【LWJGL2 WIKI】【现代OpenGL篇】用DrawArrays画方形

原文：http://wiki.lwjgl.org/wiki/The_Quad_with_DrawArrays

Introduction 介绍

随着3.0发布，“弃用”机制被引入。所有被标记为弃用的函数，在未来的版本会被移除。因此开发者应避免使用它们并把已经用到的尽量重构出去。许多辅助类被移除，比如matrix/stack操作和默认光照。但是更重要的是，定义了基元，无需再用glVertex了，取而代之使用顶点数组对象VAO（Vertex Array Object）和顶点缓冲对象VBO(Vertex Buffer Object)。可以用它们来在屏幕上画方形。

“Vertex Array Object” and “Vertex Buffer Object”

一种渲染提速算法是把数据放在GPU里而不是每次都从CPU往GPU发，这就是VAO和VBO做的事情，你将可以使用一定量的显存。
把VAO想象成一个完整的对象定义，它由VBO组成。每个VBO可以保存特殊的定义的数据（混合或交插保存都是可行的），VBO可以用来保存：顶点位置、颜色、法线、纹理坐标……。VAO保存各种各样的VBO在它的属性列表里，默认将在一个VAO里有从0到15共16个属性可用。
设置VAO或者其他对象，都要按下面的规则：

• 请求一个内存空间（返回一个整数，作为对象的ID）
• 用ID绑定对象
• 操作对象（此对象是指OpenGL目前绑定上的对象）
• 用ID解绑对象

如果是VAO，用代码写出来就是：

int vaoId = GL30.glGenVertexArrays();GL30.glBindVertexArray(vaoId);// Do something with itGL30.glBindVertexArray(0);

如果是VBO，用代码写出来就是：

int vboId = GL15.glGenBuffers();GL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, vboId);// Do something with itGL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, 0);

Setting up the quad VBO and VAO 用VBO和VAO设置方形

在把VBO放进VAO的属性列表之前，应该先调用glVertextAttributePointer绑定VAO，此举需要列表ID（默认是从0到15）。在本例中，我们要用VAO和VBO设置一个方形。VBO含有顶点坐标数据，VAO将作为主物体（即方形）定义而活动。
首先需声明顶点，OpenGL以三角形的方式画所有的东西。三角形顶点默认是按逆时针方向描画的。这意味着，既然你要按逆时针顺序指定顶点，需要先定义哪边是前哪边是后。这很有用，OpenGL可以由此在渲染管线中以最优方式剔除那些看不到的面。你可以改掉这种默认的行为，但是那通常是自找麻烦，所以这里我们不再深入讨论。
回到顶点定义，一个方形不是一个三角形而是两个三角形，因此定义方形实际需要的是6个顶点而不是4个（这种低效的方式下次我们再解决）：

我们默认的OpenGL坐标系所有轴都是从-1到1，这与我们整个屏幕是相对应的，像这样：

我们会用三个数字定义顶点，每坐标轴一个数字(X, Y, Z)。实际上OpenGL用的是4个数字，(X, Y, Z, W)。先不管W，把它设成1。数字是浮点型，在将它们用在OpenGL方法前，需要在bytebuffer（或者FloatBuffer）里交换它们。

// OpenGL expects vertices to be defined counter clockwise by defaultfloat[] vertices = {        // Left bottom triangle        -0.5f, 0.5f, 0f,        -0.5f, -0.5f, 0f,        0.5f, -0.5f, 0f,        // Right top triangle        0.5f, -0.5f, 0f,        0.5f, 0.5f, 0f,        -0.5f, 0.5f, 0f};// Sending data to OpenGL requires the usage of (flipped) byte buffersFloatBuffer verticesBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(vertices.length);verticesBuffer.put(vertices);verticesBuffer.flip();vertexCount = 6;

需要记录顶点数目，因此我们需要让OpenGL稍候用glDrawArrays画图时知道有多少个顶点需要画。
现在我们的顶点是可用格式，可以开始定义VAO和VBO了。在VBO里放位置数据，在VAO里把VBO放在属性列表的0位置上。连接VBO和VAO的属性列表很容易（当不需要使用交叉数据的时候）。只需要用glVertextAttribPointer即可，它的参数如下：

• 属性列表序号（在本例中，就是0）
• 一个数据定义里含了几个值（在本例中，3个浮点数算是一个位置数据定义）
• 值的数据类型（在本例中，是浮点数）
• 步进和偏移量（暂时还不需要用，在交叉数据里才用）

用glBufferData将数据放入VBO中，这方法的参数如下：

• 类型（我们用的是GL_ARRAY_BUFFER， 默认就是这个）
• 缓冲区（我们的那个带有顶点数据的FloatBuffer）
• 用途（我们的顶点不动也不变，所以就用简单的GL_STATIC_DRAW）

别忘了解绑我们的对象，因为不需要再操作它们了。综合以上所有步骤，代码如下：

// Create a new Vertex Array Object in memory and select it (bind)// A VAO can have up to 16 attributes (VBO's) assigned to it by defaultvaoId = GL30.glGenVertexArrays();GL30.glBindVertexArray(vaoId);// Create a new Vertex Buffer Object in memory and select it (bind)// A VBO is a collection of Vectors which in this case resemble the location of each vertex.vboId = GL15.glGenBuffers();GL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, vboId);GL15.glBufferData(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, verticesBuffer, GL15.GL_STATIC_DRAW);// Put the VBO in the attributes list at index 0GL20.glVertexAttribPointer(0, 3, GL11.GL_FLOAT, false, 0, 0);// Deselect (bind to 0) the VBOGL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, 0);// Deselect (bind to 0) the VAOGL30.glBindVertexArray(0);

vaoID和vboId（还有vertexCount）是全局定义的整数值。

Rendering with glDrawArrays 用glDrawArrays渲染

为了实际画出方形，前面提过，用glDrawArrays方法，它的参数：

• 怎样画顶点（我们用简单的GL_TRIANGLES）
• 第一个序号（我们从头开始，就是0）
• 顶点数目（这值我们存在vertextCount变量里）

OpenGL还必须有VAO（连着VBO的那一个）激活在内存中，因此必须在画前绑定好它们。VBO已经和VAO属性列表0号位连好了，因此只需要启用此列表。当画完后，我们要解绑并禁用一切。渲染代码如下：

GL11.glClear(GL11.GL_COLOR_BUFFER_BIT);// Bind to the VAO that has all the information about the quad verticesGL30.glBindVertexArray(vaoId);GL20.glEnableVertexAttribArray(0);// Draw the verticesGL11.glDrawArrays(GL11.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);// Put everything back to default (deselect)GL20.glDisableVertexAttribArray(0);GL30.glBindVertexArray(0);

Cleaning up our memory 清除内存

最后，退出程序之前，需要做内存管理：

// Disable the VBO index from the VAO attributes listGL20.glDisableVertexAttribArray(0);// Delete the VBOGL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, 0);GL15.glDeleteBuffers(vboId);// Delete the VAOGL30.glBindVertexArray(0);GL30.glDeleteVertexArrays(vaoId);

The result 结果

最后画出我们的方形：

Complete source code 完整代码

import java.nio.FloatBuffer;import org.lwjgl.BufferUtils;import org.lwjgl.LWJGLException;import org.lwjgl.opengl.ContextAttribs;import org.lwjgl.opengl.Display;import org.lwjgl.opengl.DisplayMode;import org.lwjgl.opengl.GL11;import org.lwjgl.opengl.GL15;import org.lwjgl.opengl.GL20;import org.lwjgl.opengl.GL30;import org.lwjgl.opengl.PixelFormat;import org.lwjgl.util.glu.GLU;public class TheQuadExampleDrawArrays {    // Entry point for the application    public static void main(String[] args) {        new TheQuadExampleDrawArrays();    }    // Setup variables    private final String WINDOW_TITLE = "The Quad: glDrawArrays";    private final int WIDTH = 320;    private final int HEIGHT = 240;    // Quad variables    private int vaoId = 0;    private int vboId = 0;    private int vertexCount = 0;    public TheQuadExampleDrawArrays() {        // Initialize OpenGL (Display)        this.setupOpenGL();        this.setupQuad();        while (!Display.isCloseRequested()) {            // Do a single loop (logic/render)            this.loopCycle();            // Force a maximum FPS of about 60            Display.sync(60);            // Let the CPU synchronize with the GPU if GPU is tagging behind            Display.update();        }        // Destroy OpenGL (Display)        this.destroyOpenGL();    }    public void setupOpenGL() {        // Setup an OpenGL context with API version 3.2        try {            PixelFormat pixelFormat = new PixelFormat();            ContextAttribs contextAtrributes = new ContextAttribs(3, 2)                .withForwardCompatible(true)                .withProfileCore(true);            Display.setDisplayMode(new DisplayMode(WIDTH, HEIGHT));            Display.setTitle(WINDOW_TITLE);            Display.create(pixelFormat, contextAtrributes);            GL11.glViewport(0, 0, WIDTH, HEIGHT);        } catch (LWJGLException e) {            e.printStackTrace();            System.exit(-1);        }        // Setup an XNA like background color        GL11.glClearColor(0.4f, 0.6f, 0.9f, 0f);        // Map the internal OpenGL coordinate system to the entire screen        GL11.glViewport(0, 0, WIDTH, HEIGHT);        this.exitOnGLError("Error in setupOpenGL");    }    public void setupQuad() {              // OpenGL expects vertices to be defined counter clockwise by default        float[] vertices = {                // Left bottom triangle                -0.5f, 0.5f, 0f,                -0.5f, -0.5f, 0f,                0.5f, -0.5f, 0f,                // Right top triangle                0.5f, -0.5f, 0f,                0.5f, 0.5f, 0f,                -0.5f, 0.5f, 0f        };        // Sending data to OpenGL requires the usage of (flipped) byte buffers        FloatBuffer verticesBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(vertices.length);        verticesBuffer.put(vertices);        verticesBuffer.flip();        vertexCount = 6;        // Create a new Vertex Array Object in memory and select it (bind)        // A VAO can have up to 16 attributes (VBO's) assigned to it by default        vaoId = GL30.glGenVertexArrays();        GL30.glBindVertexArray(vaoId);        // Create a new Vertex Buffer Object in memory and select it (bind)        // A VBO is a collection of Vectors which in this case resemble the location of each vertex.        vboId = GL15.glGenBuffers();        GL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, vboId);        GL15.glBufferData(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, verticesBuffer, GL15.GL_STATIC_DRAW);        // Put the VBO in the attributes list at index 0        GL20.glVertexAttribPointer(0, 3, GL11.GL_FLOAT, false, 0, 0);        // Deselect (bind to 0) the VBO        GL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, 0);        // Deselect (bind to 0) the VAO        GL30.glBindVertexArray(0);        this.exitOnGLError("Error in setupQuad");    }    public void loopCycle() {        GL11.glClear(GL11.GL_COLOR_BUFFER_BIT);        // Bind to the VAO that has all the information about the quad vertices        GL30.glBindVertexArray(vaoId);        GL20.glEnableVertexAttribArray(0);        // Draw the vertices        GL11.glDrawArrays(GL11.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);        // Put everything back to default (deselect)        GL20.glDisableVertexAttribArray(0);        GL30.glBindVertexArray(0);        this.exitOnGLError("Error in loopCycle");    }    public void destroyOpenGL() {              // Disable the VBO index from the VAO attributes list        GL20.glDisableVertexAttribArray(0);        // Delete the VBO        GL15.glBindBuffer(GL15.GL_ARRAY_BUFFER, 0);        GL15.glDeleteBuffers(vboId);        // Delete the VAO        GL30.glBindVertexArray(0);        GL30.glDeleteVertexArrays(vaoId);        Display.destroy();    }    public void exitOnGLError(String errorMessage) {        int errorValue = GL11.glGetError();        if (errorValue != GL11.GL_NO_ERROR) {            String errorString = GLU.gluErrorString(errorValue);            System.err.println("ERROR - " + errorMessage + ": " + errorString);            if (Display.isCreated()) Display.destroy();            System.exit(-1);        }    }}

Credit

Mathias Verboven (moci)