on Modern OpenGL. -> 从graphics的programming开始讲的

Getting Start

OPENGL

是一个进行图像处理的工具
可以被认为是API，但是实际上是specification
- 明确说明了每个function应该的输入和输出，以及如何perform
- 用户在用这个说明来解决问题，因为没有给出明确的implement的过程，所以只要结果符合规则，怎么implement都可以

Core-profile vs Immediate mode

以前的版本用的是immediate mode
- 比较好用来画图
- 具体的是实现都在lib里面，developer不是很好的能看到如何计算
- 效率越来越低
Core-profile
- 在3.2版本之后改成了这个
- 强制使用modern practices，如果想要用被分出去的function就会直接报错
- 效率高，更灵活，更难学

extensions

支持extensions，只要检查支不支持graphic card就可以知道能不能用
可以直接用比较新的东西，不用等着OPENGL更新新的功能
需要在用之前判断他是不是available的，如果不是需要用原来的方法搞

State Machine

OpenGL自己就是一个State Machine：一个var的集合，来判断他现在应该如何操作
state -> context
- 改变state：设定一些options，操作一些buffer，在现在的context来render
例子：
- 如果我想画三角形，而不是画线了，就改变draw的state
- 只要这个改变传达到了，下一条线就画的是三角形了
state-changing用来改变context，state-using在现在的state上面开始进行操作

Objects

一个集合来表现OpenGL的subset的state
- 比如可以用一个object来表示对window的设定，可以设置大小，设置支持的颜色等等
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  // The State of OpenGL
  struct OpenGL_Context {
  ...
  object_name* object_Window_Target;
  ...
  };

// create object
unsigned int objectId = 0;
glGenObject(1, &objectId);
// bind object to context
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);
// set options of object currently bound to GL_WINDOW_TARGET
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH, 800);
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);
// set context target back to default
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);

流程
- 首先创建了一个object，里面存了一个ref是这个object的id
- 然后把这个object和context的目标位置bind在了一起
- 设置了这些window的参数
- 最后un-bind这两个东西，把window target改回原来的值
这样的话我们可以创建很多object，提前设置好里面的量，等到需要用的时候就直接bind就可以用了
- 比如我们有一堆object包含了小人，小马，小鹿
- 想画哪个就把哪个绑定到draw里面，就可以直接画出来了

Crateing a window

因为操作系统的问题，所有操作系统上面不是很一样。但是已经有一些提供这些功能的函数了，这里用的是GLFW

GLFW

一个lib，用C写的，主要目的是提供把东西渲染到屏幕的功能
可以创建一个context，定义窗口的params，处理用户的输入

已经一口气配置好了这些！
https://www.jianshu.com/p/25d5fbf792a2
记得在link lib里面把openGL的framework加进去！！！！！

GLAD

因为openGL还需要不同版本的driver的支持，需要有东西来处理这部分的内容
和其他的东西不同，GLAD用的是web service
- 在这个网页上选择好语言，版本号，确保profile是core，然后生成
- 直接下载下来对应的zip，然后把include放进include里面，.c文件放在project里面
莫名其妙并不需要这一步，神奇，可能是我在include里面已经搞进来了！！

Hello Window

初始化

int main()
{
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    //glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
  
    return 0;
}

首先进行了初始化
然后configure了GLFW，设置了a large enum of possible options prefixed with GLFW_. （第三行就是最小） -> 大概是设置要用GLFW的版本号
然后也告诉了他想用core

然后需要使用glfwCreateWindow这个函数，来创建这个GLFWwindow* window的变量
- 创建的函数需要窗口的长宽
- 窗口名

创建完之后就可以把这个窗口设置成glfwMakeContextCurrent(window);也就是说设置成了现在的thread里面

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
if (window == NULL)
{
    std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
    glfwTerminate();
    return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);

GLAD

GLAD是为OpenGL来管理这些函数的，在使用这些函数之前需要初始化GLAD

if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
    std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
    return -1;
}

viewpoint

在开始render之前我们还需要告诉GL渲染窗口的大小，用到了glViewport这个函数
- 前面两个参数定义了这个窗口左下角的坐标
- 后面两个参数定义了需要render的窗口的大小
每次调整window的大小的时候viewport也需要被调整

engines

我们希望这个engine可以一直持续画图，直到最后我们告诉这个窗口要关闭，所以要建立一个循环
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while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
glfwSwapBuffers(window);
glfwPollEvents();
}
在这个循环里面，pollevent是来检查是不是有trigger进来的事情（比如键盘输入），更新窗口的状态，并且call相应的函数
swapbuffer，会交换color buffer（包括每个像素点颜色的buffer），然后show在窗口里面

last thing

glfwTerminate退出这个循环之后，需要清除这些相关的资源，用这个函数放在最底下

input

需要一些键盘上的操作来调整的时候，写了一个processInput的函数
比如下面这个函数就是检测了有没有按下去esc，如果按了的话就关闭窗口

写完之后把这个函数在while循环里面调用

void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}

rendering

希望在一个loop里面放上去所有的rendering的命令，整个循环看起来应该是这个样子的

// render loop
while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
    // input
    processInput(window);

    // rendering commands here
    ...

    // check and call events and swap the buffers
    glfwPollEvents();
    glfwSwapBuffers(window);
}

hello triangle

opengl里面所有东西都是在3D的空间里的，但是屏幕上显示的东西是2D的。整个这个转换的过程叫做graphics pipeline，可以分成两个步骤：第一个是把物体的3D坐标转化成2D的坐标，第二个是把2D的坐标转化成pixel上面的具体值

pipeline

所有的转化步骤都可以parallel的进行，现在的显卡有很多小的core来进行 -> shaders
在最开始的时候pass进去了一个list的3D坐标（Vertex Data）
第一步：vertex shader
- 把3D的坐标转化成不同的3D坐标（相当于把数据转化成点？）
primitive assembly
- 从上一步得到的左右的点得到输入
- 然后形成一个基本的图形
geometry shader
- 根据新给的点，形成新的不同的形状，比如在例子里面形成了新的一条线
rasterization stage
- 把上面得到的primitives map到最后的屏幕上面的相应的pixel上面
Clipping
- 这一步丢掉了所有在视线外面的fragments，提升性能
fragment shader
- 计算这个pixel最后的颜色，会在这一步计算光影，以及光线的颜色等等东西
当每个像素的颜色决定了以后，这个object会被送到alpha test和blending
- 这一步会测试深度原因，判断fragment是在物体的前面还是后面
- 还会考虑透明度的问题
  虽然上面的东西很复杂，但是在实际应用的时候只需要要考虑vertex和fragment shader

vertex input

openGL是3D的东西，所有的点设置input的时候都需要设置三维的坐标 xyz
只有在坐标在 -1 到 1 中间的时候，才会处理这些坐标，这个范围里面的数字是根据屏幕的比例得出来的normalized device coordinates
比如在这个例子里面，需要的渲染一个三角形，那么需要这个三角形的三个点的坐标。注意这个例子里面根本没有考虑深度，而是直接画在了平面上面
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float vertices[] = {
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.0f, 0.5f, 0.0f
};
在定义好坐标之后需要把这个东西放进vertex shader里面，需要在GPU里面创建一部分内存来存储这个数据，并且需要在GPU里面存储大量的数据（这样不用每次都送了）
每个部分的object都会有一个自己的buffer id，可以通过下面的方法生成一个id。也可以把一串array绑到这个id上面
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unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);