计算机图形学

实验一：搭建OpenGL环境并绘制窗口

#include <glad/glad.h>
//glad用来管理opengl的函数指针
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);

int main() {
    glfwInit();
    //将主版本号与次版本号都设置为3,并告诉GLFW我们使用的是核心模式
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    /*
    int major, minor, rev;
    glfwGetVersion(&major, &minor, &rev);
    cout << major << endl << minor << endl << rev;
    getchar();
    可以用以上代码了解到当前的版本
    */
    //创建一个窗口，前两个参数分别是宽和高，第三个参数是窗口的名字，最后两个参数暂时忽略
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "window", NULL, NULL);
    if (window == NULL) {
        cout << "fail to create glfw window" << endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    //初始化glad,给glad传入加载系统相关的opengl函数指针地址的函数
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
        cout << "fail to initialize glad" << endl;
        return -1;
    }
    //初始化视口，这个函数有四个参数，前两个参数是视口左下角的位置，后两个参数控制渲染窗口的宽度和高度，视口的维度可以比GLFW的维度小
    glViewport(0, 0, 800, 600);
    //当窗口大小被改变时视口大小也应该被改变，可以给窗口注册一个回调函数，它再每次窗口大小被调整时调用
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
    //渲染循环，不断绘制图像并接收用户输入
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {//每次循环前检查是否应该退出
        glClearColor(0.0f, 0.34f, 0.57f, 1.0f);//颜色被清空并替换为glClearColor参数里设置的颜色
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//清空屏幕颜色缓冲
        glfwSwapBuffers(window);//使用双缓冲，交换前后缓图案
        glfwPollEvents();//检查是否触发了事件，并调用对应的回调函数
    }
    glfwTerminate();//释放之前分配的资源
    return 0;
}

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height) {
    glViewport(0, 0, width, height);
}

实验2：在窗口绘制三角形

步骤：
1.初始化：GLFW和GLAD
2.数据处理：生成绑定VAO,VBO,设置属性指针
3.着色器：顶点着色器，片段着色器
4.渲染
5.善后工作

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void init_glfw() {
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
}

int main() {
    //1.初始化
    init_glfw();
    auto window = glfwCreateWindow(2000, 1500, "Triangle", nullptr, nullptr);
    if (window == nullptr) {
        cout << "fail to create opengl context" << endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    //初始化glad，加载opengl函数指针地址的函数
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
        cout << "fail to init GLAD" << endl;
        return -1;
    }
    glViewport(0, 0, 2000, 1500);
    //2.顶点输入
    //给定三角形顶点数据
    const float triangle[] = {
        -0.5f,-0.5f,0.0f,//左下
        0.5f,-0.5f,0.0f,//右上
        0.0f,0.5f,0.0f //正上
    };
    //3.数据处理
    //生成并绑定VBO
    GLuint vertex_buffer_object;//生成
    glGenBuffers(1, &vertex_buffer_object);//绑定
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertex_buffer_object);
    //将顶点数据绑定至当前默认缓冲中
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(triangle), triangle, GL_STATIC_DRAW);
    //生成并绑定VAO
    GLuint vertex_array_object;
    glGenVertexArrays(1, &vertex_array_object);
    glBindVertexArray(vertex_array_object);
    //设置顶点属性指针,用这个函数告诉opengl我们如何解释这些顶点数据
    //第一个参数是顶点着色器的位置值，3表示顶点属性是一个三分量的向量，第三个参数代表顶点类型，
    //第四个参数我们是否希望数据标准化（映射到0~1间）,第五个参数为步长，最后一个是数据的偏移量
    //Enable这个函数表明我们开启了0这个通道，其默认是关闭的
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    //顶点着色原码
    const char* vertex_shader_source =
        "#version 330 core\n"
        "layout (location=0) in vec3 aPos;\n"
        "void main()\n"
        "{\n"
        "   gl_Position=vec4(aPos,1.0);\n"
        "}\n\0";
    //片段着色器
    const char* fragment_shader_source =
        "#version 330 core\n"
        "out vec4 FragColor;\n"
        "void main()\n"
        "{\n"
        "   FragColor=vec4(1.0f,0.5f,0.2f,1.0f);\n"
        "}\n\0";
    // 生成并编译着色器
    // 顶点着色器
    int vertex_shader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertex_shader, 1, &vertex_shader_source, NULL);
    glCompileShader(vertex_shader);
    int success;
    char info_log[512];
    // 检查着色器是否成功编译，如果编译失败，打印错误信息
    glGetShaderiv(vertex_shader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertex_shader, 512, NULL, info_log);
        cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << info_log << endl;
    }
    // 片段着色器
    int fragment_shader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragment_shader, 1, &fragment_shader_source, NULL);
    glCompileShader(fragment_shader);
    // 检查着色器是否成功编译，如果编译失败，打印错误信息
    glGetShaderiv(fragment_shader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragment_shader, 512, NULL, info_log);
        cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << info_log << endl;
    }
    // 链接顶点和片段着色器至一个着色器程序
    int shader_program = glCreateProgram();
    glAttachShader(shader_program, vertex_shader);
    glAttachShader(shader_program, fragment_shader);
    glLinkProgram(shader_program);
    // 检查着色器是否成功链接，如果链接失败，打印错误信息
    glGetProgramiv(shader_program, GL_LINK_STATUS, &success);
    if (!success) {
        glGetProgramInfoLog(shader_program, 512, NULL, info_log);
        cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << info_log << endl;
    }
    // 删除着色器
    glDeleteShader(vertex_shader);
    glDeleteShader(fragment_shader);

    // 线框模式
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

    // 渲染循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {

        // 清空颜色缓冲
        glClearColor(0.0f, 0.34f, 0.57f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 使用着色器程序
        glUseProgram(shader_program);

        // 绘制三角形
        glBindVertexArray(vertex_array_object);                                    // 绑定VAO
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);                                          // 绘制三角形
        glBindVertexArray(0);                                                      // 解除绑定

                                                                                   // 交换缓冲并且检查是否有触发事件(比如键盘输入、鼠标移动等）
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    // 删除VAO和VBO
    glDeleteVertexArrays(1, &vertex_array_object);
    glDeleteBuffers(1, &vertex_buffer_object);

    // 清理所有的资源并正确退出程序
    glfwTerminate();
    return 0;
}