现代OpenGL教程 01 - 入门指南

秒速五厘米 2022-06-13 01:38 178阅读 0赞

## 文章转载自：[http://huangwei.pro/2015-05/modern-opengl1/][http_huangwei.pro_2015-05_modern-opengl1] ##

## 以下是我学习opengl得到的启示最多的一篇文章，我强烈地建议大家去读一下这位大神的相关系列的文章！还有[https://github.com/tomdalling/opengl-series][https_github.com_tomdalling_opengl-series]。这里面的代码包含全面，真正想学习opengl的可以去看看！而且比我写的代码精致得多！ ##

## 译序 ##

早前学OpenGL的时候还是1.x版本，用的都是`glVertex`，`glNormal`等固定管线API。后来工作需要接触DirectX9，shader也只是可选项而已，跟固定管线一起混用着。现在工作内容是手机游戏，又转到OpenGL ES，发现OpenGL的世界已经完全不同了，OpenGL ES 2.0版本开始就不再支持固定管线，只支持可编程管线。

![pipe2.0.png][]

国内很多资料教程参差不齐，旧式接口满天飞。在[知乎][Link 1]看到这一系列教程，觉着挺好，就想着一边学顺便翻译下。毕竟手游市场的机遇和竞争压力都在同比猛涨，多了解OpenGL ES肯定没有坏处。浮躁功利的环境下更需要怀着一颗宁静致远的心去提高自身功底，长路漫漫，与君共勉。

欢迎大家，这是现代OpenGL教程系列的第一篇。所有代码都是开源的，你可以在GitHub上下载：[https://github.com/tomdalling/opengl-series][https_github.com_tomdalling_opengl-series]

通过这篇教程，你将会学到如何在Windows下用Visual Studio 2013或Mac下用Xcode搭建OpenGL 3.2工程。该应用包含一个顶点着色器（vertex shader），一个片段着色器（fragment shader）和使用VAO和VBO来绘制的三角形。该工程使用[GLEW][]来访问OpenGL API，用[GLFW][]来处理窗口创建和输入，还有使用[GLM][]进行矩阵/矢量相关的数学运算。

这听上去有点无聊，但搭建这样的工程确实挺麻烦的，尤其对于初学者。只要解决完这问题，我们就可以开始玩些有趣的东西了。

\[TOC\]

## 获取代码 ##

所有例子代码的zip打包可以从这里获取：[https://github.com/tomdalling/opengl-series/archive/master.zip][https_github.com_tomdalling_opengl-series_archive_master.zip]。

这一系列文章中所使用的代码都存放在：[https://github.com/tomdalling/opengl-series][https_github.com_tomdalling_opengl-series]。你可以在页面中下载zip，加入你会git的话，也可以复制该仓库。

本文代码你可以在`source/01_project_skeleton`目录里找到。使用OS X系统的，可以打开根目录里的`opengl-series.xcodeproj`，选择本文工程。使用Windows系统的，可以在Visual Studio 2013里打开`opengl-series.sln`，选择相应工程。

工程里已包含所有依赖，所以你不需要再安装或者配置额外的东西。如果有任何编译或运行上的问题，请联系我。

## 关于兼容性的提醒 ##

本文使用OpenGL 3.2，但我会尝试保持如下兼容：

*  向后兼容OpenGL 2.1
 *  向前兼容OpenGL 3.X和4.X
 *  兼容Android和iOS的OpenGL ES 2.0

因为OpenGL和GLSL存在许多不同版本，本文代码不一定能做到100%上述兼容。我希望能兼容99%，并且不同版本之间只要轻微修改即可。

想要了解OpenGL和GLSL不同版本间的区别，这里很好得罗列了[兼容列表][Link 2]。

## Visual Studio下安装 ##

代码在Windows 7 32位系统，[Visual Studio Express 2013][]（免费）下创建和测试。你应该可以打开解决方案并成功编译所有工程。如果有问题请联系我，或者将补丁发我，我会更新工程。

## Xcode下安装 ##

Xcode工程实在OSX 10.10系统，Xcode 6.1下创建并测试的。打开Xcode工程应该可以成功编译所有目标。加入你无法成功编译请联系我。

## Linux下安装 ##

Linux是基于[SpartanJ][]。我在Ubuntu 12.04下简单测试通过。

*  安装GLM，GLFW和GLEW：  
    `sudo aptitude install libglm-dev libglew-dev libglfw-dev`
 *  进入工程目录：`cd platforms/linux/01_project_skeleto`
 *  运行makefile：`make`
 *  运行可执行文件：`bin/01_project_skeleton-debug`

## GLEW, GLFW和GLM介绍 ##

现在你有了工程，就让我们开始介绍下工程所用到的开源库和为啥需要这些。

[The OpenGL Extension Wrangler (GLEW)][GLEW]是用来访问OpenGL 3.2 API函数的。不幸的是你不能简单的使用`#include <GL/gl.h>`来访问OpenGL接口，除非你想用旧版本的OpenGL。在现代OpenGL中，API函数是在运行时（run time）确定的，而非编译期（compile time）。GLEW可以在运行时加载OpenGL API。

[GLFW][]允许我们跨平台创建窗口，接受鼠标键盘消息。OpenGL不处理这些窗口创建和输入，所以就需要我们自己动手。我选择GLFW是因为它很小，并且容易理解。

[OpenGL Mathematics (GLM)][GLM]是一个数学库，用来处理矢量和矩阵等几乎其它所有东西。旧版本OpenGL提供了类似`glRotate`, `glTranslate`和`glScale`等函数，在现代OpenGL中，这些函数已经不存在了，我们需要自己处理所有的数学运算。GLM能在后续教程里提供很多矢量和矩阵运算上帮助。

在这系列的所有教程中，我们还编写了一个小型库`tdogl`用来重用C++代码。这篇教程会包含`tdogl::Shader`和`tdogl::Program`用来加载，编译和链接shaders。

## 什么是Shaders？ ##

Shaders在现代OpenGL中是个很重要的概念。应用程序离不开它，除非你理解了，否则这些代码也没有任何意义。

Shaders是一段GLSL小程序，运行在GPU上而非CPU。它们使用[OpenGL Shading Language (GLSL)][OpenGL Shading Language _GLSL]语言编写，看上去像C或C++，但却是另外一种不同的语言。使用shader就像你写个普通程序一样：写代码，编译，最后链接在一起才生成最终的程序。

Shaders并不是个很好的名字，因为它不仅仅只做着色。只要记得它们是个用不同的语言写的，运行在显卡上的小程序就行。

在旧版本的OpenGL中，shaders是可选的。在现代OpenGL中，为了能在屏幕上显示出物体，shaders是必须的。

为可能近距离了解shaders和图形渲染管线，我推荐Durian Software的相关文章[The Graphics Pipeline chapter][]。

<table style="margin:15px 0px; padding:0px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-family:Lato,&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,sans-serife,HelveticaNeue-Light,&quot;Helvetica Neue Light&quot;,&quot;Helvetica Neue&quot;,Helvetica,Arial,sans-serif; font-size:16px; vertical-align:middle; border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:1275px"> 
 <thead style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px; background:rgb(248,248,248)"> 
 <th style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-weight:normal; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; text-align:left"> &nbsp;</th> 
 <th style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-weight:normal; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; text-align:left"> 主程序</th> 
 <th style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-weight:normal; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; text-align:left"> Shader程序</th> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 语言</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> C++</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> GLSL</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 主函数</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> int main(int, char**);</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> void main();</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 运行于</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> CPU</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> GPU</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 需要编译？</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 是</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 是</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 需要链接？</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 是</td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px 10px; border:1px solid rgb(222,222,222); outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> 是</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

那shaders实际上干了啥？这取决于是哪种shader。

## Vertex Shaders ##

Vertex shader主要用来将点（x，y，z坐标）变换成不同的点。顶点只是几何形状中的一个点，一个点叫vectex，多个点叫vertices（发音为[ver-tuh-seez][]）。在本教程中，我们的三角形需要三个顶点（vertices）组成。

Vertex Shader的GLSL代码如下：

<table style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:auto"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px 20px 0px 0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(102,102,102); background:rgb(39,40,34); text-align:right">1
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</pre> </td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(255,255,255); background:rgb(39,40,34)">#version 150

in vec3 vert;

void main() {
 
 // does not alter the vertices at all
 gl_Position = vec4(vert, 1);
}
</pre> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一行`#version 150`告诉OpenGL这个shader使用GLSL版本1.50.

第二行`in vec3 vert;`告诉shader需要那一个顶点作为输入，放入变量`vert`。

第三行定义函数`main`，这是shader运行入口。这看上去像C，但GLSL中`main`不需要带任何参数，并且不用返回void。

第四行`gl_Position = vec4(vert, 1);`将输入的顶点直接输出，变量`gl_Position`是OpenGL定义的全局变量，用来存储vertex shader的输出。所有vertex shaders都需要对`gl_Position`进行赋值。

`gl_Position`是4D坐标（vec4），但`vert`是3D坐标（vec3），所以我们需要将`vert`转换为4D坐标`vec4(vert, 1)`。第二个的参数`1`是赋值给第四维坐标。我们会在后续教程中学到更多关于4D坐标的东西。但现在，我们只要知道第四维坐标是`1`即可，i可以忽略它就把它当做3D坐标来对待。

Vertex Shader在本文中没有做任何事，后续我们会修改它来处理动画，摄像机和其它东西。

## Fragment Shaders ##

Fragment shader的主要功能是计算每个需要绘制的像素点的颜色。

一个”fragment”基本上就是一个像素，所以你可以认为片段着色器（fragment shader）就是像素着色器（pixel shader）。在本文中每个片段都是一像素，但这并不总是这样的。你可以更改某个OpenGL设置，以便得到比像素更小的片段，之后的文章我们会讲到这个。

本文所使用的fragment shader代码如下：

<table style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:auto"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px 20px 0px 0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(102,102,102); background:rgb(39,40,34); text-align:right">1
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8
</pre> </td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(255,255,255); background:rgb(39,40,34)">#version 150

out vec4 finalColor;

void main() {
 
 //set every drawn pixel to white
 finalColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
}
</pre> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

再次，第一行`#version 150`告诉OpenGL这个shader使用的是GLSL 1.50。

第二行`finalColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);`将输出变量设为白色。`vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)`是创建一个RGBA颜色，并且红绿蓝和alpha都设为最大值，即白色。

现在，就能用shader在OpenGL中绘制出了纯白色。在之后的文章中，我们还会加入不同颜色和贴图。贴图就是你3D模型上的图像。

## 编译和链接Shaders ##

在C++中，你需要对你的`.cpp`文件进行编译，然后链接到一起组成最终的程序。OpenGL的shaders也是这么回事。

在这篇文章中用到了两个可复用的类，是用来处理shaders的编译和链接：`tdogl::Shader`和`tdogl::Program`。这两个类代码不多，并且有详细的注释，我建议你阅读源码并且去链接OpenGL是如何工作的。

## 什么是VBO和VAO？ ##

当shaders运行在GPU，其它代码运行在CPU时，你需要有种方式将数据从CPU传给GPU。在本文中，我们传送了一个三角的三个顶点数据，但在更大的工程中3D模型会有成千上万个顶点，颜色，贴图坐标和其它东西。

这就是我们为什么需要Vertex Buffer Objects (VBOs)和Vertex Array Objects (VAOs)。VBO和VAO用来将C++程序的数据传给shaders来渲染。

在旧版本的OpenGL中，是通过`glVertex`，`glTexCoord`和`glNormal`函数把每帧数据发送给GPU的。在现代OpenGL中，所有数据必须通过VBO在渲染之前发送给显卡。当你需要渲染某些数据时，通过设置VAO来描述该获取哪些VBO数据推送给shader变量。

## Vertex Buffer Objects (VBOs) ##

第一步我们需要从内存里上传三角形的三个顶点到显存中。这就是VBO该干的事。VBO其实就是显存的“缓冲区（buffers）” - 一串包含各种二进制数据的字节区域。你能上传3D坐标，颜色，甚至是你喜欢的音乐和诗歌。VBO不关心这些数据是啥，因为它只是对内存进行复制。

## Vertex Array Objects (VAOs) ##

第二步我们要用VBO的数据在shaders中渲染三角形。请记住VBO只是一块数据，它不清楚这些数据的类型。而告诉OpenGL这缓冲区里是啥类型数据，这事就归VAO管。

VAO对VBO和shader变量进行了连接。它描述了VBO所包含的数据类型，还有该传递数据给哪个shader变量。在OpenGL所有不准确的技术名词中，“Vertex Array Object”是最烂的一个，因为它根本没有解释VAO该干的事。

你回头看下本文的vertex shader（在文章的前面），你就能发现我们只有一个输入变量`vert`。在本文中，我们用VAO来说明“hi，OpenGL，这里的VBO有3D顶点，我想要你在vertex shader时，发三个顶点数据给vert变量。”

在后续的文章中，我们会用VAO来说“hi，OpenGL，这里的VBO有3D顶点，颜色，贴图坐标，我想要你在shader时，发顶点数据给vert变量，发颜色数据给vertColor变量，发贴图坐标给vertTexCoord变量。”

给使用上个OpenGL版本的用户的提醒

假如你在旧版本的OpenGL中使用了VBO但没有用到VAO，你可能会不认同VAO的描述。你会争论说“顶点属性”可以用`glVertexAttribPointer`将VBO和shaders连接起来，而不是用VAO。这取决于你是否认为顶点属性应该是VAO“内置（inside）”的（我是这么认为的），或者说它们是否是VAO外置的一个全局状态。3.2内核和我用的AIT驱动中，VAO不是可选项 - 没有VAO的封装`glEnableVertexAttribArray`, `glVertexAttribPointer`和`glDrawArrays`都会导致`GL_INVALID_OPERATION`错误。这就是为啥我认为顶点属性应该内置于VAO，而非全局状态的原因。[3.2内核手册][3.2]也说VAO是必须的，但我只听说ATI驱动会抛错误。下面描述引用自[OpenGL 3.2内核手册][3.2]

> 所有与顶点处理有关的数据定义都应该封装在VAO里。  
> 一般VAO边界包含所有更改vertex array状态的命令，比如VertexAttribPointer和EnableVertexAttribArray；所有使用vertex array进行绘制的命令，比如DrawArrays和DrawElements；所有对vertex array状态进行查询的命令（见第6章）。

不管怎样，我也知道为啥会有人认为顶点属性应该放在VAO外部。`glVertexAttribPointer`出现早于VAO，在这段时间里顶点属性一直被认为是全局状态。你应该能看得出VAO是一种改变全局状态的有效方法。我更倾向于认为是这样：假如你没有创建VAO，那OpenGL通过了一个默认的全局VAO。所以当你使用`glVertexAttribPointer`时，你仍然是在VAO内修改顶点属性，只不过现在从默认的VAO变成你自己创建的VAO。

这里有更多的讨论：[http://www.opengl.org/discussion\_boards/showthread.php/174577-Questions-on-VAOs][http_www.opengl.org_discussion_boards_showthread.php_174577-Questions-on-VAOs]

## 代码解释 ##

终于！理论已经说完了，我们开始编码。OpenGL对于初学者而言不是特别友好，但如果你理解了之前所介绍的概念（shaders，VBO，VAO）那你就没啥问题。

打开`main.cpp`，我们从`main()`函数开始。

首先，我们初始化GLFW：

`glfwSetErrorCallback(OnError)`这一行告诉GLFW当错误发生时调用`OnError`函数。`OnError`函数会抛一个包含错误信息的异常，我们能从中发现哪里出错了。

然后我们用GLFW创建一个窗口。

<table style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:auto"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px 20px 0px 0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(102,102,102); background:rgb(39,40,34); text-align:right">1
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</pre> </td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(255,255,255); background:rgb(39,40,34)">glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 2);
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GL_FALSE);
gWindow = glfwCreateWindow((int)SCREEN_SIZE.x, (int)SCREEN_SIZE.y, "OpenGL Tutorial", NULL, NULL);
if(!gWindow)
 throw std::runtime_error("glfwCreateWindow failed. Can your hardware handle OpenGL 3.2?");
</pre> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

该窗口包含一个向前兼容的OpenGL 3.2内核上下文。假如`glfwCreateWindow`失败了，你应该降低OpenGL版本。

创建窗口最后一步，我们应该设置一个“当前”OpenGL上下文给刚创建的窗口：

无论我们调用哪个OpenGL函数，都会影响到“当前上下文”。我们只会用到一个上下文，所以设置完后，就别管它了。理论上来说，我们可以有多个窗口，且每个窗口都可以有自己的上下文。

现在我们窗口有了OpenGL上下文变量，我们需要初始化GLEW以便访问OpenGL接口。

这里的GLEW与OpenGL内核有点小问题，设置`glewExperimental`就可以修复，但希望再未来永远不要发生。

我们也可以用GLEW再次确认3.2版本是否存在：

在`LoadShaders`函数中，我们使用本教程提供的`tdogl::Shader`和`tdogl::Program`两个类编译和链接了vertex shader和fragment shader。

在`LoadTriangle`函数中，我们创建了一个VAO和VBO。这是第一步，创建和绑定新的VAO：

然后我们创建和绑定新的VBO：

接着，我们上传一些数据到VBO中。这些数据就是三个顶点，每个顶点包含三个`GLfloat`。

<table style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:auto"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; border:0px; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:inherit; vertical-align:baseline; height:35px"> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px 20px 0px 0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(102,102,102); background:rgb(39,40,34); text-align:right">1
2
3
4
5
6
7
</pre> </td> 
 <td style="margin:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-style:inherit; font-family:inherit; font-size:16px; vertical-align:middle; height:35px"> <pre style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px; border:none; outline:0px; font-weight:inherit; font-style:inherit; font-family:&quot;Source Code Pro&quot;,Consolas,Monaco,Menlo,Consolas,monospace; font-size:10px; vertical-align:baseline; line-height:22.4px; overflow:auto; color:rgb(255,255,255); background:rgb(39,40,34)">GLfloat vertexData[] = {
 
 // X Y Z
 0.0f, 0.8f, 0.0f,
 -0.8f,-0.8f, 0.0f,
 0.8f,-0.8f, 0.0f,
};
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertexData), vertexData, GL_STATIC_DRAW);
</pre> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

现在缓冲区包含了三角形的三个顶点，是时候开始设置VAO了。首先，我们应该启用shader程序中的`vert`变量。这些变量能被开启或关闭，默认情况下是关闭的，所以我们需要开启它。`vert`变量是一个“属性变量（attribute variable）”，这也是为何OpenGL函数名称中有带“Attrib”。我们可以在后续的文章中看到更多类型。

VAO设置最复杂的部分就是下个函数：`glVertexAttribPointer`。让我们先调用该函数，等会解释。

第一个参数，`gProgram->attrib("vert")`，这就是那个需要上传数据的shder变量。在这个例子中，我们需要发数据给`vert`shader变量。

第二个参数，`3`表明每个顶点需要三个数字。

第三个参数，`GL_FLOAT`说明三个数字是`GLfloat`类型。这非常重要，因为`GLdouble`类型的数据大小跟它是不同的。

第四个参数，`GL_FALSE`说明我们不需要对浮点数进行“归一化”，假如我们使用了归一化，那这个值会被限定为最小0，最大1。我们不需要对我们的顶点进行限制，所以这个参数为false。

第五个参数，`0`，该参数可以在顶点之间有间隔时使用，设置参数为0，表示数据之间没有间隔。

第六个参数，`NULL`，假如我们的数据不是从缓冲区头部开始的话，可以设置这个参数来指定。设置该参数为NULL，表示我们的数据从VBO的第一个字节开始。

现在VBO和VAO都设置完成，我们需要对它们进行解绑定，防止一不小心被哪里给更改了。

到此，shader，VBO和VAO都准备好了。我们可以开始在`Render`函数里绘制了。

首先，我们先清空下屏幕，让它变成纯黑色：

然后告诉OpenGL我们要开始使用VAO和shader了：

最后，我们绘制出三角形：

调用`glDrawArrays`函数说明我们需要绘制三角形，从第0个顶点开始，有3个顶点被发送到shader。OpenGL会在当前VAO范围内确定该从哪里获取顶点。

顶点将会从VBO中取出并发送到vertex shader。然后三角形内的每个像素会发送给fragment shader。接着fragment shader将每个像素变成白色。欢呼！

现在绘制结束了，为了安全起见，我们需要将shader和VAO进行解绑定：

最后一件事，在我们看到三角形之前需要切换帧缓冲：

在帧缓冲被交换前，我们会绘制到一个不可见的离屏（off-screen）帧缓冲区。当我们调用`glfwSwapBuffers`时，离屏缓冲会变成屏幕缓冲，所以我们就能在窗口上看见内容了。

## 进一步阅读 ##

在后续文章中，我们会对三角形进行贴图。之后，你会学到一点矩阵变换知识，就可以使用vertex shader来实现3D立方体旋转。

在这之后，我们开始创建3D场景并提交多个物体。

## 更多现代OpenGL资料 ##

不幸的是，我不得不跳过很多内容，防止本教程的篇幅过长。后面还有很多好的现代OpenGL资料能满足你的求知欲：

*  [An intro to modern OpenGL][] by Joe Groff of Durian Software
 *  [Learning Modern 3D Graphics Programming][] by Jason L. McKesson
 *  [A collection of simple single file OpenGL examples][] by Jakob Progsch
 *  [OpenGL Step by Step][] by Etay Meiri
 *  [All about OpenGL ES 2.x][] by Diney Bomfim
 *  [The OpenGL Progamming book on Wikibooks][]
 *  [Tutorials on the OpenGL wiki][]
 *  [OpenGL 4 tutorials][] by Donald Urquhart (Swiftless)
 *  [open.gl][] by Alexander Overvoorde
 *  [OpenGLBook.com][] by Eddy Luten
 *  [The official OpenGL SDK documentation][]
 *  [Compatibility tables for OpenGL, OpenGL ES, GLSL, and GLSL ES][Link 2] by Sugih Jamin

[http_huangwei.pro_2015-05_modern-opengl1]: http://huangwei.pro/2015-05/modern-opengl1/
[https_github.com_tomdalling_opengl-series]: https://github.com/tomdalling/opengl-series
[pipe2.0.png]: http://dn-huangweipro.qbox.me/static/img/opengl-tutorials/pipe2.0.png
[Link 1]: http://www.zhihu.com/question/22005157
[GLEW]: http://glew.sourceforge.net/
[GLFW]: http://www.glfw.org/
[GLM]: http://glm.g-truc.net/
[https_github.com_tomdalling_opengl-series_archive_master.zip]: https://github.com/tomdalling/opengl-series/archive/master.zip
[Link 2]: http://web.eecs.umich.edu/~sugih/courses/eecs487/common/notes/APITables.xml
[Visual Studio Express 2013]: http://www.visualstudio.com/en-us/downloads/download-visual-studio-vs#DownloadFamilies_2
[SpartanJ]: http://www.reddit.com/user/SpartanJ
[OpenGL Shading Language _GLSL]: http://en.wikipedia.org/wiki/GLSL
[The Graphics Pipeline chapter]: http://duriansoftware.com/joe/An-intro-to-modern-OpenGL.-Chapter-1:-The-Graphics-Pipeline.html
[ver-tuh-seez]: http://static.sfdict.com/dictstatic/dictionary/audio/luna/V00/V0096700.mp3
[3.2]: http://www.opengl.org/registry/doc/glspec32.core.20091207.pdf
[http_www.opengl.org_discussion_boards_showthread.php_174577-Questions-on-VAOs]: http://www.opengl.org/discussion_boards/showthread.php/174577-Questions-on-VAOs
[An intro to modern OpenGL]: http://duriansoftware.com/joe/An-intro-to-modern-OpenGL.-Table-of-Contents.html
[Learning Modern 3D Graphics Programming]: http://www.arcsynthesis.org/gltut/
[A collection of simple single file OpenGL examples]: https://github.com/progschj/OpenGL-Examples
[OpenGL Step by Step]: http://ogldev.atspace.co.uk/
[All about OpenGL ES 2.x]: http://db-in.com/blog/2011/01/all-about-opengl-es-2-x-part-13/
[The OpenGL Progamming book on Wikibooks]: http://en.wikibooks.org/wiki/OpenGL_Programming
[Tutorials on the OpenGL wiki]: http://www.opengl.org/wiki/Tutorials
[OpenGL 4 tutorials]: http://www.swiftless.com/tutorials/opengl4/1-opengl-window.html
[open.gl]: http://open.gl/
[OpenGLBook.com]: http://openglbook.com/
[The official OpenGL SDK documentation]: http://www.opengl.org/sdk/docs/

现代OpenGL教程 01 - 入门指南

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