Channy's blog

//Description: Qt+Opengl学习笔记，关于OpenGL，基于Qt 5.15.2

//Create Date: 2021-11-22 11:04:19

//Author: channy

Qt_Opengl_Notes

前置技能：Qt创建窗口，Qt信号槽基本使用，图形学基本知识，shader语言

环境：Qt 5.12，后期使用Qt 6.2，前期代码部分函数未修改会编译不过

补充说明（后增）

Qt 6的opengl有较大的改动

1. Qt 5的pro文件不需要加QT += opengl也能正常使用opengl；而Qt 6一定要在pro文件加上QT += opengl openglwidgets才能编译过
2. Qt 5的QOpenglContext有接口versionFunctions可以获取各个版本的QOpenGLFunctions；而Qt 6只有QOpenGLFunctions和QOpenGLExtraFunctions可以直接从QOpenglContext中获取（extraFunctions），具体版本的函数需要通过QOpenGLVersionFunctionsFactory::get(this->context())获取

Opengl Error

关于glut错误： error C2381: ‘exit’ : redefinition; __declspec(noreturn) differs C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\include\GL/glut.h(146) : see declaration of ‘exit’

解决方法： Properties -> C/C++ -> Preprocessor -> Preprocessor Definitions 添加 GLUT_BUILDING_LIB。

Qt OpenGL 1: 创建QtOpenGL窗口

创建空窗口

GlWidget类继承QOpenGLWidget类，需要重写initializeGL(),paintGL()和resizeGL(int w, int h)三个函数，分别对应于OpenGL窗口的初始化、刷新绘制和调整窗口大小后的操作这三个情况。其中：
initializeGL会在创建窗口时被调用一次
paintGL会不定时被调用
resizeGL只有在创建窗口时或窗口被改变大小时才会被调用

由于创建的OpenGL窗口为空，故当前显示的窗口大小诡异，需要增加窗口大小设置。

增加QtOpenGL相关基本变量

QOpenGLShaderProgram从字符串中或文件中读取shader程序，初学常用addShaderFromSourceFile和addShaderFromSourceCode两个接口 QOpenGLVertexArrayObjectvao, QOpenGLFunctionsopengl相关函数 QOpenGLBuffervbo，存顶点数据等

shader可由字符串传入，也可由文件传入。为减少耦合，使用Qt的资源文件qrc统一管理shader文件(这里用glsl)

重写initializeGL,resizeGL和paintGL

补充

Vertex Fetch stage（顶点获取阶段）

在顶点着色器运行之前，有一个固定管线被称为vertex fetching（或vertex pulling）在运行。它自动为顶点着色器提供输入。

我们在绘制任何东西之前，最后一件必须得做的事是创建一个vertex array object(VAO)，它表示OpenGL管线的 顶点获取阶段(Vertex Fetch) 的对象，用于向顶点着色器提供输入。

顶点着色器的in由glVertexAttrib*()获取填充值

• QOpenGLShaderProgram
  加载shader文件或源码
• QOpenGLBuffer
  vbo vbo.create: 向GPU申请创建vbo vbo.allocate: 申请分配显存
• QOpenGLVertexArrayObject
  vao，存储和解析数据格式及数据来源 使用vbo前需要vao.bind

参考顶点数组对象和缓存对象

• 非QOpenGLWidget类操作opengl需要绑定上下文QOpenGLContext，见Qt样例examples/opengl/contextinfo
• vao和vbo使用前后bind和release

Qt OpenGL 2: 平面图形

当需要显示的顶点数据量少时，可以直接在代码里写上顶点坐标VERTEX_DATA，用vbo加载

在initializeGL中加载数据，在paintGL中绘制

shader中gl_开头的为shader自有变量，如gl_Position

Qt OpenGL 3: 上色

shader的attributeLocation能够获取shader中location号，当需要输入的数据量多时，通过该号进行变量的区分和赋值

fragment shader输出颜色

shader的setAttributeBuffer设置数据，enableAttributeArray激活

Qt OpenGL 4：旋转

旋转即原始顶点 x 旋转矩阵得到旋转后的顶点，再进行绘制

uniform 不可更改变量

旋转矩阵QMatrix4x4依赖于顶点位置，如果顶点位置有变，需要保证最后显示窗口中存在顶点，否则会旋转到视野外，从而窗口空白（空黑？）。OpenGL的难点之一也在这里，数据之前有关联不能随便乱造，否则经过投影、旋转、裁剪后有可能不在最终显示的视野内

Qt OpenGL 5：3D

shader中gl_FragColor对应于前面的fragment shader的输出col。

之前用的QOpenGLBuffer(vbo)一直只用到VertexBuffer，顶点Buffer；如果顶点数多并且面对应的顶点有重复，则需要同时用到IndexBuffer，索引Buffer。

triangle_stripe的顶点索引以两个相同数字结尾，遵循face(v1, v2, v3),face(v3, v2, v4), face(v3, v4, v5)…保证CW/CCW

Qt OpenGL 6: Texture

QOpenGLTexture

在绘制过程中需要保证texture在bind的状态

Qt OpenGL 7: Light

发现一个神奇的现象，同样的代码运行有时能显示，有时一片黑。

如果显示一片黑，尝试修改vshader.glsl中的

gl_Position = proj_matrix * mv_matrix * vec4(posVertex * 0.5f, 1.0f);

其中把0.5改成0.3运行有显示，再改回0.5运行又有显示了。。。原因暂未知

Qt OpenGL 8: load_obj_file

意外遇到错误

error C5514: 'varying' is deprecated and removed from this profile, use 'in/out' instead

GL3.0 中废弃了 attribute 和 varying, 统一使用 in/out

global variable gl_FragColor is removed after version 420

GL3.0 中废弃了 gl_FragColor， 需要手工声明

out vec4 pre_gl_FragColor;

void main(void)
{
    //gl_FragColor = texture2D(texture, v_texcoord);
    pre_gl_FragColor = texture2D(texture, v_texcoord);
}

| — | — | — | | attribute | 一般是指vertex attribute, 仅用在VertexShader | glBindAttribLocation, glGetAttribLocation | | varying | 在Shader间传递，光栅化 | | | uniform | 不可更改变量 | glGetUniformLocation | | layout | 设置属性 | | | — | — | — |

Qt OpengGL 9: skybox

天空盒，即一个长文体/立方体，游戏常用

Qt OpengGL 10: Camera

键盘事件需要在QGLWidget的构造函数中加上setFocusPolicy(Qt::ClickFocus);

reference

super bible
raytracing
raytracing_book
«实时渲染»部分翻译
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