3D Computer Grapihcs Using OpenGL - 07 Passing Data from Vertex to Fragment Shader

Posted 2020-10-21 游戏开发技术笔记

上节的最后我们实现了两个绿色的三角形，而绿色是直接在Fragment Shader中指定的。

这节我们将为这两个三角形进行更加自由的着色——五个顶点各自使用不同的颜色。

要实现这个目的，我们分两步进行，首先

在顶点数组里增加数据用来表示颜色

修改sendDataToOpenGL()函数中的verts数组：

 1     GLfloat verts[] =
 2     {
 3         +0.0f, +0.0f,        //Vertex 0
 4         +1.0,  +0.0, +0.0f,    //Color  0
 5         +1.0f, +1.0f,        //Vertex 1
 6         +0.0,  +1.0, +0.0f,    //Color  1
 7         -1.0f, +1.0f,        //Vertex 2
 8         +0.0,  +0.0, +1.0f,    //Color  2
 9         -1.0f, -1.0f,        //Vertex 3
10         +0.5f, +0.3f, +0.1f,//Color  3
11         +1.0f, -1.0f,        //Vertex 4
12         +0.1f, +0.4f, +0.2f,//Color  4
13     };

 

增加了5*3=15个元素，穿插在每个顶点位置后，表示颜色的r,g,b值。现在每5个数据描述一个顶点，前两个表示顶点位置，后三个表示颜色。

为了把这些数据输入到GPU，我们还需要启用第二个通道。（我们之前只启用了一个通道0）

修改sendDataToOpenGL()函数：

 1 void MyGlWindow::sendDataToOpenGL()
 2 {
 3     GLfloat verts[] =
 4     {
 5         +0.0f, +0.0f,        //Vertex 0
 6         +1.0,  +0.0, +0.0f,    //Color  0
 7         +1.0f, +1.0f,        //Vertex 1
 8         +0.0,  +1.0, +0.0f,    //Color  1
 9         -1.0f, +1.0f,        //Vertex 2
10         +0.0,  +0.0, +1.0f,    //Color  2
11         -1.0f, -1.0f,        //Vertex 3
12         +1.0f, +1.0f, +0.0f,//Color  3
13         +1.0f, -1.0f,        //Vertex 4
14         +0.0f, +1.0f, +1.0f,//Color  4
15     };
16 
17     GLuint vertexBufferID;
18     glGenBuffers(1, &vertexBufferID);
19     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferID);
20     glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(verts), verts, GL_STATIC_DRAW);
21 
22     GLushort indices[] =
23     {
24         0,1,2,
25         0,3,4,
26     };
27     GLuint indexBufferID;
28     glGenBuffers(1, &indexBufferID);
29     glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indexBufferID);
30     glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
31 
32     glEnableVertexAttribArray(0);
33     glVertexAttribPointer(0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, 0);
34 
35     glEnableVertexAttribArray(1);
36     glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (char*)(sizeof(GLfloat) * 2));
37 }

注意第33行，函数glVertexAttribPointer函数第三个参数变成了sizeof(GLfloat)*5，原因是Stride变成了5个float，如前所述，5个元素描述一个顶点。

另外增加了第35和36行，35行开启了通道1，这个1和前面的0是和Shader中的layout (location = x)对应的，稍后进行详解。

第36行glVertexAttribPoint函数的第一个参数对应35行的1， 第二个参数表示三个元素为一组。

需要特别注意的是最后一个参数，它表示本组数据的起始偏移值，本组数据的第一个位置在代码中的第六行，它前面有2个元素，所以这里是sizeof(GLfloat)*2，但是由于该函数第四个参数的类型是char*类型，我们只能强制转换为char * 。

 

然后我们需要

修改Shader

 1 const char* vertexShaderCode =
 2 "    #version 430                            \\r\\n"
 3 "                                            \\r\\n"
 4 "    in layout(location=0) vec2 position;    \\r\\n"
 5 "    in layout(location=1) vec3 vertexColor; \\r\\n"
 6 "                                            \\r\\n"
 7 "    out vec3 passingColor;                  \\r\\n"
 8 "                                            \\r\\n"
 9 "    void main()                             \\r\\n"
10 "    {                                       \\r\\n"
11 "      gl_Position= vec4(position,0.0,1.0);  \\r\\n"
12 "      passingColor= vertexColor;            \\r\\n"
13 "    }                                       \\r\\n"
14 "                                            \\r\\n"
15 "                                            \\r\\n";
16 
17 const char* fragmentShaderCode =
18 "    #version 430                            \\r\\n"
19 "                                            \\r\\n"
20 "    in vec3 passingColor;                   \\r\\n"
21 "    out vec4 finalColor;                    \\r\\n"
22 "                                            \\r\\n"
23 "                                            \\r\\n"
24 "    void main()                             \\r\\n"
25 "    {                                       \\r\\n"
26 "      finalColor = vec4(passingColor,1.0);  \\r\\n"
27 "    }                                       \\r\\n"
28 "                                            \\r\\n"
29 "                                            \\r\\n";

先看Vertex Shader。

增加了第5行。

仔细看一下第4行和第5行，对比sendDataToOpenGL()函数的33和36行， location=0指定了通道0， vec2说明了需要二维向量（2个float），33行函数的前两个参数也分别是0（表示通道0），2（表示两个元素)，两者是相对应的。

ShaderCode的第5行和sendDataToOpenGL()的36行也是对应的。

再对应verts[]数组对比着看，就会发现其工作原理。verts数组每五个元素为一组，每组的前两个元素将被发送到通道0，后三个元素将被发送到通道1。

 

另外Vertex Shader还增加了第7行，这里使用了out关键字定义了一个三维向量passingColor，说明这个参数将被发送出去，传递到渲染管线的下一个环节。而在main中，我们把刚刚从通道2接受到的数据（存在vertexColor里）传递给passingColor。所以说相当于我们没有对通道2传递进来的数据做任何处理，直接发送到下一个环节。

 

观察Fragment Shader，我们增加了20行，注意看这行和Vertex Shader的第7行非常相似，除了第一个关键字改成了in。

这种匹配是GLSL的一种固定模式，上游的out 变量会传递给下游的in变量，只要两者保持一致性。

在Fragment Shader的main中，我们把最终的颜色输出改成了 vec4(passingColor,1.0)，也就是我们把这个颜色表现了出来。

 

纵观全局，我们这次做的修改将把verts数组中新增的一些信息传递先传递到Vertex Shader中，然后传递到FragmentShader中，最终输出成顶点的颜色。

编译运行我们看到两个彩色的三角形：