Qt5+OpenGL学习笔记(新手向):一(2)、OpenGL中Buffer的初步认识



  • 前面的话。。。
    这次简单介绍了下我学习时觉得比较关键的基本知识,是基于OpenGL原生函数的讲解。Qt有一套对OpenGL的封装,就是QOpenGL系列。我打算在写完shader的笔记之后将原生写法和使用Qt所封装的类的写法都介绍下。还有就是红宝书是上来就开始讲shader的概念的,但是我觉得这样不太好理解(是不是我太笨了TvT)。。。

    Buffer Object(缓存对象)
    OpenGL几乎所有的事情都用到了缓存中的数据。
    在上一个笔记中,我渲染了一个简单的三角形。基本步骤
    先给出了顶点数据:
    GLfloat verts[]={
    +0.0f, +1.0f,
    +1.0f, -1.0f,
    -1.0f, -1.0f,
    };
    每两个浮点数一组表示一个顶点的X,Y坐标,这里没有给出Z的坐标(应该是默认为0.0了)。关于Z的坐标在写Shader(着色器)的笔记的时候会详细解释。
    有了顶点数据之后,要将顶点数据放入OpenGL的缓存当中。
    首先,我们要创建一块OpenGL中的缓存。
    void glGenBuffers(GLsizei n,GLuint* buffers);
    返回n个当前未使用的缓存对象名称,并保存到buffers数组中。
    对应的代码:生成了一个缓存对象(BufferObject)的名称,给它赋值给myBufferID。
    GLuint myBufferID;
    glGenBuffers(1,&myBufferID);
    之后,要把缓存对象绑定到指定的的缓存结合点。
    void glBindBuffer(GLenum target,GLuint buffer);
    将名为buffer的缓存对象绑定到target所指定的缓存结合点。
    对应的代码:(将myBufferID绑定到GL_ARRAY_BUFFER上)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,myBufferID);
    我们已经生成了一个缓存对象并绑定到了指定的缓存结合点。之后我们要向缓存中输入数据。
    glBufferData(GLenum target,GLsizeiptr size,const GLvoid* data,GLenum usage);
    为绑定到target的缓存对象分配size大小(单位为字节)的存储空间。如果参数data不是NULL,那么将使用data所在的内存区域的内容来初始化整个空间。Usage允许应用程序向OpenGL端发出一个提示,指示缓存中的数据可能具备一定的特殊用途。
    对应的代码:分配相应的缓存空间
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(verts),verts,GL_STATIC_DRAW);
    至此呢,OpenGL已经在缓存中存储了我们所需要的数据。但是OpenGL不知道这些数据的含义,需要我们为它指明。
    void glEnableVertexAttribArray(GLuint index);
    void glDisableVertexAttribArray(GLuint index);
    设置是否启用与index索引相关联的顶点数组。Index必须是一个介于0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS-1之间的值。

    void glVertexAttribPointer(GLuint index,GLuint size,GLenum type,GLboolean normalized,GLsizei stride,const GLvoid *pointer);
    设置index(着色器中的属性位置)位置对应的数据值。pointer表示缓存对象中,从开始位置开始计算的数组数据的偏移值(假设起始地址为0),使用基本的系统单位(byte)。size表示每个顶点需要更新的分量数目。type指定了数组中每个元素的数据类型。Normalized设置顶点数据在存储前是否需要归一化。stride是数组中每两个元素的大小偏移值(byte)。如果stride为0,那么数据应该紧密的封装在一起。
    对应的代码:启用索引为0的顶点数组。从头开始读取,每个元素含两个浮点型数据,不采取归一化,每个数据紧密相连。
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glVertexAttribPointer(0,2,GL_FLOAT,GL_FALSE,0,0);
    最后在paintGL()中使用绘制指令
    void glDrawArrays(GLenum mode,GLint first,GLsizei count);
    使用数组元素建立连续的几何图元序列,每个启用的数组中的起始位置为first,结束位置为first+count-1。mode为构建图元的类型。
    对应的代码:绘制三角形,其实位置为0,结束位置为2。
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,3);

    后面的话:感觉这次写的乱了一点。主要是初学自己也没理解透,可能有表述不清之处Orz。
    附带两个将这方面的传送门:
    讲OpenGL中Buffer的:
    http://www.bubuko.com/infodetail-700038.html
    讲VAO,VBO的:
    http://blog.csdn.net/zhuyingqingfen/article/details/19238651

    Ps:初学时的坐标系简介
    在学习视口变换等内容之前,我们渲染的图形对应的坐标系如下。以绘图窗口的中心为原点,向左为X轴正向,最大值为+1.0。向右为X轴负向,最小值为-1.0。向上为Y轴正向,最大值为+1.0。向下为Y轴负向,最小值为-1.0。垂直XOY平面指向屏幕外为Z轴正向,最大值为+1.0。垂直XOY平面指向屏幕内为Z轴负向,最小值为-1.0。(画了个示意图如下,Z轴没有画出)
    0_1454503571179_upload-3e6509ec-ec5f-44ba-9810-2e02881753df



  • 弱弱问一句,博客发了之后不能修改么。。。



  • @MrXiaoXiao 可以进行修改。只要左边有齿轮的按钮,可以设置。



  • 十分期待后续啊~不能太监啊~



  • 关注一波,opengl大法好



  • @MrXiaoXiao 下文(面)没有了?



  • @qyvlik 我也在期待他的下文,不过这个ID好像好久没来了~


  • 网站研运

    这个博客讲的是OpenGL的概念。
    Qt对此进行了封装。
    比如说顶点以及索引缓存对象为:QOpenGLBuffer,纹理对象为:QOpenGLTexture,FBO对象为QOpenGLFrameBufferObject
    最后推荐看看我的github。里面有一些简单的OpenGL和Qt相关的小例子,大家可以参考一下。

    请点击我



  • 安利一下这个:http://learnopengl.com/, 中文版 https://learnopengl-cn.readthedocs.io

    最近在看这个和彩阳的博客学习Qt3D的框架,捣鼓了一个大炮打蚊子的东西 https://github.com/MidoriYakumo/learnopengl-qt3d


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  • boost.asio是一个很棒的网络库,这回儿我也开始系统地学习起来了。想想当年接触boost,也有八年多了。这次开始接触boost,觉得既熟悉又陌生。熟悉的是小写字母+下划线的命名方式、晦涩的模板、很慢的编译速度以及较大的程序体积,陌生的是asio的各种概念:io服务、接收器、套接字等等:我之前对网络编程不是非常了解。

    于是根据我的理解,参考《Boost.Asio C++网络编程》实现了这样一个简单的客户端和服务端通信的例子,例子非常简单,还不完善,但是幸运的是,可以在本机上互通了。
    下面是客户端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void writeHandler( const boost::system::error_code& ec, size_t bytesTransferred ) { if ( ec ) { cout << "Write data error, code: " << ec.value( ) << "transferred: " << bytesTransferred << endl; } else { cout << "OK! " << bytesTransferred << "bytes written. " << endl; } } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; sock.connect( ep, ec ); if ( ec ) { cout << "Connect error, code: " << ec.value( ) << ", We will exit." << endl; return ec.value( ); } else { char buf[1024] = "Hello world!"; sock.async_write_some( buffer( buf ), writeHandler ); sock.close( ); } return service.run( ); }

    下面是服务端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void acceptHandle( const boost::system::error_code& code ) { cout << "Accepted." << endl; } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::acceptor acceptor( service, ep ); acceptor.async_accept( sock, acceptHandle ); if ( ec ) { cout << "There is an error in server. code: " << ec.value( ) << endl; } return service.run( );// 阻塞运行 }

    运行结果是这样的:
    78448d7b-b3ae-42fc-9e2e-4dd2fbdac2c2-image.png

    我对boost.asio中几个概念的理解:

    io_service,这就是一个类似事件循环的东西,它为io设备提供服务,故名。不管是套接字、文件还是串口设备,都要使用它的服务。它的run()函数相当于启动了一个事件循环。一旦有消息了,即进行响应。这也是实现异步编程的重要基础。 socket,这个类则是套接字,可以处理TCP或者是UDP请求。有同步以及异步的处理方式,也有带异常以及不带异常的处理方式。 acceptor,接收器,仅仅是服务端使用。相当于其余框架中的listener,作接收用的。

    比较浅显,如果有不当之处,敬请指正。

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  • 843143141.jpg
    闲下来了,我又开始大规模地学习了。
    最近开始学习内存模型和无锁结构。因为这个是和操作系统密切相关的,懂得这些对于编写C++服务端应用程序
    有着非常好的帮助。之前我对内存模型以及无锁结构几乎没有什么了解,我就询问群里的大佬看看有没有可以参考的资料。
    大佬很高兴,并且推荐了我一本名为《Memory Model》的电子书。这本电子书虽然页数不多,但是从起源到发展,
    从源码到汇编,都给我们详细地介绍了。看了一遍,不是非常理解,但是依然尝试将自己的理解写下来,以便日后翻阅。
    首先因为多核处理器成为主流,多线程的程序已经非常常见,因此我们不可避免地要处理多线程程序的同步问题。
    然后,因为编译器默认都对源码进行了优化,在单核处理器中这通常不是什么问题,但是在多核处理器中,就会因为编译器
    对其进行了乱序处理而导致程序出现问题。由此深入地探讨内存模型。
    内存模型主要分为:
    载-载 顺序(load-load order)
    载-存 顺序(load-store order)
    存-载 顺序(store-load order)
    存-存 顺序(store-store order)
    依赖载入顺序(dependent loads order)

    通过内存栅栏(memory barrier)能够避免编译器对指令的乱序。Linux中有

    READ_ONCE( x, value ) WRITE_ONCE( x )

    避免这些读写被编译器乱序或者是优化掉。

    这里谈到volatile关键字。在另外一篇博客上说,volatile具有“易变性、不可优化性、顺序性”。简单说,由于
    被volatile声明的变量,指令须从内存读取,并且不能被编译器乱序以及优化。在Java(语言扩展)和MSVC(系统兼容)上,
    还附带了Accquire()和Release()语义,因此可部分用于多线程环境。但多数情况下,还是慎用volatile,
    因为不同架构的处理器,它的内存模型是千变万化的,不能一而概之。

    至于C++11,它提供了std::atomic<T>这个模板类,相当于提供了很多方式来实现不同内存模型的原子操作。
    它的load()和store()方法,第二个参数有以下几个选项:

    std::memory_order_relaxed std::memory_order_seq_cst std::memory_order_acq_rel std::memory_order_acquire std::memory_order_release std::memory_order_consume

    我们最常用来实现RCpc(Release Consistency、Processor Consistency)是使用

    std::memory_order_acquire std::memory_order_release

    这两对。

    作为例子,在实现自旋锁时使用std::atomic<T>是这样的:

    struct SpinLock2 { void lock( ) { for ( ; ; ) { while ( lock_.load( std::memory_order_relaxed ) ); if ( !lock_.exchange( true, std::memory_order_acquire ) ) break; } } void unlock( ) { lock_.store( false, std::memory_order_release ); } std::atomic<bool> lock_ = { false }; };

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  • 113.jpg
    1、什么是lambda表达式,什么是闭包?
    lambda表达式即lambda函数,也就是匿名函数。

    lambda表达式在C++中包含了
    []表示捕获
    ()是函数的参数,需要指定类型
    ->type是返回的类型,可以省略,如果编译器无法推出类型的话可以强制编写
    {}是函数体。

    lambda可以被声明为mutable的,作用是将捕获的内容进行改变。
    闭包是函数的定义以及定义函数时提供的环境,总称为闭包。lambda函数也是一种闭包。
    lambda本身是匿名函数,而捕获语句则是提供了定义函数时提供的环境。

    2、什么是右值引用?
    右值引用相对与左值引用而言的。左值即=运算符左边的变量,右值是=运算符右边的常量或变量。由此可以看出,
    右值引用指的是对常量或变量的引用。它的用途包含了移动语义和完美转发。
    移动语义就是弥补了C++历史在处理变量传递时丢失的一种语义。它和值传递、引用传递一样,是变量传递的方式之一。
    如果没有移动语义,为了将一个类的实例传递给另外一个实例,就需要额外地进行构造、赋值、销毁的操作。
    对于一些比较复杂的变量,的确是非常耗时并且消耗大的操作。(浪费指令时间、浪费内存)

    对于这样的函数返回:
    vector<string> str_split(const string& s) {
    vector<string> v;
    // ...
    return v; // v是左值,但优先移动,不支持移动时仍可复制。
    }

    标准要求先调用移动构造函数,如果不符合那么再调用拷贝构造函数。所以可以轻松地写出这种写法而不必担心效率问题。
    同时,现代编译器都会对返回值进行优化,成为RVO以及NRVO。所以不用太担心会多调用构造析构函数。

    对于完美转发,C++对于引用的转发有规则。传统的C++是无法对引用进行再引用的。但是现代的C++放宽了它的使用范围。
    只有右引用右值的时候,才会产生右引用。这也称为引用折叠。

    3、auto关键字的作用是什么?
    auto关键字为的是能够让编译器自动推导类型。自C++98之后,编译器对类型的推导变得越来越智能了。
    而我们在编写复杂代码的时候,冗长的类型不仅容易出错,有时也不容易人工推导出类型。
    因此auto可以简化我们的任务量,让类型的推导交给编译器完成。
    除了auto外,我们还可以使用decltype()来让编译器推导类型。

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  • 我感觉比起《Physically Based Rendering Technique》,还是《Ray Tracing in a Weekend》更容易上手,因为慢慢地能够做出一个渲染效果,这个是有成就感的。🎓

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