除綁定
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
// 記住：當VAO處於活動狀態時，不要取消綁定EBO，由於綁定元素緩衝對象IS存儲在VAO中; 保持EBO的約束力。
//glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);
// 您能夠在以後取消綁定VAO，以便其餘VAO調用不會意外地修改此VAO，但這種狀況不多發生。不管如何，
// 修改其餘VAO須要調用glBindVertexArray，所以咱們一般不會在不直接須要時解除VAO（VBO一樣）的綁定。
glBindVertexArray(0);
// 取消註釋此調用會繪製線框多邊形。
//glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
//glm相關------------------------------------------------------------------
// 下面就是矩陣初始化的一個例子，若是使用的是0.9.9及以上版本
// 下面這行代碼就須要改成:
// glm::mat4 trans = glm::mat4(1.0f)
glm::mat4 trans;
//trans = glm::translate(trans, glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));
//trans = glm::rotate(trans, glm::radians(45.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));
//trans = glm::scale(trans, glm::vec3(1.30, 1.30, 1.30));
glm::mat4 modelMat;
//modelMat = glm::rotate(modelMat, glm::radians(-55.0f), glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));
glm::mat4 viewMat;
// 注意，咱們將矩陣向咱們要進行移動場景的反方向移動。
viewMat = glm::translate(viewMat, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -3.0f));
glm::mat4 projMat;
projMat = glm::perspective(glm::radians(45.0f),800.0f / 600.0f,0.1f, 100.0f);//（透視投影，遠小近大）
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
//隨時間旋轉
modelMat = glm::rotate(modelMat, (float)glfwGetTime() * glm::radians(1.0f), glm::vec3(0.5f, 1.0f, 0.0f));
// 輸入
processInput(window);
Sleep(200);
glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
//清除顏色及深度測試
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//綁定紋理
glActiveTexture(GL_TEXTURE0); // 在綁定紋理以前先激活紋理單元
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, TexBufferA);
glActiveTexture(GL_TEXTURE3); // 在綁定紋理以前先激活紋理單元
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, TexBufferB);
glBindVertexArray(VAO);
/*glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);*/
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
//使用着色器
myShader->use();
glUniform1i(glGetUniformLocation(myShader->ID, "ourTexture"), 0); // 手動設置
//glUniform1i(glGetUniformLocation(myShader->ID, "ourFace"), 3); // 手動設置
myShader->setInt("ourFace", 3); // 或者使用着色器類設置
/*unsigned int transformLoc = glGetUniformLocation(myShader->ID, "transform");*/
/*glUniformMatrix4fv(transformLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));*/
unsigned int modelMatLoc = glGetUniformLocation(myShader->ID, "modelMat");
unsigned int viewMatLoc = glGetUniformLocation(myShader->ID, "viewMat");
unsigned int projMatLoc = glGetUniformLocation(myShader->ID, "projMat");
glUniformMatrix4fv(modelMatLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(modelMat));
glUniformMatrix4fv(viewMatLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(viewMat));
glUniformMatrix4fv(projMatLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(projMat));
// 畫矩形--------------------------------------------------------------------------
//能夠知道咱們只有一個三角形VAO，不必每次都綁定它，可是咱們這麼作會讓代碼有一點組織性
glBindVertexArray(VAO);
//glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
/*glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);*/
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
// glBindVertexArray(0); //不必每次都解綁
// 交換buffers和poll的IO事件 (按鍵按下/釋放，鼠標移動等.)
glfwSwapBuffers(window);
glfwPollEvents();
}
//一旦他們超出已有的資源，就取消全部資源的分配：
glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
glDeleteBuffers(1, &VBO);
glDeleteBuffers(1, &EBO);
// glfw:終止，清空以前全部的GLFW的預分配資源
glfwTerminate();
return 0;
}
//查詢GLFW相關按鍵是否被按下/釋放，根據狀況做出反應
void processInput(GLFWwindow *window)
{
if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
// g不管窗口大小什麼時候改變（由操做系統或用戶本身）這個回調函數將會被執行
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
//肯定viewport與新的窗口尺寸匹配; 請注意，寬度和高度將明顯大於顯示器上指定的寬度和高度。
glViewport(0, 0, width, height);
}
vertexSource.txt
#version 330 core
layout (location = 6) in vec3 aPos;
//layout (location = 7) in vec3 aColor;
layout (location = 8) in vec2 aTexCoord;
//out vec4 vertexColor;
out vec2 TexCoord;
uniform mat4 transform;
uniform mat4 modelMat;
uniform mat4 viewMat;
uniform mat4 projMat;
void main()
{
//gl_Position = transform * vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
gl_Position = projMat * viewMat * modelMat * vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
//vertexColor = vec4(aColor.x, aColor.y, aColor.z, 1.0);
TexCoord = aTexCoord;
}
fragmentSource.txt
#version 330 core
out vec4 FragColor;
//in vec4 vertexColor;
in vec2 TexCoord;
uniform sampler2D ourTexture;
uniform sampler2D ourFace;
void main()
{
//FragColor = vertexColor;
FragColor = mix(texture(ourTexture, TexCoord), texture(ourFace, TexCoord), 0.6);
}
截圖
結果截圖
注：隨時間增大，旋轉速度加快，電腦性能很差請及時關閉程序，省得變成暖寶寶。
更多OpenGL知識：現代OpenGL入門教程
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