我的OpenGL学习进阶之旅介绍一下 图元的类型：三角形直线和点精灵

Posted 2021-12-30 欧阳鹏

一、图元

图元是可以用OpenGL ES中的glDrawArrays、glDrawElements、glDrawRangeElements、glDrawArraysInstanced和glDrawElementsInstanced命令绘制的几何形状对象。

图元由一组表示顶点位置的顶点描述。其他如颜色、纹理坐标和几何法线等信息也作为通用属性与每个顶点关联。

OpenGL ES可以绘制如下图元：

• 三角形
• 直线
• 点精灵

1.1 三角形

三角形代表着描述由3D应用程序渲染的几何形状对象时最常用的方法。
OpenGL ES支持的三角形图元有：

• GL_TRIANGLES
• GL_TRIANGLE_STRIP
• GL_TRIANGLE_FAN

下图展示了支持的三角形图元类型示例:

• GL_TRIANGLES

GL_TRIANGLES绘制一系列单独的三角形。在上图中，绘制了顶点为（V0,V1,V2）和（V3,V4,V5）的两个三角形。

规则：总共绘制了 n/3 个三角形，其中n是前面提到的glDraw***API中的Count指定的索引。

• GL_TRIANGLE_STRIP
GL_TRIANGLE_STRIP绘制一系列相互连接的三角形。在上图中，绘制了3个顶点为（V0,V1,V2）和（V2,V1,V3）（注意顺序）和（V2，V3，V4）的三角形。

规则：总共绘制了 n - 2 个三角形，其中n是前面提到的glDraw***API中的Count指定的索引。

• GL_TRIANGLE_FAN

GL_TRIANGLE_FAN也绘制一系列相互连接的三角形。在上图中，绘制了3个顶点为（V0,V1,V2）和（V0,V2,V3）（注意顺序）和（V0，V3，V4）的三角形。

规则：总共绘制了 n - 2 个三角形，其中n是前面提到的glDraw***API中的Count指定的索引。

1.2 直线

OpenGL ES支持的三角形图元有：

• GL_LINES
• GL_LINE_STRIP
• GL_LINE_LOOP

下图展示了支持的直线图元类型示例:

• GL_LINES
GL_LINES绘制了一系列不相连的线段。在上图中，绘制了端点为（V0，V1）、（V2，V3）和（V4，V5）的单独线段。

规则：总共绘制了 n / 2 条线段，其中n是前面提到的glDraw***API中的Count指定的索引。

• GL_LINE_STRIP
GL_LINE_STRIP绘制了一系列相连的线段。在上图中，绘制了3条端点为（V0，V1）、（V1，V2）和（V2，V3）的线段。

规则：总共绘制了 n - 1 条线段，其中n是前面提到的glDraw***API中的Count指定的索引。

• GL_LINE_LOOP
GL_LINE_LOOP绘制了一系列相连的线段。除了最后一条线段从 Vn-1到 V0之外，GL_LINE_LOOP和GL_LINE_STRIP的绘制方法类似。
  在上图中，绘制了3条端点为（V0，V1）、（V1，V2）、（V2，V3）、（V3，V4）和（V4，V0）的线段。

规则：总共绘制了 n 条线段，其中n是前面提到的glDraw***API中的Count指定的索引。

1.2.1 直线的宽度

1.2.1.1 线段的宽度用glLineWidth API调用指定。

void glLineWidth (GLfloat width);

参数说明：

• width
  指定线宽，以像素数表示。默认宽度为1.0

glLineWidth指定的宽度将受OpenGL ES 3.0实现所支持的线宽范围。
此外，指定的宽度将被OpenGL ES 3.0记住，直到由应用程序更新。

1.2.1.2 支持的线宽范围查询。

支持的线宽范围可以用如下命令查询。对于大于1的线宽，没有强制支持。

GLfloat lineWidthRange[2];
glGetFloatv( GL_ALIASED_LINE_WIDTH_RANGE , lineWidthRange );

1.3 点精灵

OpenGL ES 支持的点精灵图元是 GL_POINTS。

点精灵对指定的每个顶点绘制。

点精灵通常用于将粒子效果当做点而非正方形绘制，从而实现高效渲染。

点精灵是指定位置和半径的屏幕对齐的正方形，位置描述正方形的中心，半径用于计算描述点精灵的正方形的4个坐标。

1.3.1 gl_PointSize

gl_PointSize是可用于在顶点着色器中输出点半径（或者点尺寸）的内建变量。与点图元相关的顶点着色器输出gl_PointSize很重要，否则，点尺寸值被视为未定义，很可能会造成绘图错误。顶点着色器输出的gl_PointSize受到OpenGL ES 3.0实现所支持的非平滑点尺寸范围的限制。

1.3.1.1 支持的范围查询

GLfloat pointSizeRange[2];
glGetFloatv( GL_ALIASED_POINT_SIZE_RANGE, pointSizeRange);

1.3.2 点精灵的坐标

默认情况下，OpenGL ES 3.0将窗口原点（0,0）描述为（左，下）区域。但是对于点精灵，点坐标的原点是（左，上）。

gl_PointCoord是只能在渲染图元为点精灵时用于片段着色器内部的内建变量。它用mediump精度限定符声明为一个vec2变量。随着我们从左侧移动到右侧，从顶部移动到底部，赋予gl_PointCoord的值从0~1变化，如下图所示：

下面的片段着色器代码说明gl_PointCoord如何用作纹理坐标来绘制一个带有纹理的点精灵。

#version 300 es
// 表示OpenGL ES着色器语言V3.00

// 声明着色器中浮点变量的默认精度
precision mediump float;

// 采样器
uniform sampler2D s_texSprite;

// 声明一个输出变量fragColor，这是一个4分量的向量，
// 写入这个变量的值将被输出到颜色缓冲器
layout(location = 0 ) out vec4 outColor;

void main()

	outColor = texture( s_texSprite, gl_PointCoord);