自学OpenGL(五)-你好窗口

前言

在上一篇博客中我们搭建好了OpenGL开发环境,这一篇博客我们将前一章的基础之上完成第一个OpenGL程序“你好窗口”。

初始化环境

接下来我们创建main函数,在这个函数中我们将会实例化GLFW窗口:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    std::cout << "Hello, World!\n";
    glfwInit();
    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);

首先,我们在main函数中调用glfwInit函数来初始化GLFW,然后我们可以使用glfwWindowHint函数来配置GLFW。glfwWindowHint函数的第一个参数代表选项的名称,我们可以从很多以GLFW_开头的枚举值中选择;第二个参数接受一个整型,用来设置这个选项的值。该函数的所有的选项以及对应的值都可以在 GLFW’s window handling 这篇文档中找到。如果你现在编译你的cpp文件会得到大量的 undefined reference (未定义的引用)错误,也就是说你并未顺利地链接GLFW库。

接下来我们创建一个窗口对象,这个窗口对象存放了所有和窗口相关的数据,而且会被GLFW的其他函数频繁地用到。

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
if (window == NULL)
{
    std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
    glfwTerminate();
    return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);

glfwCreateWindow函数需要窗口的宽和高作为它的前两个参数。第三个参数表示这个窗口的名称(标题),这里我们使用"LearnOpenGL",当然你也可以使用你喜欢的名称。最后两个参数我们暂时忽略。这个函数将会返回一个GLFWwindow对象,我们会在其它的GLFW操作中使用到。创建完窗口我们就可以通知GLFW将我们窗口的上下文设置为当前线程的主上下文了。

GLEW

GLEW 是OpenGL 基础功能和扩展库的封装库,在我们使用OpenGL任何函数之前,需要初始化GLEW:

    // 将此设置为true,这样GLEW就知道使用一种现代方法来检索函数指针和扩展
    glewExperimental = GL_TRUE;

    // 初始化GLEW以设置OpenGL函数指针
    if (glewInit() != GLEW_OK) {
        std::cout << "Failed to initialize GLEW" << std::endl;
        return -1;
    }

我们给 GLEW 传入了用来加载系统相关的OpenGL函数指针地址的函数。GLFW给我们的是glfwGetProcAddress,它根据我们编译的系统定义了正确的函数。

视口

在我们开始渲染之前还有一件重要的事情要做,我们必须告诉OpenGL渲染窗口的尺寸大小,即视口(Viewport),这样OpenGL才只能知道怎样根据窗口大小显示数据和坐标。我们可以通过调用glViewport函数来设置窗口的维度(Dimension):

glViewport(0, 0, 800, 600);

glViewport函数前两个参数控制窗口左下角的位置。第三个和第四个参数控制渲染窗口的宽度和高度(像素)。

我们实际上也可以将视口的维度设置为比GLFW的维度小,这样子之后所有的OpenGL渲染将会在一个更小的窗口中显示,这样子的话我们也可以将一些其它元素显示在OpenGL视口之外。

然而,当用户改变窗口的大小的时候,视口也应该被调整。我们可以对窗口注册一个回调函数(Callback Function),它会在每次窗口大小被调整的时候被调用。这个回调函数的原型如下:

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height) {
    glViewport(0, 0, width, height);
}

这个帧缓冲大小函数需要一个GLFWwindow作为它的第一个参数,以及两个整数表示窗口的新维度。每当窗口改变大小,GLFW会调用这个函数并填充相应的参数供你处理。

我们还需要注册这个函数,告诉GLFW我们希望每当窗口调整大小的时候调用这个函数:

glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

当窗口被第一次显示的时候framebuffer_size_callback也会被调用。对于视网膜(Retina)显示屏,width和height都会明显比原输入值更高一点。

我们还可以将我们的函数注册到其它很多的回调函数中。比如说,我们可以创建一个回调函数来处理手柄输入变化,处理错误消息等。我们会在创建窗口之后,渲染循环初始化之前注册这些回调函数。

循环渲染引擎

我们可不希望只绘制一个图像之后我们的应用程序就立即退出并关闭窗口。我们希望程序在我们主动关闭它之前不断绘制图像并能够接受用户输入。因此,我们需要在程序中添加一个while循环,我们可以把它称之为渲染循环(Render Loop),它能在我们让GLFW退出前一直保持运行。下面几行的代码就实现了一个简单的渲染循环:

while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();    
}

  • glfwWindowShouldClose 函数在我们每次循环的开始前检查一次GLFW是否被要求退出,如果是的话该函数返回true然后渲染循环便结束了,之后为我们就可以关闭应用程序了。
  • glfwPollEvents 函数检查有没有触发什么事件(比如键盘输入、鼠标移动等)、更新窗口状态,并调用对应的回调函数(可以通过回调方法手动设置)。
  • glfwSwapBuffers函数会交换颜色缓冲(它是一个储存着GLFW窗口每一个像素颜色值的大缓冲),它在这一迭代中被用来绘制,并且将会作为输出显示在屏幕上。

最后一件事

当渲染循环结束后我们需要正确释放/删除之前的分配的所有资源。我们可以在main函数的最后调用glfwTerminate函数来完成。

glfwTerminate();
return 0;

这样便能清理所有的资源并正确地退出应用程序。现在你可以尝试编译并运行你的应用程序了,如果没做错的话,你将会看到如下的输出:


hellowindow.png

如果你看见了一个非常无聊的黑色窗口,那么就对了!如果你没得到正确的结果,或者你不知道怎么把所有东西放到一起,可以下载本文底部的源码。

如果程序编译有问题,请先检查连接器选项是否正确,IDE中是否导入了正确的目录(前面教程解释过)。并且请确认你的代码是否正确,直接对照上面提供的源代码就行了。如果还是有问题,欢迎评论,我或者其他人可能会帮助你的。

输入

我们同样也希望能够在GLFW中实现一些输入控制,这可以通过使用GLFW的几个输入函数来完成。我们将会使用GLFW的glfwGetKey函数,它需要一个窗口以及一个按键作为输入。这个函数将会返回这个按键是否正在被按下。我们将创建一个processInput函数来让所有的输入代码保持整洁。

void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}

这里我们检查用户是否按下了返回键(Esc)(如果没有按下,glfwGetKey将会返回GLFW_RELEASE。如果用户的确按下了返回键,我们将通过glfwSetwindowShouldClose使用把WindowShouldClose属性设置为 true的方法关闭GLFW。下一次while循环的条件检测将会失败,程序将会关闭。

我们接下来在渲染循环的每一个迭代中调用processInput:

while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
    processInput(window);

    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}

这就给我们一个非常简单的方式来检测特定的键是否被按下,并在每一帧做出处理。

渲染

我们要把所有的渲染(Rendering)操作放到渲染循环中,因为我们想让这些渲染指令在每次渲染循环迭代的时候都能被执行。代码将会是这样的:

    // 函数在我们每次循环的开始前检查一次GLFW是否被要求退出,如果是的话该函数返回true然后渲染循环便结束了,之后为我们就可以关闭应用程序了。
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        // 这就给我们一个非常简单的方式来检测特定的键是否被按下,并在每一帧做出处理。
        processInput(window);
        // 在每个新的渲染迭代开始的时候我们总是希望清屏,否则我们仍能看见上一次迭代的渲染结果
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        // 我们可以通过调用glClear函数来清空屏幕的颜色缓冲,它接受一个缓冲位(Buffer Bit)来指定要清空的缓冲,可能的缓冲位有GL_COLOR_BUFFER_BIT,GL_DEPTH_BUFFER_BIT和GL_STENCIL_BUFFER_BIT。由于现在我们只关心颜色值,所以我们只清空颜色缓冲。
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // 函数会交换颜色缓冲(它是一个储存着GLFW窗口每一个像素颜色值的大缓冲),它在这一迭代中被用来绘制,并且将会作为输出显示在屏幕上。
        glfwSwapBuffers(window);
        // 函数检查有没有触发什么事件(比如键盘输入、鼠标移动等)、更新窗口状态,并调用对应的回调函数(可以通过回调方法手动设置)。
        glfwPollEvents();
    }

注意,除了glClear之外,我们还调用了glClearColor来设置清空屏幕所用的颜色。当调用glClear函数,清除颜色缓冲之后,整个颜色缓冲都会被填充为glClearColor里所设置的颜色。在这里,我们将屏幕设置为了类似黑板的深蓝绿色。

FileSharing.png

源代码在这里:https://github.com/muxueChen/LearnOpenGL

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