OpenGL图元

这里不考虑几何着色器和细分曲面着色器。OpenGL的图元类型为点、线、面。

点

OpenGL在显示屏幕上绘制一个四边形来模拟点。用glEnable开启GL_PROGRAM_POINT_SIZE后，可以设置点大小：

void glPointSize(GLfloat size);  //设置像素大小

线、条带和循环线

线由两个顶点确定，闭合的多条线段称为循环线，开放的多线段称为条带线。

可以设置线段宽度：

void glLineWidth(GLfloat width);

三角形、条带和扇面

如果两个三角形共享一条边，那么不会有任何采样值同时位于这两个三角形之内。OpenGL对共享边上像素值设置：

两个三角形的共享边上的像素值因为同时被两者所覆盖，因此不可能不受到光照计算的影响。
两个三角形的共享边上的像素值，不可能受到多于一个三角形的光照计算的影响。

共享边的三角形可以构成三角形条带(连续排列三角形)和三角形扇面(共顶点)。

在调用绘制命令时，有下面的参数可以选择：

图元类型	OpenGL枚举量
点	GL_POINTS
线	GL_LINES
条带线	GL_LINE_STRIP
循环线	GL_LINE_LOOP
独立三角形	GL_TRIANGLES
三角形条带	GL_TRIANGLE_STRIP
三角形扇面	GL_TRIANGLE_FAN

我们还可以设置绘制模式，点集、轮廓线或者实体：

void glPolygonMode(GLenum face, GLenum mode);

face控制多边形的正面和背面绘制模式，必须是GL_FRONT_AND_BACK。mode是GL_POINT，GL_LINE，GL_FILL。

可以翻转多边形面：

void glFrontFace(GLenum mode);

默认是GL_CCW，即逆时针为正面，还有GL_CW，即顺时针为正面。

还可以裁剪多边形面：

void glCullFace(GLenum mode);

mode可以为GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_AND_BACK，分别代表裁剪正面、背面和所有面，需要使用glEnable(GL_CULL_FACE)来开启面裁剪，同样，使用glDisable来关闭。

注意，判断一个面是正面还是背面，使用下面的面积计算公式用于计算其在当前窗口坐标系下的面积：

$a=\frac{1} {2} \sum^{n-1}_{i=0}x_iy_{i mod1} - x_{i mod1}y_i$

$x_i$ 和 $y_i$ 是多边形某一顶点在窗口中的坐标。如果设置为GL_CCW，那么 $a>0$ 就是正面，如果设置为GL_CW，那么 $a<0$ 就是正面。

OpenGL缓存数据

创建与分配缓存

缓存对象使用下面的函数创建：

void glCreateBuffers(GLsizei n, GLuint* buffers);

调用完成之后，会在buffers中得到一个缓存对象名称数组。但缓存对象还没有连接到任何存储空间，使用glNamedBufferStorage()每个缓存对象分配存储空间。之后使用glBindBuffer()函数将缓存对象绑定到缓存目标上。常见的缓存目标是GL_ARRAY_BUFFER和GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。

向缓存输入和输出数据

这一步通过glNamedBufferStorage()完成：

void glNamedBufferStorage(GLuint buffer, GLsizeiptr size, const void* data, GLbitfield flags)

主要是flags参数，有GL_DYNAMIC_STORAGE_BIT,GL_MAP_READ_BIT，GL_MAP_WRITE_BIT,GL_MAP_PERSISTENT_BIT,GL_MAP_COHERENT_BIT,GL_CLIENT_STORAGE_BIT。

上面的函数是一次性传入所有数据的，我们还可以分别传入不同的数据：

void glNamedBufferSubData(GLuint buffer, GLintptr offset, GLsizeiptr size, const void* data);

缓存buffer中的数据必须先经过glNamedBufferStorage()初始化，标识符flags应设为GL_DYNAMIC_STORAGE_BIT。

如果只是希望将缓存对象的数据清除为一个已知的值，那么可以使用：

void glClearNamedBufferData(GLuint buffer, GLenum internalformat, GLenum format,
GLenum type, const void* data);
void glClearNamedBufferSubData(GLuint buffer, GLenum internalformat, GLintptroffset,
GLsizeiptr size,GLenum format,
GLenum type, const void* data);

缓存对象之间的数据还可以相互拷贝：

void glCopyNamedBufferSubData(GLuint readBuffer, GLuint writeBuffer,GLintptr readOffset,
GLintptr writeOffset, GLsizeiptr size);

从缓存对象中读取数据：

void glGetNamedBufferSubData(GLenum target, GLintptr offset, GLsizeiptr size, void* data);

访问缓存的内容

根据硬件的配置，可以获取一个缓存内容指针，直接在应用程序中对OpenGL管理的内存进行访问：

void* glMapBuffer(GLenum target, GLenum access);

access可使用的访问策略是GL_READ_ONLY,GL_WRITE_ONLY,GL_READ_WRITE。

结束数据的读取或者写入到缓存对象的操作之后，需要解除映射操作：

GLboolean glUnmapNamedBuffer(GLuint buffer);

不过该函数和其之后的操作是同步进行的，因为内存和程序是分开的。因此可以使用下面的参数更多的函数来获取指针：

void* glMapNamedBufferRange(GLuint buffer, GLintptr offset, GLsizeiptr length, GLbitfield access);

access可设置为GL_MAP_INVALIDATE_RANGE_BIT,GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT，GL_MAP_FLUSH_EXPLICIT_BIT,GL_MAP_UNSYNCHRONIZED_BIT。

OpenGL的绘制命令

常见的绘制命令是：

void glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count);

mode可以是GL_TRIANGLES等。

还有索引绘制：

void glDrawElements(GLenum mode, GLsizei count, GLenum type, const GLvoid* indices);

多实例绘制

这是一种连续执行多条相同渲染命令的方法。比如：

void glDrawArraysInstanced(GLenum mode, GLint first, GLsizei count, GLsizei primCount);

绘制primCount个实例，对每个实例，内置变量gl_InstanceID依次递增，新的数值会传递给顶点着色器，以区分不同实例的顶点属性。

索引绘制命令也有其对应的实例版本。

多实例的顶点数据通过下面的方法启用：

void glVertexAttribDivisor(GLuint index, GLuint divisor);

设置多实例渲染时，位于index位置的顶点着色器中顶点属性是如何分配值到每个实力的。divisor为0，那么该属性的多实例特性将被禁用，而其它的值则表示顶点着色器每divisor个实例都会分配一个新的属性值。

OpenGL绘制方式