Python之OpenGL笔记(5)：OpenGL着色器语言(GLSL)应用画三角形

Posted 2023-04-16

参考技术A 1、修改顶点着色器让三角形上下颠倒；
2、使用uniform定义一个水平偏移量，在顶点着色器中使用这个偏移量把三角形移动到屏幕右侧。

  着色器是使用一种叫GLSL的类C语言写成的。GLSL是为图形计算量身定制的，它包含一些针对向量和矩阵操作的有用特性。
  着色器的开头总是要声明版本，接着是输入和输出变量、uniform和main函数。每个着色器的入口点都是main函数，在这个函数中我们处理所有的输入变量，并将结果输出到输出变量中。

  虽然着色器是各自独立的小程序，但是它们都是一个整体的一部分，出于这样的原因，我们希望每个着色器都有输入和输出，这样才能进行数据交流和传递。
  GLSL定义了in和out关键字专门来实现这个目的。每个着色器使用这两个关键字设定输入和输出，只要一个输出变量与下一个着色器阶段的输入匹配，它就会传递下去。但在顶点和片段着色器中会有点不同。
  如果我们打算从一个着色器向另一个着色器发送数据，我们必须在发送方着色器中声明一个输出，在接收方着色器中声明一个类似的输入。当类型和名字都一样的时候，OpenGL就会把两个变量链接到一起，它们之间就能发送数据了（这是在链接程序对象时完成的）。

  Uniform是一种从CPU中的应用向GPU中的着色器发送数据的方式，但uniform和顶点属性有些不同。首先，uniform是全局的(Global)。全局意味着uniform变量必须在每个着色器程序对象中都是独一无二的，而且它可以被着色器程序的任意着色器在任意阶段访问。第二，无论你把uniform值设置成什么，uniform会一直保存它们的数据，直到它们被重置或更新。

1、顶点坐标的 Y 值 乘以 -1，即 使三角形反转。（图形向量转换）
2、 渲染阶段，在程序中设定offset 值，传送给着色器。
3、glGetUniformLocation方法：获取着色器程序中，指定为uniform类型变量的id。
4、glUniform1f(GLint location, GLfloat v0); location指明要更改的uniform变量的位置；v0指明在指定的uniform变量中要使用的新值。
5、offset = 0.5
glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "xOffset"), offset);将0.5的值赋给GLSL程序中的xOffset变量。

Python环境搭建之OpenGL

以下内容为我python OpenGl 环境搭建历程：

　　win7 64位操作系统，python3.5.3 ，无其他相关。

　　直接cmd或PowerShell输入以下命令：

pip install  PyOpenGL PyOpenGL_accelerate

　　安装失败，提示需安装Microsoft Visual C++ 14.0，让我使用Microsoft Visual C++ build tools。并且后面给出了下载链接http://landinghub.visualstudio.com/visual-cpp-build-tools，在该链接下载得到文件visualcppbuildtools_full.exe，进行安装。。。

　　失败，提示需要.net framework4.5.1以上

　　一开始我下载了.net framework 4.5 发现还不能安装，于是重新搜索，终于在https://www.microsoft.com/zh-CN/download/details.aspx?id=48130找到4.6版本，下载得文件NDP46-KB3045560-Web.exe安装之。

　　终于可以安Microsoft Visual C++ build tools（visualcppbuildtools_full.exe）了。

　　经过漫长的等待VC++也搞定，重启后继续执行命令：

pip install  PyOpenGL PyOpenGL_accelerate

　　一次性成功，兴奋之余在网上找了段测试代码，并稍作调整（ glutCreateWindow(b"first")处，原文为glutCreateWindow("first")，运行会报错：Python glutCreateWindow error ‘wrong type‘，详情参见https://codeyarns.com/2012/04/27/pyopengl-glut-ctypes-error/ ）

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *

def drawFunc():
    #清楚之前画面
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)
    glRotatef(0.1, 5, 5, 0)   #(角度,x,y,z)
    glutWireTeapot(0.5)
    #刷新显示
    glFlush()
    
#使用glut初始化OpenGL
glutInit()
#显示模式:GLUT_SINGLE无缓冲直接显示|GLUT_RGBA采用RGB(A非alpha)
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA)
#窗口位置及大小-生成
glutInitWindowPosition(0,0)
glutInitWindowSize(400,400)
glutCreateWindow(b"first")
#调用函数绘制图像
glutDisplayFunc(drawFunc)
glutIdleFunc(drawFunc)
#主循环
glutMainLoop()

　　运行，结果提示OpenGL.error.NullFunctionError: Attempt to call an undefined function glutInit, check for bool(glutInit) before calling。原来我没搭建glut，又开始漫长的搜寻路程，终于在http://download.csdn.net/detail/knownall/6799947找到需要的（其实就需要glut.h、glut64.dll、glut64.lib三个文件，32位同理）。

　　下载解压后将文件夹内 glut.h 放在 C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\include\ 下；

　　将 .\Release\glut64.lib 放在 C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\lib\ 下；

　　将 .\Release\glut64.dll 放在 C:\Windows\System32 下。

　　再次运行，终于大功告成，可以看到一个旋转的茶壶。