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【Qt for Android】OpenGL ES 绘制彩色立方体
阅读量:5268 次
发布时间:2019-06-14

本文共 7430 字,大约阅读时间需要 24 分钟。

Qt 内置对OpenGL ES的支持。选用Qt进行OpenGL ES的开发是很方便的,很多辅助类都已经具备。从Qt 5.0開始添加了一个QWindow类,该类既能够使用OpenGL绘制3D图形,也能够使用QPainter绘制2D传统的GDI+图形。5.0曾经的QGLWidget不推荐再使用。在即将到来(官方时间是今年秋天)Qt 5.4会全然废弃QGLWidget。作为替代将会新增QOpenGLWidget和QOpenGLWindow类来方便OpenGL的编程。

好了废话不多说了。今天我会使用OpenGL ES绘制一个彩色立方体,先在桌面平台编译执行成功后,再针对Android平台编译一次就可以。以下是在Android上的执行效果。基于同一个着色器绘制了四个同样的彩色立方体。

为了使用OpenGL,我从QWindow类和QOpenGLFunctions类派生出了一个OpenGLWindow类。该类声明例如以下:

class OpenGLWindow : public QWindow, protected QOpenGLFunctions{    Q_OBJECTpublic:    explicit OpenGLWindow(QWindow *parent = 0);    ~OpenGLWindow();    virtual void initialize();    virtual void render(QPainter *painter);    virtual void render(double currentTime = 0.0);      // elapsed seconds from program started.protected:    void exposeEvent(QExposeEvent *event);private:    QOpenGLPaintDevice *m_device;    QOpenGLContext *m_context;    QTime   startTime;    GLuint m_program;//    QOpenGLShaderProgram *m_shaderProgram; };
因为继承自QWindow因此能够使用QWindow提供的OpenGL环境,不须要EGL来控制本地窗体显示图形。同一时候因为继承自QOpenGLFunctions,所以在OpenGLWindow类的成员函数中能够直接使用 gl* 风格的原生的OpenGL API。

在Qt中提供了非常多封装好的OpenGL便捷类,如QOpenGLShaderProgram能够非常方便的对着色器程序进行操作,但这样做可能对不熟悉Qt的人不友好,所以这里我不用Qt提供的便捷类,而直接使用原生的C风格的 OpenGL API进行操作。这全然是能够的(这也是我喜欢Qt的原因之中的一个:提供自身类库的同一时候,同意你使用非Qt的类,并提供二者之间的转换。如Qt中的容器类QVector、QMap、QString能够和C++标准库中的对应容器相互转换)。

甚至你能够混合使用Qt的OpenGL类和原生的OpenGL API。

以下看看几个关键的函数。

首先是initialize()负责着色器的创建、编译、链接等操作。并设置背景色。

代码例如以下。当中被凝视的部分是使用Qt自带类库实现同样的功能。

void OpenGLWindow::initialize(){    const char *vertexShaderSrc =            "attribute vec4 a_position; \n"            "uniform mat4 u_mvp; \n"            "varying vec4 v_color; \n"            "void main()               \n"            "{                         \n"            "      v_color = a_position*0.7 + 0.5;  \n"            "      gl_Position = u_mvp * a_position; \n"            "}                              \n";    const char *fragmentShaderSrc =            "varying vec4 v_color; \n"            "void main()                    \n"            "{                              \n"            "   gl_FragColor = v_color; \n"            "}                              \n";    GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSrc, NULL);    glCompileShader(vertexShader);    GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSrc, NULL);    glCompileShader(fragmentShader);    m_program = glCreateProgram();    glAttachShader(m_program, vertexShader);    glAttachShader(m_program, fragmentShader);    glLinkProgram(m_program);//    // add vertex shader(compiled internal)//    m_shaderProgram->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex, vertexShaderSrc);//    // add fragment shader(compiled internal)//    m_shaderProgram->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment, fragmentShaderSrc);//    // link shaders to program//    m_shaderProgram->link();    // set the background clear color.    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);}
再来看看QWindow的QExposeEvent事件,当QWindow须要重绘时会调用该事件的处理函数exposeEvent()。这里我对该事件的处理函数进行了重写。isExposed()用来推断当前窗体是否显示在屏幕上(onScreen or offScreen)。仅仅有显示在屏幕上时才重绘(尽管窗体须要重绘,可是因为没有显示在屏幕上。重绘了也没人看得见,所以加这个推断能够降低不必要的画图操作)。

首先创建OpenGL上下文,然后进行调用对应的初始化函数,这两步仅仅在第一次被运行,以后不会再运行。接下来是该函数的核心部分,调用render()函数在后端缓冲区进行图形渲染,然后交换前端和后端缓冲区,让后端缓冲区图形显示到界面上。

void OpenGLWindow::exposeEvent(QExposeEvent *event){    Q_UNUSED(event)    static bool needInit = true;    // Returns true if this window is exposed in the windowing system.    if (isExposed())    {        if (m_context == nullptr)        {            m_context = new QOpenGLContext(this);            m_context->setFormat(requestedFormat());            m_context->create();        }        m_context->makeCurrent(this);        if (needInit)        {            initializeOpenGLFunctions();            this->initialize();            needInit = false;        }        // calculate elapsed seconds from program started.        double duration = startTime.msecsTo(QTime::currentTime()) / 1000.0;        render(duration);        m_context->swapBuffers(this);    }}
最后看看render()渲染函数,这个也是学习OpenGL的主要部分。

在render()函数的開始部分创建了一个QOpenGLPaintDevice实例,该演示样例用于绘制QPainter的画图操作。这里能够忽略,删掉也能够。

接下来就是定义立方体的顶点位置,以及顶点索引。创建2个顶点缓冲区对象(vertex buffer object),通过glBufferData()函数将立方体的顶点位置和顶点所以放到顶点缓冲区对象中,将顶点位置通过glVertexAttribPointer()传递给顶点着色器。计算model/view/projection。然后将结果通过glUniformMatrix4fv()传递给顶点着色器中的mvp。最后使用glDrawElement()绘制立方体。

立方体每一个点的颜色由其所在的位置决定,所以不同位置的顶点具有不同颜色。

void OpenGLWindow::render(double currentTime){    if (m_device == nullptr)        m_device = new QOpenGLPaintDevice;    m_device->setSize(this->size());    static GLfloat vCubeVertices[] = {        -0.5f,  0.5f,  0.5f,  // v0        -0.5f, -0.5f,  0.5f,  // v1         0.5f, -0.5f,  0.5f,  // v2         0.5f,  0.5f,  0.5f,  // v3         0.5f, -0.5f, -0.5f,  // v4         0.5f,  0.5f, -0.5f,  // v5        -0.5f,  0.5f, -0.5f,  // v6        -0.5f, -0.5f, -0.5f, // v7    };    static GLushort vCubeIndices[] = {        0, 1, 2, 0, 2, 3,   // front face        5, 6, 7, 4, 5, 7,   // back face        0, 1, 7, 0, 6, 7,   // left face        2, 3, 4, 3, 4, 5,   // right face        0, 3, 5, 0, 5, 6,   // top face        1, 2, 4, 1, 4, 7    // bottom face    };    glViewport(0, 0, width(), height());    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    glUseProgram(m_program);    GLuint vbos[2];    glGenBuffers(2, vbos);    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbos[0]);    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vCubeVertices), vCubeVertices, GL_STATIC_DRAW);    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, vbos[1]);    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(vCubeIndices), vCubeIndices, GL_STATIC_DRAW);    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbos[0]);    glEnableVertexAttribArray(0);    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);    glBindAttribLocation(m_program, 0, "a_position");    static GLfloat angle = 0.0;    GLuint mvpLoc = glGetUniformLocation(m_program, "u_mvp");    QMatrix4x4 model, view, projection, mvp;    model.rotate(angle + 5, QVector3D(1,0,0));    model.rotate(angle - 5, QVector3D(0,1,0));    model.scale(0.5, 0.5, 0.5);    view.translate(0.5, 0.5, 0);    angle += 10;    mvp = projection * view * model;    glUniformMatrix4fv(mvpLoc, 1, GL_FALSE, mvp.constData());    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, vbos[1]);    glDrawElements(GL_TRIANGLES, sizeof(vCubeIndices)/sizeof(GLushort), GL_UNSIGNED_SHORT, 0);    /* draw another cube in different place with the same shader */    view.translate(-1.0, 0, 0);    mvp = projection * view * model;    glUniformMatrix4fv(mvpLoc, 1, GL_FALSE, mvp.constData());    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, vbos[1]);    glDrawElements(GL_TRIANGLES, sizeof(vCubeIndices)/sizeof(GLushort), GL_UNSIGNED_SHORT, 0);    view.translate(0.0, -1.0, 0);    mvp = projection * view * model;    glUniformMatrix4fv(mvpLoc, 1, GL_FALSE, mvp.constData());    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, vbos[1]);    glDrawElements(GL_TRIANGLES, sizeof(vCubeIndices)/sizeof(GLushort), GL_UNSIGNED_SHORT, 0);    view.translate(1.0, 0, 0);    mvp = projection * view * model;    glUniformMatrix4fv(mvpLoc, 1, GL_FALSE, mvp.constData());    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, vbos[1]);    glDrawElements(GL_TRIANGLES, sizeof(vCubeIndices)/sizeof(GLushort), GL_UNSIGNED_SHORT, 0);    QPainter painter(m_device);    render(&painter);    glDeleteBuffers(2, vbos);}
好了大致就这样了~

转载于:https://www.cnblogs.com/mfrbuaa/p/5093679.html

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