openGL学习(VAO和VBO)

理论 

 VBO

void prepare()
{//创建一个VBO,但是还没有分配显存GLuint vbo = 0;GL_CALL( glGenBuffers(1, &vbo));cout << "vbo = " << vbo << endl;//销毁一个VBOGL_CALL(glDeleteBuffers(1, &vbo));cout << "delete vbo = " << vbo << endl;//创建多个VBOGLuint vbos[] = { 0,0,0 };GL_CALL(glGenBuffers(3,vbos));//销毁多个VBOGL_CALL(glDeleteBuffers(3, vbos));
}

VBO绑定和数据更新

 

VBO多属性数据存储 

#include <iostream>
//#include "thrirdParty/include/GLFW/glfw3.h" 
#include "glad/glad.h"   //需要先引用glad的头文件。 用于加载 OpenGL 函数指针
#include "GLFW/glfw3.h" // 用于创建窗口和处理输入。	
#include <assert.h>
#include "wrapper/checkerror.h"
#include "application/application.h"
using namespace std;/*
* 目标：学习VBO相关操作
*	1.vbo的创建和销毁
*   2.练习绑定vbo，向里面传输数据
*		glBindBuffer
*		glBufferData
*	3.练习vbo与多属性数据的存储
*		SingleBuffer 
*		InterLeavedBuffer
*/void prepareVBO()
{//创建一个VBO,但是还没有分配显存GLuint vbo = 0;GL_CALL( glGenBuffers(1, &vbo));cout << "vbo = " << vbo << endl;//销毁一个VBOGL_CALL(glDeleteBuffers(1, &vbo));cout << "delete vbo = " << vbo << endl;//创建多个VBOGLuint vbos[] = { 0,0,0 };GL_CALL(glGenBuffers(3,vbos));//销毁多个VBOGL_CALL(glDeleteBuffers(3, vbos));
}
void prepare() //准备
{cout << "prepare "  << endl;float vertices[] = {//6个点为一个矩形0.5f,0.5f,0.0f,0.5f,-0.5f,0.0f,-0.5f,0.5f,0.0f,-0.5f,-0.5f,0.0f,};//生成一个vbo	GLuint vbo = 0;GL_CALL(glGenBuffers(1, &vbo));// 绑定当前VBO，到openGL状态机的当前vbo插槽上。// vbo: 绑定VBO的编号，0代表不绑定VBO//GL_ARRAY_BUFFER:表示当前VBO插槽。GL_CALL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo));// 向当前VBO传输数据，也是在开辟内存。// GL_STATIC_DRAW 模型数据不会频繁改变// GL_DYNAMIC_DRAW 模型数据会频繁改变glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);GL_CALL(glDeleteBuffers(1, &vbo));}void prepareSingleBuffer()
{//1.准备顶点位置数据与颜色数据float positions[] = {-0.5f,-0.5f,0.0f,0.5f,-0.5f,0.0f,0.0f,0.5f,0.0f,};float colors[] = {1.0f,0.0f,0.0f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.0f,1.0f,};//2.为位置&颜色数据各自生成一个VBOGLuint posVbo = 0, colorVbo = 0;GL_CALL(glGenBuffers(1, &posVbo));GL_CALL(glGenBuffers(1, &colorVbo));//3.给两个分开的VBO各自填充数据//positions填充数据GL_CALL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, posVbo));GL_CALL(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions), positions, GL_STATIC_DRAW));//colors填充数据GL_CALL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorVbo));GL_CALL(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(colors), colors, GL_STATIC_DRAW));}void prepareInterLeavedBuffer()
{float vertices[] = {-0.5f,-0.5f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.5f,-0.5f,0.0f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.5f,0.0f,0.0f,0.0f,1.0f};//2.为位置&颜色数据各自生成一个VBOGLuint vbo = 0;GL_CALL(glGenBuffers(1, &vbo));GL_CALL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo));GL_CALL(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW));}void onResize(int width,int height)
{GL_CALL(glViewport(0, 0, width, height));cout << "onResize " << endl;
}void frameBufferSizeCallback(GLFWwindow* win, int width, int height)
{std::cout << "窗体的最新大小为：" << width << "高度为：" << height << std::endl;//更新窗体的大小glViewport(0, 0, width, height);}void keyCallback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mods){// key 字母按键码 // scancode 物理按键码		 // action：0抬起1按下2长按// mods：是否有shift（1）或ctrl（2） cout << "key = " << key << " scancode = " << scancode << " action = " << action << " mods = " << mods << endl;if (key == GLFW_KEY_W){//按下了w}else if (action == GLFW_PRESS){//按下了}else if (action == GLFW_RELEASE){//抬起}}int main(int argc,char**argv)
{cout << "===================================" << endl;if (app->init(800,600) == -1){return -1;}prepareInterLeavedBuffer();//设置监听帧缓冲窗口大小回调函数。//glfwSetFramebufferSizeCallback(win, frameBufferSizeCallback);//glfwSetKeyCallback(win, keyCallback);app->setResizeCallBack(onResize);app->setkeyCallBack(keyCallback);//设置OpenGL视口以及清理颜色glViewport(0,0,800,600);glClearColor(0.2f,0.3f,0.3f,1.0f);// 3. 执行窗体循环// while (app->update() == 0 ){//GL_CALL( glClear(1) );//加上gl_call如果产生错误可以打印出来，虽然vs智能提示有问题GL_CALL(glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT));//渲染操作}// 4. 退出程序前做相关清理app->destroy();cout << "===================================" << endl;const double M_PI = 3.14159265358979323846;double radians = M_PI / 2; // 90度，转换为弧度double sineValue = sin(radians);std::cout << "sin(" << radians << ") = " << sineValue << std::endl;system("pause");return 0;
}

VAO

在 OpenGL 中，VAO（Vertex Array Object，顶点数组对象）是一种特殊的对象，它用于封装和存储顶点数组的状态。这种状态包括顶点缓冲区对象（VBO）、顶点属性指针（如位置、纹理坐标、颜色等）以及其他与顶点数组相关的配置,他存放描述信息，专门用来管理VBO。

使用 VAO 的主要目的是：

1. **提高性能**：通过减少状态切换的开销，VAO 可以提高渲染性能。当需要渲染具有相同顶点数组配置的多个对象时，只需切换一次 VAO 状态，而不是每次渲染时都重新配置顶点属性。

2. **简化代码**：VAO 允许开发者将顶点数组的配置（如顶点属性指针）与渲染代码分离，使得渲染代码更加简洁和易于管理。

3. **避免错误**：手动配置顶点属性指针容易出错，而 VAO 可以帮助避免这些错误，因为它可以存储和恢复顶点数组的完整状态。

### 创建和使用 VAO

以下是使用 VAO 的基本步骤：

1. **生成 VAO**：
   ```cpp
   GLuint vao;
   glGenVertexArrays(1, &vao);
   ```

2. **绑定 VAO**：
   ```cpp
   glBindVertexArray(vao);
   ```

3. **配置顶点属性**：
   - 创建并绑定 VBO。
   - 配置顶点属性指针。
   ```cpp
   GLuint vbo;
   glGenBuffers(1, &vbo);
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

   // 配置顶点属性指针
   glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
   glEnableVertexAttribArray(0);
   ```

4. **解绑 VAO**：
   ```cpp
   glBindVertexArray(0);
   ```

5. **渲染时使用 VAO**：
   当需要渲染使用该 VAO 配置的对象时，只需绑定该 VAO。
   ```cpp
   glBindVertexArray(vao);
   // 绘制调用
   glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
   glBindVertexArray(0);
   ```

### 示例代码

以下是一个完整的示例，展示如何创建和使用 VAO：

```cpp
#include <GL/glew.h>
#include <iostream>

// 顶点数据
float vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.0f,  0.5f, 0.0f
};

void setupVertexArrayObject() {
    // 生成 VAO 和 VBO
    GLuint vao, vbo;
    glGenVertexArrays(1, &vao);
    glGenBuffers(1, &vbo);

    // 绑定 VAO
    glBindVertexArray(vao);

    // 绑定 VBO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    // 配置顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    // 解绑 VAO 和 VBO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    glBindVertexArray(0);
}

void render() {
    // 绑定 VAO
    glBindVertexArray(vao);
    // 绘制调用
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
    // 解绑 VAO
    glBindVertexArray(0);
}

int main() {
    // 初始化 GLEW 和 OpenGL
    // ...

    setupVertexArrayObject();

    // 渲染循环
    while (true) {
        // 清除颜色缓冲区
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 渲染
        render();

        // 交换缓冲区
        // ...
    }

    return 0;
}
```

在这个示例中，我们创建了一个 VAO 和一个 VBO，并在 VAO 中配置了顶点属性指针。在渲染时，只需绑定该 VAO，然后调用绘制函数即可。这样可以大大简化渲染代码并提高性能。

void prepareInterLeavedBuffer()
{float vertices[] = {-0.5f,-0.5f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.5f,-0.5f,0.0f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.5f,0.0f,0.0f,0.0f,1.0f};//2.为位置&颜色数据各自生成一个VBOGLuint vbo = 0;GL_CALL(glGenBuffers(1, &vbo));GL_CALL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo));GL_CALL(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW));//生成VAO并且绑定GLuint vao = 0;glGenVertexArrays(1, &vao);glBindVertexArray(vao);// 分别将数据放入VAO//描述位置属性glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);//只有绑定了vbo,下面的属性描述才于此有关系glEnableVertexAttribArray(0);glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)0);//颜色属性//glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);//只有绑定了vbo,下面的属性描述才于此有关系glEnableVertexAttribArray(1);glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float),(void*)(3*sizeof(float)));/** glVertexAttribPointer参数详解：* index类型：GLuint描述：指定顶点属性的索引。这个索引对应于着色器中顶点属性的 layout(location = index) 指定的位置。例如，如果你的顶点着色器中有一个位置属性，你可以使用 layout(location = 0) in vec3 position; 来指定它的位置为 0。size类型：GLint描述：指定每个顶点属性的组件数量。例如，一个位置向量通常有 3 个组件（x, y, z），而一个纹理坐标可能有 2 个组件（u, v）。常见的值有 1、2、3、4。type类型：GLenum描述：指定缓冲区中数据的类型。常见的类型包括：GL_FLOAT：浮点数GL_INT：整数GL_UNSIGNED_INT：无符号整数GL_BYTE、GL_UNSIGNED_BYTE、GL_SHORT、GL_UNSIGNED_SHORT：其他数值类型normalized类型：GLboolean描述：指定是否对缓冲区中的数据进行归一化。如果设置为 GL_TRUE，则对非浮点数据进行归一化处理，即将整数数据映射到 [-1.0, 1.0]（对于有符号类型）或 [0.0, 1.0]（对于无符号类型）。如果设置为 GL_FALSE，则不进行归一化，直接使用缓冲区中的值。stride类型：GLsizei描述：指定连续顶点属性之间的步长（以字节为单位）。步长是从一个顶点属性的末尾到下一个顶点属性的起始位置的字节偏移量。如果所有顶点属性都紧密排列，则步长等于一个顶点属性的总字节大小。如果顶点属性之间有间隙，则步长会更大。pointer类型：const void*描述：指定指针偏移量（以字节为单位），用于从绑定的缓冲区对象中指定顶点属性的起始位置。通常设置为 NULL，表示从缓冲区的当前绑定点开始读取数据。如果需要从缓冲区的特定位置开始读取数据，则可以指定非零偏移量。*/glBindVertexArray(0); //将VAO进行解绑
}

void prepareInterLeavedBuffer()
{float vertices[] = {-0.5f,-0.5f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.5f,-0.5f,0.0f,0.0f,1.0f,0.0f,0.0f,0.5f,0.0f,0.0f,0.0f,1.0f};//2.为位置&颜色数据各自生成一个VBOGLuint vbo = 0;GL_CALL(glGenBuffers(1, &vbo));GL_CALL(glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo));GL_CALL(glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW));//生成VAO并且绑定GLuint vao = 0;glGenVertexArrays(1, &vao);glBindVertexArray(vao);// 分别将数据放入VAO//描述位置属性glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);//只有绑定了vbo,下面的属性描述才于此有关系glEnableVertexAttribArray(0);glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GL_FLOAT), (void*)0);//glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);//只有绑定了vbo,下面的属性描述才于此有关系glEnableVertexAttribArray(1);glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GL_FLOAT),(void*)(3*sizeof(GL_FLOAT)));glBindVertexArray(0); //将VAO进行解绑}