106 lines
9.0 KiB
Markdown
106 lines
9.0 KiB
Markdown
## Ładowanie VAO i VBO
|
|
|
|
W trakcie tych zajęć przećwiczymy ładowanie danych do pamięci. Tym razem, zamiast korzystać z gotowej funkcji utworzymy je samodzielnie. W openglu wykorzystujemy do tego VBO (Vertex Buffer Object) i VAO (Vertex Array Object). Pierwsza jest buforem, który zawiera dane modeli. Natomiast drugi zawiera informacje jak dane bufory interpretować.
|
|
|
|
W zadaniu `2_1` będziemy przesyłać prostopadłościan. Tablica zawierająca jego definicję jest w pliku `Box.cpp`. Każdy wierzchołek składa się z ośmiu floatów, pierwsze cztery określają jego pozycję, a cztery kolejny określają jego kolor.
|
|
|
|
Inicjalizacje będziemy wykonywać wewnątrz funkcji `init`. Pierwszym krokiem jest wygenerowanie jednego VAO i jednego VBO. Wykorzystuje się do tego odpowiednio funkcje `glGenVertexArrays` i `glGenBuffers`. Pierwszym argumentem jest liczba buforów czy array object, które tworzymy, drugim jest adres, w którym ma być bufor/array object umieszczony.
|
|
W naszym przypadku pierwszym argumentem będzie 1, natomiast drugim będzie wskaźnik na zmienną `VAO` i `VBO` odpowiednio. Następnie należy aktywować `VAO` za pomocą funkcji `glBindVertexArray`, po czym podpiąć do niego bufor `VBO` za pomocą `glBindBuffer(GLenum target, GLuint buffer)` nasz target to `GL_ARRAY_BUFFER`, czyli bufor, który oznacza atrybuty wierzchołków.
|
|
|
|
Kolejnym krokiem jest umieszczenie danych w buforze za pomocą funkcji `glBufferData(GLenum target, GLsizeiptr size, const void * data, GLenum usage)`. Pierwszym argumentem jest ponownie `GL_ARRAY_BUFFER`, drugi to rozmiar tablicy w bajtach, trzecim adres tablicy, a czwartym sposób używania tablicy, w naszym przypadku `GL_STATIC_DRAW`.
|
|
|
|
Pozostaje opisanie atrybutów wierzchołków, musimy opisać, gdzie się znajdują, jaką mają strukturę i jak ma się do nich odnieść shader. My mamy 2 atrybuty, jest to pozycja i kolor. Pierwszym krokiem jest aktywacja atrybutów za pomocą `glEnableVertexAttribArray(GLuint index)`, przy czym po indeksie będą one odnajdywane przez shader. W naszym przypadku będą to odpowiednio 0 i 1. Następnie należy opisać jak GPU ma odczytywać atrybuty z bufora za pomocą funkcji `glVertexAttribPointer( GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const void * offset)`. Jej argumenty to kolejno:
|
|
* `index` - indeksy odpowiadające atrybutowi,
|
|
* `size` - liczba elementów w atrybucie wierzchołka, może wynosić 1, 2, 3 lub 4,
|
|
* `type` - typ danych jako enum, w naszym przypadku `GL_FLOAT`,
|
|
* `normalized` - określa czy wartość ma być znormalizowana, u nas będzie to `GL_FALSE`,
|
|
* `stride` - określa dystans pomiędzy atrybutami w kolejnych wierzchołkach
|
|
* `offset` - wskaźnik na pierwszy atrybut w tablicy, licząc względem początku tablicy i typu (void \*)
|
|
|
|
Struktura naszego prostopadłościanu ma na przemian pozycje i kolory, dlatego w obu przypadkach stride będzie wynosił ośmiokrotność rozmiaru *floata*. Natomiast *offest* będzie wynosił zero i czterokrotność rozmiaru *floata*.
|
|
|
|
|
|
|
|
Na koniec uwolnij `VAO` za pomocą instrukcji: `glBindVertexArray(0);`.
|
|
|
|
Pozostaje narysować prostopadłościan. W funkcji `renderScene` wywołaj `glBindVertexArray` z argumentem `VAO`. Następnie narysuj za pomocą `glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count)`. Pierwszym argumentem jest typ rysowanego obiektu, w naszym przypadku jest to `GL_TRIANGLES`, indeks pierwszego wierzchołka, czyli 0 i liczba wierzchołków czyli 36.
|
|
|
|
### Zadanie
|
|
podążając za powyższymi instrukcjami zainicjalizuj box, następnie obróć go za pomocą funkcji `glm::eulerAngleXYZ` tak, żeby było widać trzy ściany prostopadłościany. Dodaj również obrót wokół osi Y w czasie z użyciem funkcji `glm::eulerAngleXYZ`.
|
|
|
|
### Zadanie*
|
|
Wykonaj zadania z `ex_2_1b.hpp`.
|
|
|
|
|
|
## Shadery
|
|
|
|
Shadery są programami uruchamianymi na karcie graficznej. W openglu wykorzystujemy język GLSL, który jest bardzo podobny do C++, posiada on liczne słowa kluczowe i funkcje matematyczne. Istnieją różne rodzaje shaderów, w tej sekcji skupimy się na dwóch z nich: shader wierzchołków i shader fragmentów. Pierwszy rodzaj wykonują operacje na wierzchołkach, przykładowo w tym zadaniu odpowiada za przemnożenie macierzy obrotu przez wierzchołki. Natomiast drugi określa kolor konkretnego fragmentu/piksela. Shadery są łączone w *pipeline*, to znaczy wykonuje się je sekwencyjnie, dane z poprzedniego są wysyłane do następnego.
|
|
W zadaniu `2_1` wykorzystujemy następujące shadery
|
|
|
|
shader wierzchołków
|
|
```GLSL
|
|
#version 430 core
|
|
|
|
layout(location = 0) in vec4 vertexPosition;
|
|
layout(location = 1) in vec4 vertexColor;
|
|
|
|
uniform mat4 transformation;
|
|
|
|
|
|
void main()
|
|
{
|
|
gl_Position = transformation * vertexPosition;
|
|
}
|
|
```
|
|
|
|
shader fragmentów
|
|
```GLSL
|
|
#version 430 core
|
|
|
|
|
|
out vec4 out_color;
|
|
void main()
|
|
{
|
|
out_color = vec4(0.8,0.2,0.9,1.0);
|
|
}
|
|
```
|
|
|
|
Shader wierzchołków odbiera 2 typy danych. Pierwszym są dane z bufora w liniach.
|
|
```
|
|
layout(location = 0) in vec4 vertexPosition;
|
|
layout(location = 1) in vec4 vertexColor;
|
|
```
|
|
są one różne dla każdego wierzchołka. Zmienną, która ma odebrać te dane deklaruje się globalnie funkcją `main` i poprzedza się słowem kluczowym `in`. Prefiks `layout(location = ..)` jest opcjonalny i służy określeniu indeksu atrybutu, jest to ta sama wartość, którą ustawiliśmy w `glVertexAttribPointer`. Można je usunąć, wtedy o indeksie będzie decydować kolejność.
|
|
Drugim typem jest `uniform`, w przeciwieństwie do danych z bufora, są one takie same dla każdego wierzchołka. W tym przypadku przesyłamy za jej pomocą macierz obrotu.
|
|
|
|
Shader również wysyła dane. Domyślnie musi wysłać wyjściową pozycję wierzchołka, robi to przez zapisanie w `gl_Position` wektora 4-wymiarowego w funkcji `main`. Poza tym może również przesłać inne informacje. Wykonuje się to przez deklaracje zmiennej globalnej, którą poprzedza się słowem kluczowym `out`. Następnie należy ją wypełnić. W tym przypadku przesyłamy kolor wierzchołka.
|
|
|
|
Shader fragmentów odbiera kolor z Shadera wierzchołków. Podobnie jak z obieraniem danych z buforu robimy to za pomocą słowa kluczowego `in`, w przypadku przesyłania zmiennej z jednego shadera do drugiego nazwy zmiennych muszą być **takie same** przy słowie kluczowym `out` i `in`. Zmiennej obranej nie można modyfikować.
|
|
|
|
W najnowszej wersji opengla fragment shader nie ma domyślnego wyjścia na kolor, musimy sami je z definiować. Robimy to instrukcją `out vec4 out_color` następnie w funkcji `main` przypisujemy mu jakąś wartość.
|
|
|
|
### Zadanie
|
|
W tej chwili nasz prostopadłościan jest jednolitego koloru i nie możemy rozróżnić jego ścian. Przesłana przez nas wcześniej informacja o kolorze nie została wykorzystana. Bazując na powyższych informacjach prześlij wartość koloru zapisaną w `vertexColor` do shadera fragmentu i przypisz ją do wyjściowego koloru. Dodaj zmienną `in vec4 color` w shaderze fragmentów, następnie w funkcji `main` przypisz do niej wartość koloru. W shaderze fragmentów odbierz ją za pomocą `out` i przypisz do wyjściowego koloru.
|
|
|
|
Zauważ, że kolor ścian nie jest jednolity, zamiast tego przechodzą gradientem od jednego koloru do drugiego. Dzieje się tak, ponieważ na etapie rasteryzacji kolor jest interpolowany. To znaczy: wartość jest uśredniana pomiędzy wierzchołkami trójkąta.
|
|
|
|
### Zadanie
|
|
Sprawdź, jak będzie wyglądać prostopadłościan z wyłączoną interpolacją. Dodaj przed `in` i `out` ` color` słowo kluczowe `flat`.
|
|
|
|
### Zadanie
|
|
Prześlij czas od startu aplikacji do shadera fragmentów. Użyj funkcji `glfwGetTime`, by uzyskać czas. Utwórz zmienną `uniform` typu `float` we shaderze fragmentów. Następnie prześlij do niej wynik funkcji `glfwGetTime`. Aby przesłać czas do shadera, wykorzystaj funkcje `glUniform1f`. Pierwszym argumentem jest lokacja uniforma, drugim przypisywana wartość. Lokację uzyskamy za pomocą funckji `glGetUniformLocation(progam,"time")` pierwszym argumentem jest program, którego używamy a drugim nazwa zmiennej uniform.
|
|
Podziel kolor przez czas, by uzyskać efekt, w którym prostopadłościan robi się czarny.
|
|
|
|
### Zadanie*
|
|
Wykorzystaj przesłany czas, żeby sprawić, żeby prostopadłościan znikał przez mieszanie go z kolorem tła. Wykorzystaj do tego następujące funkcje GLSL: `mix`, `sin`, `vec4`. Opis ich działania możesz znaleźć w dokumentacji https://docs.gl/.
|
|
|
|
### Zadanie
|
|
|
|
Prześlij pozycję lokalną i globalną pozycję wierzchołków do shadera fragmentów i wyświetl ją.
|
|
|
|
W shaderze wierzchołków obok deklaracji `out vec4 color;` dodaj analogiczne o nazwie `pos_local` i `pos_global`. Do `pos_local` przypisz `vertexPosition`, a do `pos_global` przypisz `transformation * vertexPosition`. Podobnie dopisz odebranie ich w shaderze fragmentów. Użyj `pos_local`, następnie `pos_global` jako zamiast koloru. Dlaczego otrzymaliśmy taki efekt?
|
|
|
|
### Zadanie*
|
|
Użyj jednej ze zmiennych z poprzedniego zadania do zrobienia pasków na przynajmniej jednej ze ścian sześcianu. Wykorzystaj czas, żeby paski się przesuwały.
|
|
|