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485-代码 Flashcards

1
Q

include <GLFW/glfw3.h>

#include <GL/glew.h>
int main(){
if (!glfwInit()) {
fprintf(stderr, “Failed to initialize GLFW\n”);
return -1;
}
glfwWindowHint(GLFW_SAMPLES, 4);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

window = glfwCreateWindow(1280, 720, “CMPT 485”, NULL, NULL);
if (window == NULL) {
fprintf(stderr, “Failed to open GLFW window.\n”);
glfwTerminate();
return -1;
}

// glfwSetWindowPos(window, 0, 0);
glfwMakeContextCurrent(window);

glewExperimental = true; // Needed for core profile
if (glewInit() != GLEW_OK) {
fprintf(stderr, “Failed to initialize GLEW\n”);
return -1;
}

glfwSetInputMode(window, GLFW_STICKY_KEYS, GL_TRUE);
}

A

GLFW 是一个开源的库，主要用于 OpenGL 和 Vulkan 应用程序的开发。它的全称是 “Graphics Library Framework”。
GLFW是一个专门针对OpenGL的C语言库，它提供了一些渲染物体所需的最低限度的接口。它允许用户创建OpenGL上下文、定义窗口参数以及处理用户输入
glfwInit() 用于初始化 GLFW。如果返回值为 false，说明初始化失败，程序打印错误信息并退出。
设置多重采样（MSAA）为 4x，提升渲染的抗锯齿效果。
指定 OpenGL 的主版本号和次版本号为 3.3。
设置 OpenGL 的配置为核心模式（Core Profile），禁用了旧的固定功能管线。
使程序在未来的 OpenGL 版本中也能向前兼容（通常在 macOS 中是必须的）。

glfwCreateWindow(1280, 720, “CMPT 485”, NULL, NULL)：
创建一个大小为 1280x720 的窗口，标题为 “CMPT 485”。
如果创建失败，glfwCreateWindow 返回 NULL，然后程序终止并释放 GLFW。

// glfwSetWindowPos(window, 0, 0)：
将窗口位置设置在屏幕的左上角 (0, 0)。
glfwMakeContextCurrent(window)：
绑定当前创建的窗口为 OpenGL 上下文，这样后续的 OpenGL 指令会作用在这个窗口上。

GLEW（全称：OpenGL Extension Wrangler Library）是一个开源的工具库，用于简化 OpenGL 扩展的加载和管理。由于 OpenGL 的功能扩展依赖于不同的显卡和驱动，GLEW 通过标准化的方式帮助开发者轻松访问这些扩展。GLEW 的作用
加载 OpenGL 扩展函数：
OpenGL 的很多功能（特别是现代 OpenGL 的功能）是通过扩展提供的，而这些扩展需要手动加载函数指针。GLEW 自动完成这部分工作。例如，glGenBuffers 等现代 OpenGL 函数在一些系统中需要通过扩展来访问，GLEW 负责让这些函数直接可用。
跨平台支持：它屏蔽了操作系统和显卡驱动之间的差异，让开发者在不同的平台（如 Windows、macOS、Linux）上使用统一的接口。简化开发：开发者不需要手动管理 OpenGL 扩展，只需通过 GLEW 提供的 API 来查询和使用扩展功能。

设置输入模式为 Sticky Keys，可以让按键事件被记录下来，即使按键松开后仍然可以被检测到。确保我们一定能按ESC键。

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Q

int main(){
std::vector<Model> models;
loadModels("bunny.models", models);
Model model = models[0]; // for now just take the first model in the file</Model>

float angle = 3.1416 * model.ra / 180.0; // 将旋转角度从度数转换为弧度
glm::mat4 I = glm::mat4(1.0f); // 单位矩阵
glm::mat4 Ms = glm::scale(I, glm::vec3(model.sx, model.sy, model.sz));
glm::mat4 Mr = glm::rotate(I, angle, glm::vec3(model.rx, model.ry, model.rz));
glm::mat4 Mt = glm::translate(I, glm::vec3(model.tx, model.ty, model.tz));
glm::mat4 Mminust = glm::translate(I, glm::vec3(-model.tx, -model.ty, -model.tz));
glm::mat4 ModelMatrix = Mt * Mr * Ms;
}

A

先旋转再放大，列行式,所以M[3][0]表示4列0行。

  1. 加载模型信息
    std::vector<Model> models：定义一个 Model 类型的向量，用来存储加载的多个模型数据。
    loadModels("bunny.models", models)：从文件 "bunny.models" 加载 3D 模型信息，结果存储到 models 中。
    Model model = models[0]：当前只取第一个模型，后续基于这个模型进行操作。</Model>

float angle = 3.1416 * model.ra / 180.0; // 将旋转角度从度数转换为弧度
模型的旋转角度（单位：度）。radians=degrees× Π/180°
glm::mat4(1.0f)：生成一个 4x4 的单位矩阵，作为矩阵操作的起点。
glm::scale：生成缩放矩阵。
参数解释：
I：单位矩阵。
glm::vec3(model.sx, model.sy, model.sz)：缩放因子（x, y, z 轴）。
glm::rotate：生成旋转矩阵。
参数解释：
I：单位矩阵。
angle：旋转的弧度。
glm::vec3(model.rx, model.ry, model.rz)：旋转轴向量（x, y, z 轴）。
glm::mat4 Mt = glm::translate(I, glm::vec3(model.tx, model.ty, model.tz));
生成一个与 Mt 相反方向的平移矩阵，用于某些情况下的反向操作。
将平移矩阵 (Mt)、旋转矩阵 (Mr)、缩放矩阵 (Ms) 按顺序相乘，生成最终的模型矩阵。

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Q

int main(){
glClearColor(0.7f, 0.8f, 0.8f, 0.0f);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDepthFunc(GL_LESS);

GLuint programID = LoadShaders(“TransformVertexShader.vertexshader”,
“ColorFragmentShader.fragmentshader”);
glUseProgram(programID);

}

A
  1. 设置背景颜色
    glClearColor(0.7f, 0.8f, 0.8f, 0.0f);
    设置清屏时的背景颜色。
    参数 (0.7f, 0.8f, 0.8f, 0.0f) 分别是 红、绿、蓝、透明度（RGBA 格式）。
    在 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT) 被调用时，屏幕将填充为这种深蓝色（或浅蓝色）。
  2. 启用深度测试
    开启深度测试（Depth Test）。
    深度测试的作用： 确保场景中更靠近相机的物体遮挡更远的物体。
  3. 设置深度比较函数
    glDepthFunc(GL_LESS);
    设置深度测试的规则：
    GL_LESS：只有当前像素比之前的像素更靠近相机时才会被绘制。
    用途： 让 OpenGL 自动处理像素的遮挡关系，实现正确的 3D 渲染效果。
  4. 加载和使用着色器程序
    (a) LoadShaders 函数
    用于加载和编译 GLSL（OpenGL 着色语言）着色器：
    TransformVertexShader.vertexshader： 顶点着色器，负责处理顶点的位置和变换。
    ColorFragmentShader.fragmentshader： 片段着色器，负责处理像素的颜色。
    返回值 programID 是生成的着色器程序的 ID。
    (b) 使用着色器程序
    告诉 OpenGL 使用刚刚加载的着色器程序 programID。
    作用： 之后的绘图命令都会使用这个着色器程序进行渲染。
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4
Q

GLsizei numVertices = positions.size();
velocities.resize(numVertices);
for (int i = 0; i < numVertices; ++i) {

}

A
  1. 获取顶点数量
    GLsizei numVertices = positions.size(); // should be same as numNormals
    positions.size()：获取顶点位置数组的大小（通常表示顶点的数量）。
    numVertices：保存顶点的数量，用于后续绘制或粒子初始化。
    GLsizei 类型： OpenGL 中专门用于表示尺寸的整数类型。
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5
Q

以下为create Vertex buffer objects：
GLuint vertexbuffer;
glGenBuffers(1, &vertexbuffer);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, numVertices * sizeof(glm::vec3), &positions[0], GL_STREAM_DRAW);

GLuint normalsbuffer;
glGenBuffers(1, &normalsbuffer);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalsbuffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, numVertices * sizeof(glm::vec3), &normals[0], GL_STATIC_DRAW);

GLuint velocitybuffer;
glGenBuffers(1, &velocitybuffer);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, velocitybuffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, numVertices * sizeof(glm::vec3), &velocities[0], GL_DYNAMIC_DRAW);

以下为创建和绑定一个 顶点数组对象：
GLuint VertexArrayID;
glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);
glBindVertexArray(VertexArrayID); （这个很重要）

glEnableVertexAttribArray(0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
glVertexAttribPointer(
0, // attribute: 对应顶点着色器的 layout(location = 0)
3, // size: 每个顶点有 3 个分量（如 x, y, z 坐标）
GL_FLOAT, // type: 每个分量的数据类型是 float
GL_FALSE, // normalized: 数据是否需要归一化（这里不需要）
0, // stride: 每个顶点数据的间隔（0 表示紧密排列）
(void*)0 // pointer: 数据在缓冲区中的偏移量（这里从头开始）
);

glEnableVertexAttribArray(1);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalsbuffer);
glVertexAttribPointer(
1, // attribute: 对应 layout(location = 1)
3, // size: 每个法线向量有 3 个分量（x, y, z）
GL_FLOAT, // type: 浮点数
GL_FALSE, // 不需要归一化
0, // 紧密排列
(void*)0 // 数据从缓冲区的头部开始
);

glEnableVertexAttribArray(2);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, velocitybuffer);
glVertexAttribPointer(
2, // attribute: 对应 layout(location = 2)
3, // size: 每个速度向量有 3 个分量（x, y, z）
GL_FLOAT, // type: 浮点数
GL_FALSE, // 不需要归一化
0, // 紧密排列
(void*)0 // 数据从缓冲区的头部开始
);

glBindVertexArray(0);
glPointSize(4)

A

创建和初始化 顶点缓冲对象（Vertex Buffer Object，VBO），用于存储顶点、法线和速度等数据，并将它们传递给 GPU。
为顶点数据（位置、法线、速度）创建独立的缓冲对象。
将数据从 CPU（主内存）传递到 GPU（显存）。
准备 GPU 使用这些数据进行顶点处理，例如绘制 3D 模型或粒子系统。

创建 VBO
绑定 VBO
填充数据到 VBO
法线和速度缓冲区的初始化

glGenBuffers(1, &vertexbuffer)：
生成一个缓冲对象，并返回其 ID 存储到 vertexbuffer。
参数 1 表示创建一个缓冲对象。

lBindBuffer：
将生成的缓冲对象绑定到 GL_ARRAY_BUFFER，表示当前操作的是顶点数据缓冲区。

GL_ARRAY_BUFFER： 数据的目标缓冲类型，这里是顶点数组。
numVertices * sizeof(glm::vec3)： 缓冲区数据的总大小（顶点数量 × 每个顶点的大小）。
&positions[0]： 顶点数据的起始地址，positions 是一个存储顶点位置的 std::vector<glm::vec3>。
GL_STREAM_DRAW： 提示 GPU，这些数据会被频繁更新但很少使用。
功能： 将 positions 中的顶点位置数据传递到 GPU。

GL_STREAM_DRAW： 提示 GPU，这些数据会被频繁更新但很少使用。

法线缓冲区：
使用 GL_STATIC_DRAW，表示法线数据不会频繁改变。
速度缓冲区：
使用 GL_DYNAMIC_DRAW，表示速度数据可能会频繁更新。

  1. 定义 VAO 标识符
    GLuint VertexArrayID;
    定义一个无符号整数变量 VertexArrayID，用于存储 VAO 的标识符。
  2. 生成 VAO
    glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);
    使用 glGenVertexArrays 函数生成一个 VAO。
    参数：
    1 的意思是要生成的 顶点数组对象（VAO） 的数量。
    &VertexArrayID 是用于存储生成的 VAO ID 的指针。
  3. 绑定 VAO
    glBindVertexArray(VertexArrayID);
    使用 glBindVertexArray 函数将生成的 VAO 绑定为当前活动的 VAO。
    从这一刻开始，所有与顶点属性相关的配置（如绑定顶点缓冲区、设置顶点属性指针）都会保存到这个 VAO 中。

VAO 的作用
记录顶点属性状态：
VAO 是一个容器，用于保存与顶点数据相关的状态。
例如：顶点缓冲区（VBO）的绑定、顶点属性指针的设置等。

这段代码的作用是创建一个 VAO，并将其绑定为当前活动状态，接下来可以在 VAO 上配置顶点属性。VAO 是管理和优化顶点数据配置的关键工具，在 OpenGL 开发中非常重要。

如果你的应用只需要渲染一种类型的顶点数据（例如单个模型或场景），一个 VAO 就足够。

第三部分：
glEnableVertexAttribArray(0);
启用属性索引为 0 的顶点属性。
索引 0 是顶点着色器中对应的 layout(location = 0) 的输入变量。

glBindBuffer：绑定 vertexbuffer，表示顶点位置数据所在的缓冲区。
glVertexAttribPointer：配置顶点属性：
属性索引 0（与顶点着色器的 layout(location = 0) 对应）。
每个顶点包含 3 个浮点数（如位置的 x, y, z）。

代码的整体流程
启用属性数组：
启用顶点属性对应的索引（如 0、1、2）。
绑定缓冲区：
分别绑定顶点位置、法线、速度的缓冲区。
配置属性指针：
使用 glVertexAttribPointer 告诉 OpenGL 每个顶点属性的数据布局（如每个顶点有几个分量、类型、间隔等）。
关联到着色器：
这些属性的索引（0、1、2）必须与顶点着色器的 layout(location = x) 对应。

第四部分：
glBindVertexArray(0)：将当前绑定的 VAO 解除绑定。
参数 0 表示不绑定任何 VAO。
在解绑之后，任何顶点属性配置都不会生效，直到绑定新的 VAO。
glPointSize(4)：设置点的大小为 4 像素。
这会影响绘制 GL_POINTS 模式时的点的渲染大小。

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6
Q

在使用 glBufferData 或 glNamedBufferData 时，选择 DRAW、READ 或 COPY的场景。

A

如果数据由 CPU 上传到 GPU 使用：
选择 DRAW（这是最常见的情况）。

如果数据由 GPU 生成，供 CPU 读取：
选择 READ。

如果数据在 GPU 内部操作（GPU 生成 → GPU 使用）：
选择 COPY。

配合使用 STATIC、DYNAMIC 和 STREAM
每个场景都需要结合访问频率进行选择：

STATIC： 数据只上传一次，之后多次使用（如静态顶点缓冲区）。
DYNAMIC： 数据会频繁修改并多次使用（如动态顶点缓冲区）。
STREAM： 数据只使用几次就被覆盖（如实时流数据）。

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7
Q

GLsizei

A

GLsizei 是 OpenGL 中的一个数据类型，全称是 “OpenGL Size Integer”。它是一个专门为表示大小或计数（如数组大小、对象数量）而定义的数据类型。
// 定义一个包含三个顶点的数组
GLfloat vertices[] = {
0.0f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f
};

// 使用 GLsizei 指定顶点数量
GLsizei vertexCount = 3;

// 绘制顶点
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);

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8
Q
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9
Q

cos(a+b)=
sin(a-b)=
除了绕y轴的旋转矩阵

A

cosacosb - sinasinb
sinacosb - cosasinb
[cosx, -sinx]
[sinx, cosx]
y轴sin符号变一下

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