1、顶点输入

我们根据《OpenGL绘制前序》中的流程进行绘制一个三角形，首先在开始绘制图形之前，我们需要先给

OpenGL输入一些顶点数据。OpenGL是一个3D图形库，所以在OpenGL中我们指定的所有坐标都是3D坐标（x,y,z）。OpenGL不是简单的把所有的3D坐标变换为屏幕上的2D像素；OpenGL仅当3D坐标在三个轴（x,y,z）上-1.0到1.0的范围内才处理它。所有在这个范围内的坐标叫做标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates)，此范围内的坐标最终显示在屏幕上（在这个范围之外的坐标则不会显示）。

 

由于我们要绘制一个三角形，所以我们一共要指定三个顶点，每个顶点都有一个3D位置。我们将它们以标准化设备坐标的形式定义为一个float数组。

float vertices[] = { 

-0.5f, -0.5f, 0.0f,

 0.5f, -0.5f, 0.0f, 

0.0f, 0.5f, 0.0f 

};

1.1标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates, NDC)

一旦你的顶点坐标已经在顶点着色器中处理过，它们就应该是标准化设备坐标了，标准化设备坐标是一个x、y、z值在-1.0到1.0的一小段空间。任何落在范围外的坐标都会被丢弃/裁剪，不会显示到你的屏幕上。

下图为我们定义的标准化设备坐标中的三角形

如上图所示，（0,0）坐标在这个图像的中心，而不是左上角。最终我们的坐标需要定义在这个坐标空间中

，否则他们就不可见了。

1.2顶点缓冲对象

定义好顶点坐标以后，我们会把它作为输入发送给图形渲染线管的第一个处理阶段：顶点着色器。他会在GPU上创建内存用于储存我们的顶点数据，还要配置OpenGL如何解释这些内存，并且指定其如何发送给显卡。顶点着色器接着会处理我们在内存中指定数量的顶点。

我们通过顶点缓冲对象（Vertex Buffer Objects，VBO）管理这个内存（通常被称为显存）中储存大量顶点。

我们可以使用glGenBuffers()函数和一个缓冲ID生成一个VBO对象。

unsigned int VBO; 

glGenBuffers(1, &VBO);

OpenGL有很多缓冲对象类型，顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER。OpenGL允许我们同时绑定多个缓冲，只要它们是不同的缓冲类型。我们可以使用glBindBuffer()函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上：

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

从这一刻起，我们使用的任何（在GL_ARRAY_BUFFER目标上的）缓冲调用都会用来配置当前绑定的缓冲(VBO)。然后我们可以调用glBufferData()函数，它会把之前定义的顶点数据复制到缓冲的内存中：

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

glBufferData()函数是一个专门用来把用户定义的数据复制到当前绑定缓冲的函数。它的第一个参数是目标缓冲的类型：顶点缓冲对象当前绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。第二个参数指定传输数据的大小(以字节为单位)；用一个简单的sizeof计算出顶点数据大小就行。第三个参数是我们希望发送的实际数据。

第四个参数指定了我们希望显卡如何管理给定的数据。它有三种形式：

GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。

GL_DYNAMIC_DRAW：数据会被改变很多。

GL_STREAM_DRAW ：数据每次绘制时都会改变。

1.3顶点数组对象

顶点数组对象(Vertex Array Object, VAO)可以像顶点缓冲对象那样被绑定，任何随后的顶点属性调用都会储存在这个VAO中。这样的好处就是，当配置顶点属性指针时，你只需要将那些调用执行一次，之后再绘制物体的时候只需要绑定相应的VAO就行了。这使在不同顶点数据和属性配置之间切换变得非常简单，只需要绑定不同的VAO就行了。刚刚设置的所有状态都将存储在VAO中

创建一个VAO和创建一个VBO很类似：

unsigned int VAO;

glGenVertexArrays(1, &VAO);

glBindVertexArray(VAO);//绑定VAO

 

2、顶点着色器

我们需要做的第一件事是用着色器语言GLSL(OpenGL Shading Language)编写顶点着色器，然后编译这个着色器，这样我们就可以在程序中使用它了。

#version 330 core 

layout (location = 0) in vec3 aPos;

void main() {

gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);//参数代表RGBA（红、绿、蓝、透明度） 

}

当前这个顶点着色器可能是我们能想到的最简单的顶点着色器了，因为我们对输入数据什么都没有处理就把它传到着色器的输出了。在真实的程序里输入数据通常都不是标准化设备坐标，所以我们首先必须先把它们转换至OpenGL的可视区域内。

2.1编译着色器

现在，我们暂时将顶点着色器的源代码硬编码在代码文件顶部的C风格字符串中：

const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n" 

"layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"

 "void main()\n"

 "{\n" 

" gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n" 

"}\0";

 

为了能够让OpenGL使用它，我们必须在运行时动态编译它的源代码。

 

 

我们首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的。所以我们储存这个顶点着色器为unsigned int，然后用glCreateShader()创建这个着色器：

unsigned int vertexShader;

vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

我们把需要创建的着色器类型以参数形式提供给glCreateShader()。由于我们正在创建一个顶点着色器，传递的参数是GL_VERTEX_SHADER。

下一步我们把这个着色器源码附加到着色器对象上，然后编译它：

glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL); 

glCompileShader(vertexShader);

glShaderSource()函数把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。

2.2检测着色器是否编译成功

你可能会希望检测在调用glCompileShader()后编译是否成功了，如果没成功的话，你还会希望知道错误是什么，这样你才能修复它们。检测编译时错误可以通过以下代码来实现：

int  success;

char infoLog[512];

glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);

首先我们定义一个整型变量来表示是否成功编译，还定义了一个储存错误消息（如果有的话）的容器。然后我们用glGetShaderiv()检查是否编译成功。如果编译失败，我们会用glGetShaderInfoLog()获取错误消息，然后打印它。

if(!success)

{

    glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);

    std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;

}

2.3片段着色器

片段着色器(Fragment Shader)是第二个也是最后一个我们打算创建的用于渲染三角形的着色器。片段着色器所做的是计算像素最后的颜色输出。与编译着色器的步骤相同：

const char *fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"

"out vec4 FragColor;\n"

"void main()\n"

"{\n"

" FragColor = vec4(.0f, 0.5f, 1.0f, 1.0f);\n"

"}\0";

unsigned int fragmentShader;

  fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);

 glCompileShader(fragmentShader);

2.4着色器程序

着色器程序对象(Shader Program Object)是多个着色器合并之后并最终链接完成的版本。如果要使用刚才编译的着色器我们必须把它们链接(Link)为一个着色器程序对象，然后在渲染对象的时候激活这个着色器程序。已激活着色器程序的着色器将在我们发送渲染调用的时候被使用。

1、glCreateProgram()函数创建一个程序，并返回新创建程序对象的ID引用。

unsigned int shaderProgram; 

shaderProgram = glCreateProgram(); 

2、然后用glLinkProgram()链接它们：

glAttachShader(shaderProgram,vertexShader);

glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader); 

glLinkProgram(shaderProgram);

3、在把着色器对象链接到程序对象以后，记得删除着色器对象，我们不再需要它们了：

glDeleteShader(vertexShader); 

glDeleteShader(fragmentShader);

3、链接顶点属性

顶点着色器允许我们指定任何以顶点属性为形式的输入。这使其具有很强的灵活性的同时，它还的确意味着我们必须手动指定输入数据的哪一个部分对应顶点着色器的哪一个顶点属性。所以，我们必须在渲染前指定OpenGL该如何解释顶点数据。

我们的顶点缓冲数据会被解析为下面这样子：

位置数据被储存为32位（4字节）浮点值。

每个位置包含3个这样的值。

在这3个值之间没有空隙（或其他值）。这几个值在数组中紧密排列(Tightly Packed)。

数据中第一个值在缓冲开始的位置。

有了这些信息我们就可以使用glVertexAttribPointer()函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）了：

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);

glEnableVertexAttribArray(0);

4、我们期待的三角形

要想绘制我们想要的物体，OpenGL给我们提供了glDrawArrays()函数，它使用当前激活的着色器，之前定义的顶点属性配置，和VBO的顶点数据（通过VAO间接绑定）来绘制图元。

glUseProgram(shaderProgram);

glBindVertexArray(VAO);

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

glDrawArrays()函数第一个参数是我们打算绘制的OpenGL图元的类型。由于我们在一开始时说过，我们希望绘制的是一个三角形，这里传递GL_TRIANGLES给它。第二个参数指定了顶点数组的起始索引，我们这里填0。最后一个参数指定我们打算绘制多少个顶点，这里是3（我们只从我们的数据中渲染一个三角形，它只有3个顶点长）。

现在尝试编译代码，如果弹出了任何错误，回头检查你的代码。如果你编译通过了，你应该看到下面的结果：