3D Computer Grapihcs Using OpenGL - 20 结合Buffer

在上一节的案例中，我们使用了四个Buffer Object，立方体的VertexBuffer，立方体的索引Buffer，四面体的VertexBuffer，四面体的索引Buffer。

我们这节尝试把两个图形的Vertex Buffer结合，两个图形的索引Buffer结合，形成两个Buffer,让程序更加简化。

先看最终代码： MyGlWindow.cpp:

 #include <gl\glew.h>
 #include "MyGlWindow.h"
 #include <iostream>
 #include <fstream>
 #include <glm\gtc\matrix_transform.hpp>
 #include <glm\gtx\transform.hpp>
 #include <ShapeGenerator.h>
 #include <Qt3DInput\qmouseevent.h>
 #include <Qt3DInput\qkeyevent.h>

 GLuint programID;

 GLuint VertexBufferID;
 GLuint IndexBufferID;

 GLuint cubeVertexArrayObjectID;
 //立方体的索引数组长度
 GLuint cubeNumIndices;

 GLuint tetraVertexArrayObjectID;
 //四面体的索引数组长度
 GLuint tetraNumIndices;

 GLuint tetraIndexByteOffset;

 GLuint fullTransformUniformLocation;

 void MyGlWindow::sendDataToOpenGL()
 {
     //创建Cube
     ShapeData cube = ShapeGenerator::makeCube();
     //创建四面体
     ShapeData tetra = ShapeGenerator::makeTetrahedron();

     //创建和设置VertexBuffer
     glGenBuffers(, &VertexBufferID);
     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VertexBufferID);
     glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, cube.vertexBufferSize() + tetra.vertexBufferSize(),, GL_STATIC_DRAW);
     glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, , cube.vertexBufferSize(), cube.vertices);
     glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, cube.vertexBufferSize(), tetra.vertexBufferSize(), tetra.vertices);

     //创建和设置IndexBuffer
     glGenBuffers(, &IndexBufferID);
     glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, IndexBufferID);
     glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, cube.indexBufferSize() + tetra.indexBufferSize() , , GL_STATIC_DRAW);
     glBufferSubData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, , cube.indexBufferSize(), cube.indices);
     glBufferSubData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, cube.indexBufferSize(), tetra.indexBufferSize(), tetra.indices);

     cubeNumIndices = cube.numIndices;
     tetraNumIndices = tetra.numIndices;

     //设置绘制Cube的VAO
     //生成VAO
     glGenVertexArrays(, &cubeVertexArrayObjectID);
     //绑定VAO，后续的一系列状态和设置都会存储在这个VAO里。
     glBindVertexArray(cubeVertexArrayObjectID);
     //开启通道1（位置）
     glEnableVertexAttribArray();
     //开启通道2（颜色）
     glEnableVertexAttribArray();
     //绑定顶点数据ID到绑定点
     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VertexBufferID);
     //设置通道1如何获取数据
     glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * , );
     //设置通道2如何获取数据
     glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * , (void*)(sizeof(float) * ));
     //绑定索引数据ID到绑定点
     glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, IndexBufferID);

     //设置绘制四面体的VAO
     glGenVertexArrays(, &tetraVertexArrayObjectID);
     glBindVertexArray(tetraVertexArrayObjectID);
     //开启通道1（位置）
     glEnableVertexAttribArray();
     //开启通道2（颜色）
     glEnableVertexAttribArray();
     //绑定顶点数据ID到绑定点
     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VertexBufferID);
     //设置通道1如何获取数据
     glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * , (void*)(cube.vertexBufferSize()));
     //设置通道2如何获取数据
     glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * , (void*)(cube.vertexBufferSize() +sizeof(float) * ));
     //绑定索引数据ID到绑定点
     glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, IndexBufferID);

     tetraIndexByteOffset = cube.indexBufferSize();

     cube.cleanUp();
     tetra.cleanUp();
 }

 void MyGlWindow::installShaders()
 {
     //...
 }

 void MyGlWindow::initializeGL()
 {
     glewInit();
     glEnable(GL_DEPTH_TEST);
     sendDataToOpenGL();
     installShaders();
 }

 void MyGlWindow::paintGL()
 {
     glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glViewport(, , width(), height());

     //绑定cube的VAO，下面绘制的都是立方体--------------------------------------
     glBindVertexArray(cubeVertexArrayObjectID);

     glm::mat4 fullTransformMatrix;
     glm::mat4 viewToProjectionMatrix = glm::perspective(30.0f, ((float)width()) / height(), 0.1f, 10.0f);
     glm::mat4 worldToViewMatrix = camera.getWorldToViewMatrix();
     glm::mat4 worldToProjectionMatrix = viewToProjectionMatrix * worldToViewMatrix;

     //绘制Cube1
     glm::mat4 cube1ModelToWorldMatrix =
         glm::translate(glm::vec3(-1.0f, 0.0f, -3.0f))*
         glm::rotate(36.0f, glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));

     fullTransformMatrix = worldToProjectionMatrix * cube1ModelToWorldMatrix;
     glUniformMatrix4fv(fullTransformUniformLocation, , GL_FALSE, &fullTransformMatrix[][]);
     glDrawElements(GL_TRIANGLES, cubeNumIndices, GL_UNSIGNED_SHORT, );

     //绘制Cube2
     glm::mat4 cube2ModelToWorldMatrix =
         glm::translate(glm::vec3(1.0f, 0.0f, -3.75f))*
         glm::rotate(36.0f, glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
     fullTransformMatrix = worldToProjectionMatrix * cube2ModelToWorldMatrix;
     glUniformMatrix4fv(fullTransformUniformLocation, , GL_FALSE, &fullTransformMatrix[][]);
     glDrawElements(GL_TRIANGLES, cubeNumIndices, GL_UNSIGNED_SHORT, );

     //绑定Tetra的VAO，下面绘制的都是四面体--------------------------------------
     glBindVertexArray(tetraVertexArrayObjectID);

     //绘制Tetra1
     glm::mat4 tetra1ModelToWorldMatrix =
         glm::translate(glm::vec3(1.0f, -2.0f, -3.75f))*
         glm::rotate(36.0f, glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
     fullTransformMatrix = worldToProjectionMatrix * tetra1ModelToWorldMatrix;
     glUniformMatrix4fv(fullTransformUniformLocation, , GL_FALSE, &fullTransformMatrix[][]);
     glDrawElements(GL_TRIANGLES, tetraNumIndices, GL_UNSIGNED_SHORT, (void*)tetraIndexByteOffset);

     glm::mat4 tetra2ModelToWorldMatrix =
         glm::translate(glm::vec3(-3.0f, -2.0f, -3.75f))*
         glm::rotate(36.0f, glm::vec3(1.0f, 1.0f, 0.0f));
     fullTransformMatrix = worldToProjectionMatrix * tetra2ModelToWorldMatrix;
     glUniformMatrix4fv(fullTransformUniformLocation, , GL_FALSE, &fullTransformMatrix[][]);
     glDrawElements(GL_TRIANGLES, tetraNumIndices, GL_UNSIGNED_SHORT, (void*)tetraIndexByteOffset);
 }

 std::string MyGlWindow::ReadShaderCode(const char* fileName)
 {
     //...
 }

 void MyGlWindow::mouseMoveEvent(QMouseEvent * e)
 {
     //...
 }

 void MyGlWindow::keyPressEvent(QKeyEvent * e)
 {
     //...
 }

注意：为了方便起见，我们把原先setupVertexArray函数的内容全部移动到sendDataToOpenGL函数中了。

下面详解改动的过程：

• 首先合并了两个顶点数组和两个索引数组, cubeVertexBufferID + tetraVertexBufferID -> VertexBufferID， cubeIndexBufferID + tetraIndexBufferID -> IndexBufferID。
• 在sendDataToOpenGL()函数的一开始，我们先定义好两个图形。
• 合并了顶点数组和索引数组以后，在初始化时候就要初始化足够的长度，在41行我们指定VertexBuffer的长度为： cube.vertexBufferSize() + tetra.vertexBufferSize()，正好容纳两个顶点数组，而数组内容暂时为空（第三个参数为0）。
• 然后使用两个glBufferSubData函数分块给顶点数组填充内容，42,43行分别给VertexBuffer的第一部分和第二部分填充了数据，注意第二个和第三个参数，分别指定了开始的偏移值和数组的长度。这也是为什么42行的第二个参数为0，而43行的第二个参数为cube.vertexBuffer()的原因。
• 顶点数组设定好以后，下面就设定索引数组(46-50)，其设定方法和顶点数组类似，就不赘述了。
• 我们把sendDataToOpenGL函数和setupVertexArray函数合并，并且把cube.cleanUp()和tetra.cleanUp()放在了最后，原因是后面还需要使用到cube对象的相关属性
• 58-91行中只改动了87和89行的最后一个参数。这里的改动主要是针对VertexBuffer的，因为VertexBuffer发生了变化，所以四面体的位置和颜色信息在数组中都要往后整体偏移cube.vertexBufferSize()个位置。
• 93行我们定义了一个tetraIndexByteOffset成员，用来记录立方体的索引Buffer的长度（绘制的时候要用）
• 在绘制函数中，内容同样基本没变，只是改变了151行和158行的最后一个参数，这里是针对IndexBuffer的，因为glDrawElements()函数的最后一个参数是说明索引Buffer数组的偏移值的（顶点Buffer在前面已经用glVertexAttribPointer函数设置过了），因此，在绘制四面体时候需要向后偏移上一步我们记录的tetraIndexByteOffset个单位。绘制立方体则不需要偏移，因为它们仍处在数组的开头。

修改完成后，运行，结果和上节一样，但是逻辑上我们已经把四个数组简化成2个数组了。

PS：我们在这里需要对之前的代码加个“补丁”，我们之前创建的Buffers都没有删除，这会造成内存泄露，所以我们给MyGlWindow类加一个析构函数.

 MyGlWindow::~MyGlWindow()
 {
     glDeleteBuffers(, &VertexBufferID);
     glDeleteBuffers(, &IndexBufferID);
     glUseProgram();
     glDeleteProgram(programID);
 }

把之前的VertexBuffer，IndexBuffer都删除掉。另外也要删除掉Program，但是主要在删除Program 之前需要glUseProgram(0)。