使用VBO在OpenGL中从点向量绘制线条

Question

我有一个简单的OpenGL程序，我正在尝试使用顶点缓冲对象来进行渲染，而不是使用旧的glBegin() - glEnd()。基本上，用户在窗口上单击指定起点，然后按下键生成随后的点，OpenGL将其绘制为一条线。

我已经使用glBegin()和glEnd()实现了这一点，但是使用VBO没有成功。我想知道问题是否在于在初始化VBO之后，我添加了更多的顶点，它没有为其分配内存，因此不会显示它们。

另外，我有点困惑它如何准确地知道要使用顶点结构中的哪些值作为x和y，以及r、g、b的值。我还没有找到一个清晰的例子。

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Math.h>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <GL/glew.h>
#include <GL/glut.h>

struct vertex {
    float x, y, u, v, r, g, b;
};

const int D = 10;   // distance
const int A = 10;   // angle
const int WINDOW_WIDTH = 500, WINDOW_HEIGHT = 500;

std::vector<vertex> vertices;
boolean start = false;
GLuint vboId;

void update_line_point() {
    vertex temp;
    temp.x = vertices.back().x + D * vertices.back().u;
    temp.y = vertices.back().y + D * vertices.back().v;
    temp.u = vertices.back().u;
    temp.v = vertices.back().v;
    vertices.push_back(temp);
}

void update_line_angle() {
    float u_prime, v_prime;
    u_prime = vertices.back().u * cos(A) - vertices.back().v * sin(A);
    v_prime = vertices.back().u * sin(A) + vertices.back().v * cos(A);
    vertices.back().u = u_prime;
    vertices.back().v = v_prime;
}

void initVertexBuffer() {
    glGenBuffers(1, &vboId);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vboId);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex) * vertices.size(), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}

void displayCB() {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluOrtho2D(0, WINDOW_WIDTH, 0, WINDOW_HEIGHT);

    if (start) {
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vboId);
        glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
        glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
        glVertexPointer(2, GL_FLOAT, sizeof(vertex), &vertices[0]);
        glColorPointer(3, GL_FLOAT, sizeof(vertex), &vertices[0]);
        glDrawArrays(GL_LINE_STRIP, 0, vertices.size());
        glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
        glDisableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    }

    /***** this is what I'm trying to achieve
    glColor3f(1, 0, 0);
    glBegin(GL_LINE_STRIP);
    for (std::vector<vertex>::size_type i = 0; i < vertices.size(); i++) {
            glVertex2f(vertices[i].x, vertices[i].y);
    }
    glEnd();
    *****/

    glFlush();
    glutSwapBuffers();
}


void mouseCB(int button, int state, int x, int y) {
    if (state == GLUT_DOWN) {
        vertices.clear();
        vertex temp = {x, WINDOW_HEIGHT - y, 1, 0, 1, 0, 0};  // default red color
        vertices.push_back(temp);
        start = true;
        initVertexBuffer();
    }
    glutPostRedisplay();
}

void keyboardCB(unsigned char key, int x, int y) {
    switch(key) {
    case 'f':
        if (start) {
            update_line_point();
        }
        break;
    case 't':
        if (start) {
            update_line_angle();
        }
        break;
    }

    glutPostRedisplay();
}

void initCallbackFunc() {
    glutDisplayFunc(displayCB);
    glutMouseFunc(mouseCB);
    glutKeyboardFunc(keyboardCB);
}

int main(int argc, char** argv) {
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB|GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT);
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutCreateWindow("Test");
    initCallbackFunc();

    // initialize glew
    GLenum glewInitResult;
    glewExperimental = GL_TRUE;
    glewInitResult = glewInit();
    if (GLEW_OK != glewInitResult) {
        std::cerr << "Error initializing glew." << std::endl;
        return 1;
    }
    glClearColor(1, 1, 1, 0);
    glutMainLoop();

    return 0;
}

- Aaron

Answer 1

一个VBO是位于内存中某处的缓冲区（几乎总在专用GPU内存-VRAM中），具有固定大小。您在glBufferData中指定此大小，并同时给出GL从中复制的指针。这里的关键词是复制。在glBufferData之后对该向量进行的任何操作都不会反映在VBO中。

更改向量后，您应该绑定并执行另一个glBufferData调用。如果VBO已经足够大以处理新数据，则使用glBufferSubData或glMapBuffer可能会获得更好的性能，在像这样的小型应用程序中每次调用glBufferData的性能损失基本上不存在。

另外，为了回答您关于选取x，y等值的其他问题。您的VBO设置的方式是值是交错的。因此，在内存中，您的顶点将如下所示：

+-------------------------------------------------
| x | y | u | v | r | g | b | x | y | u | v | ... 
+-------------------------------------------------

您可以使用glVertexPointer和glColorPointer函数来告诉OpenGL您的顶点和颜色的位置。

• size参数指定每个顶点有多少个元素。在这种情况下，对于顶点而言是2，颜色则是3。
• type参数指定每个元素的类型。在您的情况下，它们都是GL_FLOAT。
• stride参数是从一个顶点开始到下一个顶点开始需要跳过多少字节。在您的交错设置中，这很简单，都是sizeof(vertex)。
• 最后一个参数pointer，在这种情况下实际上不是指向您的向量的指针。当VBO被绑定时，pointer成为VBO中的字节偏移量。对于顶点，这应该是0，因为第一个顶点从VBO的第一个字节开始。对于颜色，这应该是4 * sizeof(float)，因为第一个颜色之前有4个浮点数。

- Robert Rouhani

Answer 2

如果您绑定了一个VBO，那么gl*Pointer()调用中的pointer参数将被解释为从VBO开始的字节偏移量，而不是实际指针。虽然您的使用与顶点数组使用一致。

因此，对于您的vertex结构体，x从字节零开始，r从字节sizeof(float) * 4开始。

另外，您的鼠标回调函数在每次调用时都会重置您的顶点向量，因此您永远无法在任何给定时间拥有多个顶点。它还通过initVertexBuffer()中的glGenBuffers()泄漏了VBO名称。

请尝试这个：

#include <GL/glew.h>
#include <GL/glut.h>
#include <iostream>
#include <vector>

struct vertex 
{
    float x, y;
    float u, v;
    float r, g, b;
};

GLuint vboId;
std::vector<vertex> vertices;
void mouseCB(int button, int state, int x, int y) 
{
    y = glutGet( GLUT_WINDOW_HEIGHT ) - y;
    if (state == GLUT_DOWN) 
    {
        vertex temp = {x, y, 1, 0, 1, 0, 0};  // default red color
        vertices.push_back(temp);
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vboId);
        glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex) * vertices.size(), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW);
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    }
    glutPostRedisplay();
}

void displayCB()
{
    glClearColor(1, 1, 1, 0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    double w = glutGet( GLUT_WINDOW_WIDTH );
    double h = glutGet( GLUT_WINDOW_HEIGHT );
    glOrtho( 0, w, 0, h, -1, 1 );

    glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
    glLoadIdentity();

    if ( vertices.size() > 1 ) 
    {
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vboId);
        glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
        glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
        glVertexPointer(2, GL_FLOAT, sizeof(vertex), (void*)(sizeof( float ) * 0));
        glColorPointer(3, GL_FLOAT, sizeof(vertex), (void*)(sizeof( float ) * 4));
        glDrawArrays(GL_LINE_STRIP, 0, vertices.size());
        glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
        glDisableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    }

    glutSwapBuffers();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB|GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(500, 500);
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutCreateWindow("Test");

    // initialize glew
    glewExperimental = GL_TRUE;
    GLenum glewInitResult = glewInit();
    if (GLEW_OK != glewInitResult) {
        std::cerr << "Error initializing glew." << std::endl;
        return 1;
    }

    glGenBuffers(1, &vboId);

    glutDisplayFunc(displayCB);
    glutMouseFunc(mouseCB);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

- genpfault