Qt 开发 OpenGL 程序流程

在用 Qt 开发 OpenGL 程序时，整体的工作流程分为几个关键步骤，最终目的是将数据传递给 GPU 并开始渲染。这一过程涉及到从代码编写到与着色器连接的多个操作，下面我将详细讲解每个步骤。

1. 设置 Qt 项目

这个步骤是准备工作，你首先需要在 Qt 中创建一个 OpenGL 项目。通常你会选择 QOpenGLWidget 来作为渲染的画布。

a. 创建项目：在 Qt Creator 中创建一个基于 Qt Widgets 的项目，或者选择 Qt Quick 项目（如果你使用 QML 进行图形界面开发）。

b. 添加 OpenGL 支持：确保你的项目的 .pro 文件中包含了对 OpenGL 的支持：

QT += core gui opengl

2. 初始化 OpenGL 环境

在 Qt 中，QOpenGLWidget 提供了一个方便的接口来管理 OpenGL 的上下文和渲染操作。

在你创建的 Qt 应用中，重写 QOpenGLWidget 的 initializeGL()、resizeGL() 和 paintGL() 方法来进行 OpenGL 的初始化、大小调整以及绘制。

示例：

class MyOpenGLWidget : public QOpenGLWidget {Q_OBJECTprotected:void initializeGL() override {// 初始化 OpenGL 设置initializeOpenGLFunctions();glEnable(GL_DEPTH_TEST);  // 开启深度测试}void resizeGL(int w, int h) override {// 设置视口大小glViewport(0, 0, w, h);// 设置投影矩阵（比如透视投影）glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();gluPerspective(45.0, (GLfloat)w / (GLfloat)h, 0.1, 100.0);glMatrixMode(GL_MODELVIEW);}void paintGL() override {// 清空屏幕并绘制glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);glLoadIdentity();// 绘制场景代码（如绘制一个三角形）}
};

3. 设置顶点数据

这一步是数据准备的过程。你要定义顶点数据以及纹理坐标，并将它们发送到 GPU。

a. 使用顶点数组（vertices[]）来存储几何数据（顶点位置）。

b. 使用 glGenBuffers 和 glBindBuffer 来创建和绑定 VBO（顶点缓冲对象），然后将数据传送到 GPU。

示例：

GLuint VBO, VAO;
GLfloat vertices[] = {// 顶点坐标，按顺序排列-1.0f,  1.0f, 0.0f,-1.0f, -1.0f, 0.0f,1.0f, -1.0f, 0.0f,// ...
};// 创建 VAO（顶点数组对象）和 VBO（顶点缓冲对象）
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);glBindVertexArray(VAO);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);// 设置顶点属性（位置）
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
glBindVertexArray(0);

4. 编写着色器代码

在 OpenGL 中，着色器负责计算每个像素、顶点的颜色和位置。你需要编写顶点着色器（Vertex Shader）和片段着色器（Fragment Shader）。

顶点着色器：负责处理顶点数据（如位置、颜色等）。

片段着色器：负责计算每个像素的最终颜色。

着色器代码一般是用 GLSL 语言编写的。

顶点着色器 (vertex_shader.glsl)：

#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 position;
void main() {gl_Position = vec4(position, 1.0);
}

片段着色器 (fragment_shader.glsl)：

#version 330 core
out vec4 color;
void main() {color = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);  // 渲染红色
}

5. 编译和链接着色器

将编写的着色器代码加载到 OpenGL 中并编译成程序：

a. 使用 glShaderSource() 将着色器代码传递给 OpenGL。

b. 使用 glCompileShader() 编译每个着色器。

c. 使用 glCreateProgram() 和 glAttachShader() 将编译后的着色器附加到程序中。

d. 使用 glLinkProgram() 链接着色器程序。

示例代码：

GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, nullptr);
glCompileShader(vertexShader);GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, nullptr);
glCompileShader(fragmentShader);GLuint shaderProgram = glCreateProgram();
glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
glLinkProgram(shaderProgram);
glUseProgram(shaderProgram);

6. 绘制场景

在 paintGL() 中，你可以开始绘制使用这些着色器的物体。

绑定相应的 VAO，并通过 glDrawArrays() 或 glDrawElements() 调用进行绘制。

示例：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);  // 绘制三角形
glBindVertexArray(0);