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OpenGL笔记十一之Uniform变量及实现一个颜色忽明忽暗的三角形

作者：人工智能uu | 2024-07-15 08:03:04

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OpenGL笔记十一之Uniform变量及实现一个颜色忽明忽暗的三角形

OpenGL笔记十一之Uniform变量及实现一个颜色忽明忽暗的三角形

—— 2024-07-14 上午

bilibili赵新政老师的教程看后笔记

code review!

文章目录

实验一：vs中去改变颜色，运行

在这里插入图片描述

vs代码

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;

uniform float time;

out vec3 color;
void main()
{
   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
   color = aColor * (sin(time) + 1.0) / 2.0;
}

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fs代码

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec3 color;
void main()
{
   FragColor = vec4(color, 1.0f);
}

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实验二：fs中去改变颜色，运行

在这里插入图片描述

vs代码

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;

out vec3 color;
void main()
{
   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
   color = aColor;
}

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fs代码

#version 330 core
out vec4 FragColor;

uniform float time;

in vec3 color;
void main()
{
   FragColor = vec4(color * (sin(time) + 1.0) / 2.0, 1.0);
}

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实验三：fs内使用uniform去改变颜色强度，，运行

在这里插入图片描述

vs代码

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;

out vec3 color;
void main()
{
   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
   color = aColor;
}

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fs代码

#version 330 core
out vec4 FragColor;

uniform float time;

in vec3 color;
void main()
{
   float intensity = (sin(time) + 1.0) / 2.0;
   FragColor = vec4(vec3(intensity), 1.0f);
}

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实验四：vs与fs内的uniform如果重名，两个都会发生作用，相当于一个，vs中改变颜色，fs中改变强度，运行

在这里插入图片描述

vs代码

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;

uniform float time;

out vec3 color;
void main()
{
   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
   color = aColor * (cos(time) + 1.0) / 2.0;
}

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fs代码

#version 330 core
out vec4 FragColor;

uniform float time;

in vec3 color;
void main()
{
   float intensity = (sin(time) + 1.0) / 2.0;
   FragColor = vec4(vec3(intensity) + color, 1.0f);
}

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shader.h

在这里插入图片描述

代码

#pragma once

#include "core.h"
#include<string>

class Shader {
public:
	Shader(const char* vertexPath, const char* fragmentPath);
	~Shader();
	
	void begin();//开始使用当前Shader

	void end();//结束使用当前Shader

	void setFloat(const std::string& name, float value);

private:
	//shader program
	//type:COMPILE LINK
	void checkShaderErrors(GLuint target,std::string type);

private:
	GLuint mProgram{ 0 };
};

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shader.cpp

在这里插入图片描述

代码

#include "shader.h"
#include "../wrapper/checkError.h"

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>

Shader::Shader(const char *vertexPath, const char *fragmentPath) {
    // 声明装入shader代码字符串的两个string
    std::string vertexCode;
    std::string fragmentCode;

    // 声明用于读取vs跟fs文件的inFileStream
    std::ifstream vShaderFile;
    std::ifstream fShaderFile;

    // 保证ifstream遇到问题的时候可以抛出异常
    vShaderFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
    fShaderFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
    try {
        // 1 打开文件
        vShaderFile.open(vertexPath);
        fShaderFile.open(fragmentPath);

        // 2 将文件输入流当中的字符串输入到stringStream里面
        std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
        vShaderStream << vShaderFile.rdbuf();
        fShaderStream << fShaderFile.rdbuf();

        // 3 关闭文件
        vShaderFile.close();
        fShaderFile.close();

        // 4 将字符串从stringStream当中读取出来，转化到code String当中
        vertexCode = vShaderStream.str();
        fragmentCode = fShaderStream.str();
    } catch (std::ifstream::failure &e) {
        std::cout << "ERROR: Shader File Error: " << e.what() << std::endl;
    }

    const char *vertexShaderSource = vertexCode.c_str();
    const char *fragmentShaderSource = fragmentCode.c_str();
    // 1 创建Shader程序（vs、fs）
    GLuint vertex, fragment;
    vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    // 2 为shader程序输入shader代码
    glShaderSource(vertex, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glShaderSource(fragment, 1, &fragmentShaderSource, NULL);

    // 3 执行shader代码编译
    glCompileShader(vertex);
    // 检查vertex编译结果
    checkShaderErrors(vertex, "COMPILE");

    glCompileShader(fragment);
    // 检查fragment编译结果
    checkShaderErrors(fragment, "COMPILE");

    // 4 创建一个Program壳子
    mProgram = glCreateProgram();

    // 6 将vs与fs编译好的结果放到program这个壳子里
    glAttachShader(mProgram, vertex);
    glAttachShader(mProgram, fragment);

    // 7 执行program的链接操作，形成最终可执行shader程序
    glLinkProgram(mProgram);

    // 检查链接错误
    checkShaderErrors(mProgram, "LINK");

    // 清理
    glDeleteShader(vertex);
    glDeleteShader(fragment);
}
Shader::~Shader() {
}

void Shader::begin() {
    GL_CALL(glUseProgram(mProgram));
}

void Shader::end() {
    GL_CALL(glUseProgram(0));
}

void Shader::setFloat(const std::string &name, float value) {
    // 1 通过名称拿到Uniform变量的位置Location
    GLint location = GL_CALL(glGetUniformLocation(mProgram, name.c_str()));

    // 2 通过Location更新Uniform变量的值
    GL_CALL(glUniform1f(location, value));
}

void Shader::checkShaderErrors(GLuint target, std::string type) {
    int success = 0;
    char infoLog[1024];

    if (type == "COMPILE") {
        glGetShaderiv(target, GL_COMPILE_STATUS, &success);
        if (!success) {
            glGetShaderInfoLog(target, 1024, NULL, infoLog);
            std::cout << "Error: SHADER COMPILE ERROR" << "\n"
                      << infoLog << std::endl;
        }
    } else if (type == "LINK") {
        glGetProgramiv(target, GL_LINK_STATUS, &success);
        if (!success) {
            glGetProgramInfoLog(target, 1024, NULL, infoLog);
            std::cout << "Error: SHADER LINK ERROR " << "\n"
                      << infoLog << std::endl;
        }
    } else {
        std::cout << "Error: Check shader errors Type is wrong" << std::endl;
    }
}

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main.cpp

在这里插入图片描述

代码

#include <iostream>

#include "glframework/core.h"
#include "glframework/shader.h"
#include <string>
#include <assert.h>//断言
#include "wrapper/checkError.h"
#include "application/Application.h"

/*
*┌────────────────────────────────────────────────┐
*│　目	   标： Uniform的使用
*│　讲    师： 赵新政(Carma Zhao)
*│　拆分目标：
*│			1 补充Shader类函数，允许外界更新Uniform变量
*│			2 更改Shader 实现颜色跟随时间发生变化（忽明忽暗）
*│			3 每一次循环都要获取系统时间，更新到Shader Uniform当中
*				**更新Uniform的时候，一定要先UserProgram
*│			4 额外实验：尝试在fs里面根据时间修改color
*│			5 重要：
				vs与fs内的uniform如果重名，两个都会发生作用,相当于一个
*└────────────────────────────────────────────────┘
*/

GLuint vao;
Shader* shader = nullptr;

void OnResize(int width, int height) {
	GL_CALL(glViewport(0, 0, width, height));
	std::cout << "OnResize" << std::endl;
}

void OnKey(int key, int action, int mods) {
	std::cout << key << std::endl;
}

void prepareVAO() {
	//1 准备positions colors
	float positions[] = {
		-0.5f, -0.5f, 0.0f,
		0.5f, -0.5f, 0.0f,
		0.0f,  0.5f, 0.0f,
	};

	float colors[] = {
		1.0f, 0.0f,0.0f,
		0.0f, 1.0f,0.0f,
		0.0f, 0.0f,1.0f
	};

	unsigned int indices[] = {
		0, 1, 2
	};

	//2 VBO创建
	GLuint posVbo, colorVbo;
	glGenBuffers(1, &posVbo);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, posVbo);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions), positions, GL_STATIC_DRAW);

	glGenBuffers(1, &colorVbo);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorVbo);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(colors), colors, GL_STATIC_DRAW);

	//3 EBO创建
	GLuint ebo;
	glGenBuffers(1, &ebo);
	glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo);
	glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);

	//4 VAO创建
	glGenVertexArrays(1, &vao);
	glBindVertexArray(vao);

	//5 绑定vbo ebo 加入属性描述信息
	//5.1 加入位置属性描述信息
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, posVbo);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(float) * 3, (void*)0);

	//5.2 加入颜色属性描述数据
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorVbo);
	glEnableVertexAttribArray(1);
	glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(float) * 3, (void*)0);

	//5.3 加入ebo到当前的vao
	glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo);

	glBindVertexArray(0);
}

void prepareShader() {
	shader = new Shader("assets/shaders/vertex.glsl","assets/shaders/fragment.glsl");
}

void render() {
	//执行opengl画布清理操作
	GL_CALL(glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT));

	//1 绑定当前的program
	shader->begin();

	shader->setFloat("time", glfwGetTime());
	
	//2 绑定当前的vao
	GL_CALL(glBindVertexArray(vao));
	//3 发出绘制指令
	glDrawElements(GL_TRIANGLES, 3, GL_UNSIGNED_INT, 0);
	glBindVertexArray(0);
	shader->end();
}

int main() {
	if (!app->init(800, 600)) {
		return -1;
	}

	app->setResizeCallback(OnResize);
	app->setKeyBoardCallback(OnKey);

	//设置opengl视口以及清理颜色
	GL_CALL(glViewport(0, 0, 800, 600));
	GL_CALL(glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f));

	prepareShader();
	prepareVAO();
	while (app->update()) {
		render();
	}

	app->destroy();

	return 0;
}

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