shader一
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2022-05-20 19:06:05
...
递传顶点属性息信
之前讲过，vertex shader会被个每顶点调用，常通一个顶点会包括很多息信，例如顶点标坐、顶点法向量、纹理标坐等等，我们称这些息信为顶点的属性。在之前的OpenGL版本里，个每属性都对应了一个特定的道通，我们应用glVertex,glTexCoord,,glNormal（或者通过拜访指针数函glVertexPointer, glTexCoordPointer, or glNormalPointer）等数函来拜访和置设它们。随后，shader会自己通过内置变量gl_Vertex 和 gl_Normal来拜访这些属性。但在OpenGL3.0版本里，这些都被弃用了。在后续版本里，甚至都被移除了。而在现，这些通过generic vertex attributes，形图顶点属性，来供提（常通和顶点缓冲对象互相协作来成完）。我们可以根据须要为个每顶点定义意任量数的（是实其在0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS – 1之间）属性。OpenGL会为这些属性定义一个索引，我们只要根据这些索引来拜访以可就了。
在一个vertex shader里，一个顶点属性是由GLSL 标识符 “in” 来定义的。例如，面下的代码里定义了两个vec3的属性，VertexPosition和VertexColor。
#version 400
in vec3 VertexPosition;
in vec3 VertexColor;
out vec3 Color;
void main()
{
Color = VertexColor;
gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0);
}
注意到这里还有一个型类为vec3的输出 Color，它将递传给下一层处置的shader中，这里也就是我们的fragment shader（fragment可以理解为拥有很多属性的像素）。这里，我们还是应用之前那个简略的fragment shader。
#version 400
in vec3 Color;
out vec4 FragColor;
void main() {
FragColor = vec4(Color, 1.0);
}
当然，vertex shader真正的据数还须要我们从OpenGL程序里传入。这就有了两种向Shader递传顶点属性的方法。
在这之前，我们首先要创立一个VAO，vertex array object，顶点数组对象。要主想要细仔懂得这个是干吗的，还请自行查阅资料，还是很多滴。这里，我们只要道知，它包括了我们的缓冲区和入输的顶点属性之间的对应关系以可就了。在一个OpenGL程序里，我们可以应用多个VAO，并在它们之间切换。在现我们只应用一个。
GLuint VertexArrayID;
glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);
glBindVertexArray(VertexArrayID);
最后一句话标明，接下来我们所做的有所绑定作操，例如建立顶点属性和入输之间的对应关系，都是针对这个VAO的。
面下我们须要为要输传的据数成生对应的缓冲区。这些缓冲区随后会在绘制数函中，通过顶点属性索引递传给我们的shader。
因为在本例中，我们有两个属性值，因此须要建立两个缓冲区。
首先定义缓冲区的据数，也就是我们的顶点息信。我们在现须要画一个三角形，因此只须要三个点。
// An array of 3 vectors which represents 3 vertices
float positionData[] = {
-0.8f, -0.8f, 0.0f,
0.8f, -0.8f, 0.0f,
0.0f, 0.8f, 0.0f };
然后创立一个缓冲区，并用上面的据数为其充填。
// This will identify our vertex buffer
GLuint vertexbuffer;
// Generate 1 buffer, put the resulting identifier in vertexbuffer
glGenBuffers(1, &vertexbuffer);
// The following commands will talk about our 'vertexbuffer' buffer
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
// Give our vertices to OpenGL.
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positionData), positionData, GL_STATIC_DRAW);
这样就成完的第一个顶点属性，VertexPosition据数的后期备准任务。VertexColor的据数是似类的。
float colorData[] = {
1.0f, 0.0f, 0.0f,
0.0f, 1.0f, 0.0f,
0.0f, 0.0f, 1.0f };
// This will identify our vertex buffer
GLuint colorbuffer;
// Generate 1 buffer, put the resulting identifier in vertexbuffer
glGenBuffers(1, &colorbuffer)
// The following commands will talk about our 'vertexbuffer' buffer
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorbuffer);
// Give our vertices to OpenGL.
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(colorData), colorData, GL_STATIC_DRAW);
在现备准好了据数（在现存储在两个buffer里），我们就得让OpenGL程序道知所要递传的据数该应给谁。面前说过，OpenGL会为顶点属性创立一个0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS – 1的索引，既然如此，我们首先要定义一下索引和Shader里变量的对应关系，就好比我们在写一个目录，我们必须告知OpenGL，页码0对应的是什么内容，而页码1又对应着什么内容，这里的内容指的就是shader中以“in”为关键字的变量。定义了索引对应关系后，在绘制数函里，我们以可就根据索引来递传据数了。
每日一道理
那蝴蝶花依然花开花落，而我心中的蝴蝶早已化作雄鹰飞向了广阔的蓝天。
这里，根据定义种这索引对应关系的门路，可以分为面下两种。
应用glBindAttribLocation
第一种方法是通过glBindAttribLocation数函来实现索引和变量之间的对应关系。
首先，我们为shader中的个每顶点属性变量指定一个索引（一般从0开始）。
// Bind index 0 to the shader input variable "VertexPosition"
glBindAttribLocation(programHandle, 0, "VertexPosition");
// Bind index 1 to the shader input variable "VertexColor"
glBindAttribLocation(programHandle, 1, "VertexColor");
上述代码定规，shader里名字为VertexPosition的变量对应顶点属性索引为0，VertexColor对应索引为1.
在Shader中直接指定
另外一种方法则是在shader中直接指定，这是通过GLSL的关键词layout来是实现。为了实现这样的效果，我们须要改更之前的vertex shader的内容。如下：
#version 400
layout(location = 0) in vec3 VertexPosition;
layout(location = 1) in vec3 VertexColor;
out vec3 Color;
void main()
{
Color = VertexColor;
gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0);
}
似类这样的代码layout(location = 0)指定了顶点属性VertexPosition对应了索引值0.
在现有所的备准任务都做完了：我们既成完了缓冲区据数的充填，也成完了顶点属性索引和shader入输变量之间的对应关系，剩下的任务就是在绘制数函中告知OpenGL，请应用xxx buffer内的据数来为索引为x的顶点属性值赋。
// 1rst attribute buffer : vertices
glEnableVertexAttribArray(0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
glVertexAttribPointer(
0, // attribute 0. No particular reason for 0, but must match the layout in the shader.
3, // size
GL_FLOAT, // type
GL_FALSE, // normalized?
0, // stride
(void*)0 // array buffer offset
);
第一行代码示表我们须要启用索引为0的顶点属性。然后第二行标明我们要应用vertexbuffer内的据数，面下的作操都是针对这个缓冲区的。第三行代码中数函的参数比较多，第一个参数指明要作操的属性索引值，第二个参数则说明个每顶点属性须要几个据数（可为以1,2,3或4），因为vertexbuffer里在现存储了3X3=9个据数，而实际上3个是一组，个每顶点须要应用3个据数。第三个参数指定了缓冲区内个每据数的型类，这里顶点标坐应用的是浮点型类。第四个参数标明据数是不是须要normalized，归一化（对于有号符整数，归一化将使据数保持在[-1, 1]范围内，对于无号符整数，则在范围[0, 1]）。第五个参数是步幅，指定了两个连续的顶点属性之间的偏移量（以字节为位单）。这里我们的据数是连续的，因此数值为0。最后一个参数看似是一个指针，但实际上它并非起到指针的作用。实际上，它标明缓冲区的扫尾离距第一个顶点属性之间的偏移量。这里，缓冲区里第一个顶点属性之前并没有任何额定的息信，因为我们取值为0。
colors的递传任务是一样的。
// 2cond attribute buffer : vertices
glEnableVertexAttribArray(1);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorbuffer);
glVertexAttribPointer(
1, // attribute 1. No particular reason for 0, but must match the layout in the shader.
3, // size
GL_FLOAT, // type
GL_FALSE, // normalized?
0, // stride
(void*)0 // array buffer offset
);
哇哈哈，于终有所的任务都成完了，在现以可就告知OpenGL真正开始绘制了！这一步非常简略只须要一个数函。（在这之前请确保已绑定了我们最开始创立的VAO，如果没有，请调用glBindVertexArray(VertexArrayID)）
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3 );
这个数函标明，OpenGL将逐渐拜访个每顶点属性的缓冲区，然后把据数递传到OpenGL线管里交给vertex shader。第一个参数是染渲模式，这里标明我们将应用三角形停止绘制。第二个参数是指，在开启的属性中的第一个索引，这里我们开启了两个属性，分别为0和1，因此第一个索引为0。第三个参数是指染渲所需的索引量数，这里我们应用三角形模式，因此个每三角形须要3个顶点。个每顶点须要一个索引。
除了glDrawArrays，我们还可以应用glDrawElements停止绘制，这在后之的文章会讲到。
你可能注意到，对于fragment shader的输出，FragColor我们没有停止任何任务，它存储了个每像素最后输出的颜色值。这里我们先不必管它，我们只要道知，它默许将会递传给后台的颜色缓冲以可就了。
之前讲过，vertex shader会被个每顶点调用，常通一个顶点会包括很多息信，例如顶点标坐、顶点法向量、纹理标坐等等，我们称这些息信为顶点的属性。在之前的OpenGL版本里，个每属性都对应了一个特定的道通，我们应用glVertex,glTexCoord,,glNormal（或者通过拜访指针数函glVertexPointer, glTexCoordPointer, or glNormalPointer）等数函来拜访和置设它们。随后，shader会自己通过内置变量gl_Vertex 和 gl_Normal来拜访这些属性。但在OpenGL3.0版本里，这些都被弃用了。在后续版本里，甚至都被移除了。而在现，这些通过generic vertex attributes，形图顶点属性，来供提（常通和顶点缓冲对象互相协作来成完）。我们可以根据须要为个每顶点定义意任量数的（是实其在0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS – 1之间）属性。OpenGL会为这些属性定义一个索引，我们只要根据这些索引来拜访以可就了。
在一个vertex shader里，一个顶点属性是由GLSL 标识符 “in” 来定义的。例如，面下的代码里定义了两个vec3的属性，VertexPosition和VertexColor。
#version 400
in vec3 VertexPosition;
in vec3 VertexColor;
out vec3 Color;
void main()
{
Color = VertexColor;
gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0);
}
注意到这里还有一个型类为vec3的输出 Color，它将递传给下一层处置的shader中，这里也就是我们的fragment shader（fragment可以理解为拥有很多属性的像素）。这里，我们还是应用之前那个简略的fragment shader。
#version 400
in vec3 Color;
out vec4 FragColor;
void main() {
FragColor = vec4(Color, 1.0);
}
当然，vertex shader真正的据数还须要我们从OpenGL程序里传入。这就有了两种向Shader递传顶点属性的方法。
在这之前，我们首先要创立一个VAO，vertex array object，顶点数组对象。要主想要细仔懂得这个是干吗的，还请自行查阅资料，还是很多滴。这里，我们只要道知，它包括了我们的缓冲区和入输的顶点属性之间的对应关系以可就了。在一个OpenGL程序里，我们可以应用多个VAO，并在它们之间切换。在现我们只应用一个。
GLuint VertexArrayID;
glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);
glBindVertexArray(VertexArrayID);
最后一句话标明，接下来我们所做的有所绑定作操，例如建立顶点属性和入输之间的对应关系，都是针对这个VAO的。
面下我们须要为要输传的据数成生对应的缓冲区。这些缓冲区随后会在绘制数函中，通过顶点属性索引递传给我们的shader。
因为在本例中，我们有两个属性值，因此须要建立两个缓冲区。
首先定义缓冲区的据数，也就是我们的顶点息信。我们在现须要画一个三角形，因此只须要三个点。
// An array of 3 vectors which represents 3 vertices
float positionData[] = {
-0.8f, -0.8f, 0.0f,
0.8f, -0.8f, 0.0f,
0.0f, 0.8f, 0.0f };
然后创立一个缓冲区，并用上面的据数为其充填。
// This will identify our vertex buffer
GLuint vertexbuffer;
// Generate 1 buffer, put the resulting identifier in vertexbuffer
glGenBuffers(1, &vertexbuffer);
// The following commands will talk about our 'vertexbuffer' buffer
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
// Give our vertices to OpenGL.
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positionData), positionData, GL_STATIC_DRAW);
这样就成完的第一个顶点属性，VertexPosition据数的后期备准任务。VertexColor的据数是似类的。
float colorData[] = {
1.0f, 0.0f, 0.0f,
0.0f, 1.0f, 0.0f,
0.0f, 0.0f, 1.0f };
// This will identify our vertex buffer
GLuint colorbuffer;
// Generate 1 buffer, put the resulting identifier in vertexbuffer
glGenBuffers(1, &colorbuffer)
// The following commands will talk about our 'vertexbuffer' buffer
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorbuffer);
// Give our vertices to OpenGL.
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(colorData), colorData, GL_STATIC_DRAW);
在现备准好了据数（在现存储在两个buffer里），我们就得让OpenGL程序道知所要递传的据数该应给谁。面前说过，OpenGL会为顶点属性创立一个0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS – 1的索引，既然如此，我们首先要定义一下索引和Shader里变量的对应关系，就好比我们在写一个目录，我们必须告知OpenGL，页码0对应的是什么内容，而页码1又对应着什么内容，这里的内容指的就是shader中以“in”为关键字的变量。定义了索引对应关系后，在绘制数函里，我们以可就根据索引来递传据数了。
每日一道理
那蝴蝶花依然花开花落，而我心中的蝴蝶早已化作雄鹰飞向了广阔的蓝天。
这里，根据定义种这索引对应关系的门路，可以分为面下两种。
应用glBindAttribLocation
第一种方法是通过glBindAttribLocation数函来实现索引和变量之间的对应关系。
首先，我们为shader中的个每顶点属性变量指定一个索引（一般从0开始）。
// Bind index 0 to the shader input variable "VertexPosition"
glBindAttribLocation(programHandle, 0, "VertexPosition");
// Bind index 1 to the shader input variable "VertexColor"
glBindAttribLocation(programHandle, 1, "VertexColor");
上述代码定规，shader里名字为VertexPosition的变量对应顶点属性索引为0，VertexColor对应索引为1.
在Shader中直接指定
另外一种方法则是在shader中直接指定，这是通过GLSL的关键词layout来是实现。为了实现这样的效果，我们须要改更之前的vertex shader的内容。如下：
#version 400
layout(location = 0) in vec3 VertexPosition;
layout(location = 1) in vec3 VertexColor;
out vec3 Color;
void main()
{
Color = VertexColor;
gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0);
}
似类这样的代码layout(location = 0)指定了顶点属性VertexPosition对应了索引值0.
在现有所的备准任务都做完了：我们既成完了缓冲区据数的充填，也成完了顶点属性索引和shader入输变量之间的对应关系，剩下的任务就是在绘制数函中告知OpenGL，请应用xxx buffer内的据数来为索引为x的顶点属性值赋。
// 1rst attribute buffer : vertices
glEnableVertexAttribArray(0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
glVertexAttribPointer(
0, // attribute 0. No particular reason for 0, but must match the layout in the shader.
3, // size
GL_FLOAT, // type
GL_FALSE, // normalized?
0, // stride
(void*)0 // array buffer offset
);
第一行代码示表我们须要启用索引为0的顶点属性。然后第二行标明我们要应用vertexbuffer内的据数，面下的作操都是针对这个缓冲区的。第三行代码中数函的参数比较多，第一个参数指明要作操的属性索引值，第二个参数则说明个每顶点属性须要几个据数（可为以1,2,3或4），因为vertexbuffer里在现存储了3X3=9个据数，而实际上3个是一组，个每顶点须要应用3个据数。第三个参数指定了缓冲区内个每据数的型类，这里顶点标坐应用的是浮点型类。第四个参数标明据数是不是须要normalized，归一化（对于有号符整数，归一化将使据数保持在[-1, 1]范围内，对于无号符整数，则在范围[0, 1]）。第五个参数是步幅，指定了两个连续的顶点属性之间的偏移量（以字节为位单）。这里我们的据数是连续的，因此数值为0。最后一个参数看似是一个指针，但实际上它并非起到指针的作用。实际上，它标明缓冲区的扫尾离距第一个顶点属性之间的偏移量。这里，缓冲区里第一个顶点属性之前并没有任何额定的息信，因为我们取值为0。
colors的递传任务是一样的。
// 2cond attribute buffer : vertices
glEnableVertexAttribArray(1);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorbuffer);
glVertexAttribPointer(
1, // attribute 1. No particular reason for 0, but must match the layout in the shader.
3, // size
GL_FLOAT, // type
GL_FALSE, // normalized?
0, // stride
(void*)0 // array buffer offset
);
哇哈哈，于终有所的任务都成完了，在现以可就告知OpenGL真正开始绘制了！这一步非常简略只须要一个数函。（在这之前请确保已绑定了我们最开始创立的VAO，如果没有，请调用glBindVertexArray(VertexArrayID)）
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3 );
这个数函标明，OpenGL将逐渐拜访个每顶点属性的缓冲区，然后把据数递传到OpenGL线管里交给vertex shader。第一个参数是染渲模式，这里标明我们将应用三角形停止绘制。第二个参数是指，在开启的属性中的第一个索引，这里我们开启了两个属性，分别为0和1，因此第一个索引为0。第三个参数是指染渲所需的索引量数，这里我们应用三角形模式，因此个每三角形须要3个顶点。个每顶点须要一个索引。
除了glDrawArrays，我们还可以应用glDrawElements停止绘制，这在后之的文章会讲到。
你可能注意到，对于fragment shader的输出，FragColor我们没有停止任何任务，它存储了个每像素最后输出的颜色值。这里我们先不必管它，我们只要道知，它默许将会递传给后台的颜色缓冲以可就了。