OpenGL — GLFW — 颜色

OpenGL — GLFW — 颜色

参考教程：https://learnopengl-cn.readthedocs.io/zh/latest/02%20Lighting/01%20Colors/

既然，网络上已经有现成的教程了，我为什么还有在写一遍教程呢？
这个教程不是给大家写的，而是给我自己写的，算是我的学习笔记吧。我将编程序的重点提起出来，并将我的经验和遇到的问题记下来，为日后的我做参考用的。知识会随着时间的流过，而慢慢的被遗忘，当日后有一个项目要用到OpenGL的知识时，那个时候的我可能已经将当初学到的OpenGL忘记的擦不多了，这个时候，我就需要过去的我来帮助我，可以这样理解，跨越时空的两个我在完成一个项目！不错，这就是记笔记的作用。

给模型上颜色，两个步骤：

1. 编写片段着色器
2. 在主程序中给片段着色器赋值
3. 在主主函数中，使用片段着色器

你可能会问，颜色有什么好讲的？我想说：你问对了，真的没有什么好讲的。就是定义一个变量：

glm::vec3 color(1.0f, 0.5f, 0.31f);   // 珊瑚红(Coral)

编写程序步骤

第1步：

程序

先顶点着色器程序，就用个精简版的程序：（顶点着色器(Vertex Shader)文件名为：color.vs）

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 position;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(position, 1.0f);
}

解释

layout (location = 0) in vec3 position;

得到CPP程序中是ID是0的数据，将ID为0的数据的物理意义定义为顶点位置

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

这些变量是需要在CPP程序中等待赋值的。
归根结底，这三个变量都是4*4的矩阵，都是作用于模型的每一个顶点的。
但是他们代表着不同的物理意义：

model	模型自身的姿态矩阵。姿态：旋转和平移组成。
view	摄像机姿态矩阵。
projection	透视矩阵。

void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(position, 1.0f);
}

gl_Position是GLSL（OpenGL Shading Language）着色语言中的一个内置变量，即输出的顶点位置。

总结：这个顶点着色器的作用就是：更新顶点的位置。

第2步：

程序

编写片段着色器：（片段着色器（Fragment shader）文件命名为：color.frag）

#version 330 core
out vec4 color;

uniform vec3 objectColor;
uniform vec3 lightColor;

void main()
{
    color = vec4(lightColor * objectColor, 1.0f);
}

讲解

out vec4 color;

输出的color变量。

uniform vec3 objectColor;
uniform vec3 lightColor;

这两个值在CPP程序中被赋值，分别表示物体色 和 光源颜色。

void main()
{
    color = vec4(lightColor * objectColor, 1.0f);
}

将光源颜色与物体颜色相乘，即两个向量相乘，得到最终的颜色。因为定义的color是4维向量，objectColor和lightColor是3维向量。所以这里给color赋值的时候要这样做color = vec4(vec3, 1.0f);

总结： 这个片段着色器做的事情：更新物体颜色。

第3步

编写CPP程序模板

#include <iostream>
#include <cmath>

// GLEW
#define GLEW_STATIC
#include <GL/glew.h>

// GLFW
#include <GLFW/glfw3.h>

// Other Libs
#include <SOIL.h>
// GLM Mathematics
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>

// Other includes
#include <learnopenglshader.h>
#include <learnopenglcamera.h>
#include <learnopenglmodel.h>

// Function prototypes
void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mode);
void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos);
void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset);
void do_movement();

// Window dimensions
const GLuint WIDTH = 800, HEIGHT = 800;

// Camera
Camera  camera(glm::vec3(0.0f, 0.0f, 3.0f));
GLfloat lastX  =  WIDTH  / 2.0;
GLfloat lastY  =  HEIGHT / 2.0;
bool    keys[1024];

// Deltatime
GLfloat deltaTime = 0.0f;   // Time between current frame and last frame
GLfloat lastFrame = 0.0f;   // Time of last frame

// The MAIN function, from here we start the application and run the game loop
int main()
{
    // Init GLFW
    glfwInit();
    // Set all the required options for GLFW
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GL_FALSE);

    // Create a GLFWwindow object that we can use for GLFW's functions
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "AoboSir OpenGL", nullptr, nullptr);
    glfwMakeContextCurrent(window);

    // Set the required callback functions
    glfwSetKeyCallback(window, key_callback);
    glfwSetCursorPosCallback(window, mouse_callback);
    glfwSetScrollCallback(window, scroll_callback);

    // GLFW Options
    glfwSetInputMode(window, GLFW_CURSOR, GLFW_CURSOR_DISABLED);

    // Set this to true so GLEW knows to use a modern approach to retrieving function pointers and extensions
    glewExperimental = GL_TRUE;
    // Initialize GLEW to setup the OpenGL Function pointers
    glewInit();

    // Define the viewport dimensions
    glViewport(0, 0, WIDTH, HEIGHT);

    // OpenGL options
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    //定义着色器类对象

    //定义模型类对象

    // Game loop
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        // Calculate deltatime of current frame
        GLfloat currentFrame = glfwGetTime();
        deltaTime = currentFrame - lastFrame;
        lastFrame = currentFrame;

        // Check if any events have been activiated (key pressed, mouse moved etc.) and call corresponding response functions
        glfwPollEvents();
        do_movement();

        // Clear the colorbuffer
        //glClearColor(0.1f, 0.1f, 0.1f, 1.0f);
        glClearColor(0.41f, 0.41f, 0.41f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

        //给着色器进行赋值

        //让模型使用这个着色器对象，显示模型

        // Swap the screen buffers
        glfwSwapBuffers(window);
    }

    // Terminate GLFW, clearing any resources allocated by GLFW.
    glfwTerminate();
    return 0;
}

// Is called whenever a key is pressed/released via GLFW
void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mode)
{
    if (key == GLFW_KEY_ESCAPE && action == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, GL_TRUE);
    if (key >= 0 && key < 1024)
    {
        if (action == GLFW_PRESS)
            keys[key] = true;
        else if (action == GLFW_RELEASE)
            keys[key] = false;
    }
}

void do_movement()
{
    // Camera controls
    if (keys[GLFW_KEY_W])
        camera.ProcessKeyboard(FORWARD, deltaTime);
    if (keys[GLFW_KEY_S])
        camera.ProcessKeyboard(BACKWARD, deltaTime);
    if (keys[GLFW_KEY_A])
        camera.ProcessKeyboard(LEFT, deltaTime);
    if (keys[GLFW_KEY_D])
        camera.ProcessKeyboard(RIGHT, deltaTime);
}

bool firstMouse = true;
void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos)
{
    if(glfwGetMouseButton(window,GLFW_MOUSE_BUTTON_LEFT )){
        if (firstMouse)
        {
            lastX = xpos;
            lastY = ypos;
            firstMouse = false;
        }

        GLfloat xoffset = xpos - lastX;
        GLfloat yoffset = ypos - lastY;  // Reversed since y-coordinates go from bottom to left

        lastX = xpos;
        lastY = ypos;

        camera.ProcessMouseMovement(glm::radians(xoffset), glm::radians(yoffset));
    } else {
        firstMouse = true;
    }
}

void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset)
{
    camera.ProcessMouseScroll(glm::radians(yoffset) );
}

注意：
1. glm::radians(angle)这个函数是将输入的角度转换为弧度。
2. glfwGetMouseButton(window,GLFW_MOUSE_BUTTON_LEFT ) 函数，如果鼠标左键按下，函数会返回非零数据；如果鼠标左键没有被按下，函数会返回0.

第4步

定义着色器对象和模型对象，给着色器对象赋值，并让模型对象使用着色器对象，显示模型。

定义着色器对象和模型对象

    //定义着色器类对象
    // Build and compile our shader program
    Shader lightingShader("shader/color.vs", "shader/color.frag");
    Shader lampShader("shader/lamp.vs", "shader/lamp.frag");

    //定义模型类对象
    Model ourModel("meshes/TexMesh.obj");
    Model lampModel("meshes/Light_Bulb.obj");

给着色器进行赋值

        //给着色器进行赋值
        // Use cooresponding shader when setting uniforms/drawing objects
        lightingShader.Use();
        GLint objectColorLoc = glGetUniformLocation(lightingShader.Program, "objectColor");
        GLint lightColorLoc  = glGetUniformLocation(lightingShader.Program, "lightColor");
        glUniform3f(objectColorLoc, 1.0f, 0.5f, 0.31f);
        glUniform3f(lightColorLoc,  1.0f, 1.0f, 1.0f);

        // Create camera transformations
        glm::mat4 view;
        view = camera.GetViewMatrix();
        glm::mat4 projection = glm::perspective(camera.Zoom, (GLfloat)WIDTH / (GLfloat)HEIGHT, 0.1f, 100.0f);
        // Get the uniform locations
        GLint modelLoc = glGetUniformLocation(lightingShader.Program, "model");
        GLint viewLoc  = glGetUniformLocation(lightingShader.Program,  "view");
        GLint projLoc  = glGetUniformLocation(lightingShader.Program,  "projection");
        // Pass the matrices to the shader
        glUniformMatrix4fv(viewLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(view));
        glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(projection));

        // Draw the loaded model
        glm::mat4 model;
        model = glm::scale(model, glm::vec3(0.2f, 0.2f, 0.2f)); // It's a bit too big for our scene, so scale it down
        glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(lightingShader.Program, "model"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));

让模型使用这个着色器对象，显示模型

        //让模型使用这个着色器对象，显示模型
        ourModel.Draw(lightingShader);

大功告成，第6步，运行程序

（这其实是以一张倒人脸的背面，你现在看到的是一片珊瑚红色，是因为在我们的这个着色器是最简单的着色器，并且我们没有使用模型的点的法线向量，所以没有阴影的效果。）

我们继续学习下一课。

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参考网站：
http://www.cnblogs.com/zhanglitong/p/3209282.html
http://www.glfw.org/docs/latest/group__input.html#gac1473feacb5996c01a7a5a33b5066704
http://learnopengl.com/code_viewer.php?code=model_loading/model_diffuse
下载一个灯泡模型：http://tf3dm.com/3d-model/light-bulb-simple-studio-9032.html