================================ 前序===============================
AndroidLearnOpenGL是本博主自己实现的LearnOpenGL练习集合：
Github地址：GitHub - wangyongyao1989/AndroidLearnOpenGL: OpenGL基础及运用
系列文章：
8、LearnOpenGL之高级OpenGL（2）
一、高级数据：
OpenGL中的缓冲只是一个管理特定内存块的对象，没有其它更多的功能了。在我们将它绑定到一个缓冲目标(Buffer Target)时，我们才赋予了其意义。当我们绑定一个缓冲到GL_ARRAY_BUFFER时，它就是一个顶点数组缓冲，但我们也可以很容易地将其绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。OpenGL内部会为每个目标储存一个缓冲，并且会根据目标的不同，以不同的方式处理缓冲。
- glBufferData：来填充缓冲对象所管理的内存，这个函数会分配一块内存，并将数据添加到这块内存中。如果我们将它的
data参数设置为NULL，那么这个函数将只会分配内存，但不进行填充。这在我们需要预留(Reserve)特定大小的内存，之后回到这个缓冲一点一点填充的时候会很有用。 - glBufferSubData：这个函数需要一个缓冲目标、一个偏移量、数据的大小和数据本身作为它的参数。这个函数不同的地方在于，我们可以提供一个偏移量，指定从何处开始填充这个缓冲。这能够让我们插入或者更新缓冲内存的某一部分。要注意的是，缓冲需要有足够的已分配内存，所以对一个缓冲调用glBufferSubData之前必须要先调用glBufferData。
// 范围： [24, 24 + sizeof(data)]
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 24, sizeof(data), &data); -
glMapBuffer：将数据导入缓冲的另外一种方法是，请求缓冲内存的指针，直接将数据复制到缓冲当中。通过调用glMapBuffer函数，OpenGL会返回当前绑定缓冲的内存指针，供我们操作：
float data[] = {
0.5f, 1.0f, -0.35f
...
};
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
// 获取指针
void *ptr = glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY);
// 复制数据到内存
memcpy(ptr, data, sizeof(data));
// 记得告诉OpenGL我们不再需要这个指针了
glUnmapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER);当我们使用glUnmapBuffer函数，告诉OpenGL我们已经完成指针操作之后，OpenGL就会知道你已经完成了。在解除映射(Unmapping)之后，指针将会不再可用，并且如果OpenGL能够成功将您的数据映射到缓冲中，这个函数将会返回GL_TRUE。
如果要直接映射数据到缓冲，而不事先将其存储到临时内存中，glMapBuffer这个函数会很有用。比如说，你可以从文件中读取数据，并直接将它们复制到缓冲内存中。
分批顶点属性：
通过使用glVertexAttribPointer，我们能够指定顶点数组缓冲内容的属性布局。在顶点数组缓冲中，我们对属性进行了交错(Interleave)处理，也就是说，我们将每一个顶点的位置、法线和/或纹理坐标紧密放置在一起。
将每一种属性类型的向量数据打包(Batch)为一个大的区块，而不是对它们进行交错储存。与交错布局123123123123不同，我们将采用分批(Batched)的方式111122223333。
当从文件中加载顶点数据的时候，你通常获取到的是一个位置数组、一个法线数组和/或一个纹理坐标数组。我们需要花点力气才能将这些数组转化为一个大的交错数据数组。使用分批的方式会是更简单的解决方案，我们可以很容易使用。
glBufferSubData函数实现：
float positions[] = { ... };
float normals[] = { ... };
float tex[] = { ... };
// 填充缓冲
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(positions)
, &positions);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions)
, sizeof(normals), &normals);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positions) + sizeof(normals)
, sizeof(tex), &tex);这样子我们就能直接将属性数组作为一个整体传递给缓冲，而不需要事先处理它们了。我们仍可以将它们合并为一个大的数组，再使用glBufferData来填充缓冲，但对于这种工作，使用glBufferSubData会更合适一点。
我们还需要更新顶点属性指针来反映这些改变：
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE
, 3 * sizeof(float), 0);
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE
, 3 * sizeof(float), (void*)(sizeof(positions)));
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2 * sizeof(float)
, (void*)(sizeof(positions) + sizeof(normals)));复制缓冲：
当你的缓冲已经填充好数据之后，你可能会想与其它的缓冲共享其中的数据，或者想要将缓冲的内容复制到另一个缓冲当中。glCopyBufferSubData能够让我们相对容易地从一个缓冲中复制数据到另一个缓冲中。这个函数的原型如下：
void glCopyBufferSubData(GLenum readtarget, GLenum writetarget
, GLintptr readoffset, GLintptr writeoffset, GLsizeiptr size); readtarget和writetarget参数需要填入复制源和复制目标的缓冲目标。比如说，我们可以将VERTEX_ARRAY_BUFFER缓冲复制到VERTEX_ELEMENT_ARRAY_BUFFER缓冲，分别将这些缓冲目标设置为读和写的目标。当前绑定到这些缓冲目标的缓冲将会被影响到。
但如果我们想读写数据的两个不同缓冲都为顶点数组缓冲该怎么办呢？我们不能同时将两个缓冲绑定到同一个缓冲目标上。正是出于这个原因，OpenGL提供给我们另外两个缓冲目标，叫做GL_COPY_READ_BUFFER和GL_COPY_WRITE_BUFFER。我们接下来就可以将需要的缓冲绑定到这两个缓冲目标上，并将这两个目标作为readtarget和writetarget参数。
接下来glCopyBufferSubData会从readtarget中读取size大小的数据，并将其写入writetarget缓冲的writeoffset偏移量处。下面这个例子展示了如何复制两个顶点数组缓冲：
float vertexData[] = { ... };
glBindBuffer(GL_COPY_READ_BUFFER, vbo1);
glBindBuffer(GL_COPY_WRITE_BUFFER, vbo2);
glCopyBufferSubData(GL_COPY_READ_BUFFER, GL_COPY_WRITE_BUFFER
, 0, 0, sizeof(vertexData)); 也可以只将writetarget缓冲绑定为新的缓冲目标类型之一：
float vertexData[] = { ... };
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo1);
glBindBuffer(GL_COPY_WRITE_BUFFER, vbo2);
glCopyBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, GL_COPY_WRITE_BUFFER
, 0, 0, sizeof(vertexData));
二、高级GLSL:
讨论一些有趣的内建变量(Built-in Variable)，管理着色器输入和输出的新方式以及一个叫做Uniform缓冲对象(Uniform Buffer Object)的有用工具。
GLSL的内建变量：
着色器都是最简化的，如果需要当前着色器以外地方的数据的话，我们必须要将数据传进来。我们已经学会使用顶点属性、uniform和采样器来完成这一任务了。然而，除此之外，GLSL还定义了另外几个以gl_为前缀的变量，它们能提供给我们更多的方式来读取/写入数据。我们已经在前面教程中接触过其中的两个了：顶点着色器的输出向量gl_Position，和片段着色器的gl_FragCoord。
想知道所有的内建变量的话，请查看OpenGL的wiki。
顶点着色器变量：
gl_Position和gl_PointSize都是输出变量，因为它们的值是作为顶点着色器的输出被读取的。我们可以对它们进行写入，来改变结果。顶点着色器还为我们提供了一个有趣的输入变量，我们只能对它进行读取，它叫做gl_VertexID。
- gl_Position：它是顶点着色器的裁剪空间输出位置向量。如果你想在屏幕上显示任何东西，在顶点着色器中设置gl_Position是必须的步骤。这已经是它的全部功能了。
- gl_PointSize：我们能够选用的其中一个图元是GL_POINTS，如果使用它的话，每一个顶点都是一个图元，都会被渲染为一个点。我们可以通过OpenGL的glPointSize函数来设置渲染出来的点的大小，但我们也可以在顶点着色器中修改这个值。GLSL定义了一个叫做gl_PointSize输出变量，它是一个float变量，你可以使用它来设置点的宽高（像素）。在顶点着色器中修改点的大小的话，你就能对每个顶点设置不同的值了。
在顶点着色器中修改点大小的功能默认是禁用的，如果你需要启用它的话，你需要启用OpenGL的GL_PROGRAM_POINT_SIZE：
glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE);- gl_VertexID：整型变量gl_VertexID储存了正在绘制顶点的当前ID。当（使用glDrawElements）进行索引渲染的时候，这个变量会存储正在绘制顶点的当前索引。当（使用glDrawArrays）不使用索引进行绘制的时候，这个变量会储存从渲染调用开始的已处理顶点数量。
片段着色器变量：
GLSL提供给我们两个有趣的输入变量：gl_FragCoord和gl_FrontFacing。
- gl_FragCoord： gl_FragCoord的x和y分量是片段的窗口空间(Window-space)坐标，其原点为窗口的左下角。通过利用片段着色器，我们可以根据片段的窗口坐标，计算出不同的颜色。gl_FragCoord的一个常见用处是用于对比不同片段计算的视觉输出效果，这在技术演示中可以经常看到。
void main()
{
if(gl_FragCoord.x < 400)
FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
else
FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);
}-
gl_FrontFacing：如果我们不（启用GL_FACE_CULL来）使用面剔除，那么gl_FrontFacing将会告诉我们当前片段是属于正向面的一部分还是背向面的一部分。gl_FrontFacing变量是一个bool，如果当前片段是正向面的一部分那么就是
true，否则就是false。可以这样子创建一个立方体，在内部和外部使用不同的纹理：
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec2 TexCoords;
uniform sampler2D frontTexture;
uniform sampler2D backTexture;
void main()
{
if(gl_FrontFacing)
FragColor = texture(frontTexture, TexCoords);
else
FragColor = texture(backTexture, TexCoords);
}注意，如果你开启了面剔除，你就看不到箱子内部的面了，所以现在再使用gl_FrontFacing就没有意义了。
-
gl_FragDepth：输入变量gl_FragCoord能让我们读取当前片段的窗口空间坐标，并获取它的深度值，但是它是一个只读(Read-only)变量。我们不能修改片段的窗口空间坐标，但实际上修改片段的深度值还是可能的。GLSL提供给我们一个叫做gl_FragDepth的输出变量，我们可以使用它来在着色器内设置片段的深度值。要想设置深度值，我们直接写入一个0.0到1.0之间的float值到输出变量就可以了：
gl_FragDepth = 0.0; // 这个片段现在的深度值为 0.0 如果着色器没有写入值到gl_FragDepth，它会自动取用gl_FragCoord.z的值。然而，由我们自己设置深度值有一个很大的缺点，只要我们在片段着色器中对gl_FragDepth进行写入，OpenGL就会禁用所有的提前深度测试(Early Depth Testing)。它被禁用的原因是，OpenGL无法在片段着色器运行之前得知片段将拥有的深度值，因为片段着色器可能会完全修改这个深度值。
在写入gl_FragDepth时，你就需要考虑到它所带来的性能影响。然而，从OpenGL 4.2起，我们仍可以对两者进行一定的调和，在片段着色器的顶部使用深度条件(Depth Condition)重新声明gl_FragDepth变量：
layout (depth_<condition>) out float gl_FragDepth;condition可以为下面的值：
通过将深度条件设置为greater或者less，OpenGL就能假设你只会写入比当前片段深度值更大或者更小的值了。这样子的话，当深度值比片段的深度值要小的时候，OpenGL仍是能够进行提前深度测试的。
下面这个例子中，我们对片段的深度值进行了递增，但仍然也保留了一些提前深度测试：
#version 420 core // 注意GLSL的版本！
out vec4 FragColor;
layout (depth_greater) out float gl_FragDepth;
void main()
{
FragColor = vec4(1.0);
gl_FragDepth = gl_FragCoord.z + 0.1;
}
接口块：
到目前为止，每当我们希望从顶点着色器向片段着色器发送数据时，我们都声明了几个对应的输入/输出变量。将它们一个一个声明是着色器间发送数据最简单的方式了，但当程序变得更大时，你希望发送的可能就不只是几个变量了，它还可能包括数组和结构体。
为了帮助我们管理这些变量，GLSL为我们提供了一个叫做接口块(Interface Block)的东西，来方便我们组合这些变量。接口块的声明和struct的声明有点相像，不同的是，现在根据它是一个输入还是输出块(Block)，使用in或out关键字来定义的。
- 顶点着色器接口块定义：声明了一个叫做vs_out的接口块，它打包了我们希望发送到下一个着色器中的所有输出变量。
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoords;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
out VS_OUT
{
vec2 TexCoords;
} vs_out;
void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
vs_out.TexCoords = aTexCoords;
}- 片段着色器接口块定义：块名(Block Name)应该是和着色器中一样的（VS_OUT），但实例名(Instance Name)（顶点着色器中用的是vs_out）可以是随意的，但要避免使用误导性的名称，比如对实际上包含输入变量的接口块命名为vs_out。
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in VS_OUT
{
vec2 TexCoords;
} fs_in;
uniform sampler2D texture;
void main()
{
FragColor = texture(texture, fs_in.TexCoords);
}
Uniform缓冲对象：
当使用多于一个的着色器时，尽管大部分的uniform变量都是相同的，我们还是需要不断地设置它们，所以为什么要这么麻烦地重复设置它们呢？
OpenGL为我们提供了一个叫做Uniform缓冲对象(Uniform Buffer Object)的工具，它允许我们定义一系列在多个着色器程序中相同的全局Uniform变量。当使用Uniform缓冲对象的时候，我们只需要设置相关的uniform一次。当然，我们仍需要手动设置每个着色器中不同的uniform。并且创建和配置Uniform缓冲对象会有一点繁琐。
因为Uniform缓冲对象仍是一个缓冲，我们可以使用glGenBuffers来创建它，将它绑定到GL_UNIFORM_BUFFER缓冲目标，并将所有相关的uniform数据存入缓冲。在Uniform缓冲对象中储存数据是有一些规则的，我们将会在之后讨论它。首先，我们将使用一个简单的顶点着色器，将projection和view矩阵存储到所谓的Uniform块(Uniform Block)中：
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (std140) uniform Matrices
{
mat4 projection;
mat4 view;
};
uniform mat4 model;
void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}声明了一个叫做Matrices的Uniform块，它储存了两个4x4矩阵。Uniform块中的变量可以直接访问，不需要加块名作为前缀。接下来，我们在OpenGL代码中将这些矩阵值存入缓冲中，每个声明了这个Uniform块的着色器都能够访问这些矩阵。
uniform块布局：
Uniform块的内容是储存在一个缓冲对象中的，它实际上只是一块预留内存。因为这块内存并不会保存它具体保存的是什么类型的数据，我们还需要告诉OpenGL内存的哪一部分对应着着色器中的哪一个uniform变量。
假设着色器中有以下的这个Uniform块：
layout (std140) uniform ExampleBlock
{
float value;
vec3 vector;
mat4 matrix;
float values[3];
bool boolean;
int integer;
};需要知道的是每个变量的大小（字节）和（从块起始位置的）偏移量，来让我们能够按顺序将它们放进缓冲中。每个元素的大小都是在OpenGL中有清楚地声明的，而且直接对应C++数据类型，其中向量和矩阵都是大的float数组。OpenGL没有声明的是这些变量间的间距(Spacing)。这允许硬件能够在它认为合适的位置放置变量。比如说，一些硬件可能会将一个vec3放置在float边上。不是所有的硬件都能这样处理，可能会在附加这个float之前，先将vec3填充(Pad)为一个4个float的数组。
默认情况下，GLSL会使用一个叫做共享(Shared)布局的Uniform内存布局，共享是因为一旦硬件定义了偏移量，它们在多个程序中是共享并一致的。使用共享布局时，GLSL是可以为了优化而对uniform变量的位置进行变动的，只要变量的顺序保持不变。因为我们无法知道每个uniform变量的偏移量，我们也就不知道如何准确地填充我们的Uniform缓冲了。我们能够使用像是glGetUniformIndices这样的函数来查询这个信息。
虽然共享布局给了我们很多节省空间的优化，但是我们需要查询每个uniform变量的偏移量，这会产生非常多的工作量。通常的做法是，不使用共享布局，而是使用std140布局。std140布局声明了每个变量的偏移量都是由一系列规则所决定的，这显式地声明了每个变量类型的内存布局。由于这是显式提及的，我们可以手动计算出每个变量的偏移量。
每个变量都有一个基准对齐量(Base Alignment)，它等于一个变量在Uniform块中所占据的空间（包括填充量(Padding)），这个基准对齐量是使用std140布局的规则计算出来的。接下来，对每个变量，我们再计算它的对齐偏移量(Aligned Offset)，它是一个变量从块起始位置的字节偏移量。一个变量的对齐字节偏移量必须等于基准对齐量的倍数。
布局规则的原文可以在OpenGL的Uniform缓冲规范这里找到，但我们将会在下面列出最常见的规则。GLSL中的每个变量，比如说int、float和bool，都被定义为4字节量。每4个字节将会用一个N来表示。
和OpenGL大多数的规范一样，使用例子就能更容易地理解。我们会使用之前引入的那个叫做ExampleBlock的Uniform块，并使用std140布局计算出每个成员的对齐偏移量：
layout (std140) uniform ExampleBlock
{
// 基准对齐量 // 对齐偏移量
float value; // 4 // 0
vec3 vector; // 16 // 16 (必须是16的倍数，所以 4->16)
mat4 matrix; // 16 // 32 (列 0)
// 16 // 48 (列 1)
// 16 // 64 (列 2)
// 16 // 80 (列 3)
float values[3]; // 16 // 96 (values[0])
// 16 // 112 (values[1])
// 16 // 128 (values[2])
bool boolean; // 4 // 144
int integer; // 4 // 148
}; 使用Uniform缓冲：
- 首先，我们需要调用glGenBuffers，创建一个Uniform缓冲对象。一旦我们有了一个缓冲对象，我们需要将它绑定到GL_UNIFORM_BUFFER目标，并调用glBufferData，分配足够的内存。
unsigned int uboExampleBlock;
glGenBuffers(1, &uboExampleBlock);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 152, NULL, GL_STATIC_DRAW); // 分配152字节的内存
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);- 现在，每当我们需要对缓冲更新或者插入数据，我们都会绑定到uboExampleBlock，并使用glBufferSubData来更新它的内存。我们只需要更新这个Uniform缓冲一次，所有使用这个缓冲的着色器就都使用的是更新后的数据了。但是，如何才能让OpenGL知道哪个Uniform缓冲对应的是哪个Uniform块呢？
- 在OpenGL上下文中，定义了一些绑定点(Binding Point)，我们可以将一个Uniform缓冲链接至它。在创建Uniform缓冲之后，我们将它绑定到其中一个绑定点上，并将着色器中的Uniform块绑定到相同的绑定点，把它们连接到一起。下面的这个图示展示了这个：
你可以看到，我们可以绑定多个Uniform缓冲到不同的绑定点上。因为着色器A和着色器B都有一个链接到绑定点0的Uniform块，它们的Uniform块将会共享相同的uniform数据，uboMatrices，前提条件是两个着色器都定义了相同的Matrices Uniform块。
为了将Uniform块绑定到一个特定的绑定点中，我们需要调用glUniformBlockBinding函数，它的第一个参数是一个程序对象，之后是一个Uniform块索引和链接到的绑定点。Uniform块索引(Uniform Block Index)是着色器中已定义Uniform块的位置值索引。这可以通过调用glGetUniformBlockIndex来获取，它接受一个程序对象和Uniform块的名称。我们可以用以下方式将图示中的Lights Uniform块链接到绑定点2：
unsigned int lights_index = glGetUniformBlockIndex(shaderA.ID, "Lights");
glUniformBlockBinding(shaderA.ID, lights_index, 2);- 接下来，我们还需要绑定Uniform缓冲对象到相同的绑定点上，这可以使用glBindBufferBase或glBindBufferRange来完成。
glBindBufferBase(GL_UNIFORM_BUFFER, 2, uboExampleBlock);
// 或
glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 2, uboExampleBlock, 0, 152);glBindbufferBase需要一个目标，一个绑定点索引和一个Uniform缓冲对象作为它的参数。这个函数将uboExampleBlock链接到绑定点2上，自此，绑定点的两端都链接上了。你也可以使用glBindBufferRange函数，它需要一个附加的偏移量和大小参数，这样子你可以绑定Uniform缓冲的特定一部分到绑定点中。通过使用glBindBufferRange函数，你可以让多个不同的Uniform块绑定到同一个Uniform缓冲对象上。
- 现在，所有的东西都配置完毕了，我们可以开始向Uniform缓冲中添加数据了。只要我们需要，就可以使用glBufferSubData函数，用一个字节数组添加所有的数据，或者更新缓冲的一部分。要想更新uniform变量boolean，我们可以用以下方式更新Uniform缓冲对象：
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
int b = true; // GLSL中的bool是4字节的，所以我们将它存为一个integer
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 144, 4, &b);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);使用Uniform缓冲实例：
顶点着色器程序：
#version 320 es
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (std140) uniform Matrices
{
mat4 projection;
mat4 view;
};
uniform mat4 model;
void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}Uniform缓冲C++代码：
#include <iostream>
#include "../includes/GLSeniorUniform.h"
bool GLSeniorUniform::setupGraphics(int w, int h) {
screenW = w;
screenH = h;
LOGI("setupGraphics(%d, %d)", w, h);
GLuint redShaderProgram = redShader->createProgram();
if (!redShaderProgram) {
LOGE("Could not create redShaderProgram shaderId.");
return false;
}
GLuint blueShaderProgram = blueShader->createProgram();
if (!blueShaderProgram) {
LOGE("Could not create blueShaderProgram shaderId.");
return false;
}
GLuint greenShaderProgram = greenShader->createProgram();
if (!greenShaderProgram) {
LOGE("Could not create greenShaderProgram shaderId.");
return false;
}
GLuint yellowShaderProgram = yellowShader->createProgram();
if (!yellowShaderProgram) {
LOGE("Could not create yellowShaderProgram shaderId.");
return false;
}
glGenVertexArrays(1, &cubeVAO);
glGenBuffers(1, &cubeVBO);
glBindVertexArray(cubeVAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, cubeVBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(UniformVertices), &UniformVertices, GL_STATIC_DRAW);
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
// configure a uniform buffer object
// ---------------------------------
// first. We get the relevant block indices
unsigned int uniformBlockIndexRed = glGetUniformBlockIndex(redShader->shaderId, "Matrices");
unsigned int uniformBlockIndexGreen = glGetUniformBlockIndex(greenShader->shaderId, "Matrices");
unsigned int uniformBlockIndexBlue = glGetUniformBlockIndex(blueShader->shaderId, "Matrices");
unsigned int uniformBlockIndexYellow = glGetUniformBlockIndex(yellowShader->shaderId, "Matrices");
// then we link each shader's uniform block to this uniform binding point
glUniformBlockBinding(redShader->shaderId, uniformBlockIndexRed, 0);
glUniformBlockBinding(greenShader->shaderId, uniformBlockIndexGreen, 0);
glUniformBlockBinding(blueShader->shaderId, uniformBlockIndexBlue, 0);
glUniformBlockBinding(yellowShader->shaderId, uniformBlockIndexYellow, 0);
// Now actually create the buffer
glGenBuffers(1, &uboMatrices);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboMatrices);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 2 * sizeof(glm::mat4), NULL, GL_STATIC_DRAW);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);
// define the range of the buffer that links to a uniform binding point
glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, uboMatrices, 0, 2 * sizeof(glm::mat4));
// store the projection matrix (we only do this once now) (note: we're not using zoom anymore by changing the FoV)
glm::mat4 projection = glm::perspective(45.0f, (float)screenW / (float)screenH, 0.1f, 100.0f);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboMatrices);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, sizeof(glm::mat4), glm::value_ptr(projection));
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);
return true;
}
void GLSeniorUniform::renderFrame() {
// render
// ------
glClearColor(0.1f, 0.1f, 0.1f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// set the view and projection matrix in the uniform block - we only have to do this once per loop iteration.
glm::mat4 view = mCamera.GetViewMatrix();
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboMatrices);
glBufferSubData(GL_UNIFORM_BUFFER, sizeof(glm::mat4), sizeof(glm::mat4), glm::value_ptr(view));
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);
// draw 4 cubes
// RED
glBindVertexArray(cubeVAO);
redShader->use();
glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, glm::vec3(-0.75f, 0.75f, 0.0f)); // move top-left
redShader->setMat4("model", model);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
// GREEN
greenShader->use();
model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, glm::vec3(0.75f, 0.75f, 0.0f)); // move top-right
greenShader->setMat4("model", model);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
// YELLOW
yellowShader->use();
model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, glm::vec3(-0.75f, -0.75f, 0.0f)); // move bottom-left
yellowShader->setMat4("model", model);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
// BLUE
blueShader->use();
model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, glm::vec3(0.75f, -0.75f, 0.0f)); // move bottom-right
blueShader->setMat4("model", model);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
checkGlError("glDrawArrays");
}
bool GLSeniorUniform::setSharderPath(const char *vertexPath, const char *fragRedPath,
const char *fragBluePath, const char *fragGreenPath,
const char *fragYellowPath) {
redShader->getSharderPath(vertexPath, fragRedPath);
blueShader->getSharderPath(vertexPath, fragBluePath);
greenShader->getSharderPath(vertexPath, fragGreenPath);
yellowShader->getSharderPath(vertexPath, fragYellowPath);
return 0;
}
void GLSeniorUniform::setMoveXY(float dx, float dy, int actionMode) {
LOGI("setMoveXY dx:%f,dy:%f,actionMode:%d", dy, dy, actionMode);
float xoffset = dx - lastX;
float yoffset = lastY - dy; // reversed since y-coordinates go from bottom to top
lastX = dx;
lastY = dy;
mActionMode = actionMode;
mCamera.ProcessXYMovement(xoffset, yoffset);
}
void GLSeniorUniform::setOnScale(float scaleFactor, float focusX, float focusY, int actionMode) {
float scale;
if (actionMode == 1 || actionMode == 3) {
scale = 45.0f;
} else {
if (scaleFactor > 1) {
scale = (scaleFactor - 1) * 1000 + 45;
} else {
scale = 50 - (1 - scaleFactor) * 1000;
}
}
LOGI("setOnScale scale:%f", scale);
mCamera.ProcessScroll(scale);
}
GLSeniorUniform::GLSeniorUniform() {
redShader = new GLSeniorShader();
blueShader = new GLSeniorShader();
greenShader = new GLSeniorShader();
yellowShader = new GLSeniorShader();
}
GLSeniorUniform::~GLSeniorUniform() {
//析构函数中释放资源
glDeleteVertexArrays(1, &cubeVAO);
glDeleteVertexArrays(1, &skyboxVAO);
glDeleteBuffers(1, &cubeVBO);
glDeleteBuffers(1, &skyboxVBO);
redShader = nullptr;
blueShader = nullptr;
greenShader = nullptr;
yellowShader = nullptr;
}
void GLSeniorUniform::printGLString(const char *name, GLenum s) {
const char *v = (const char *) glGetString(s);
LOGI("OpenGL %s = %s\n", name, v);
}
void GLSeniorUniform::checkGlError(const char *op) {
for (GLint error = glGetError(); error; error = glGetError()) {
LOGI("after %s() glError (0x%x)\n", op, error);
}
}
三、几何着色器：
在顶点和片段着色器之间有一个可选的几何着色器(Geometry Shader)，几何着色器的输入是一个图元（如点或三角形）的一组顶点。几何着色器可以在顶点发送到下一着色器阶段之前对它们随意变换。
几何着色器的例子：
#version 330 core
layout (points) in;
layout (line_strip, max_vertices = 2) out;
void main() {
gl_Position = gl_in[0].gl_Position
+ vec4(-0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
EmitVertex();
gl_Position = gl_in[0].gl_Position
+ vec4( 0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
EmitVertex();
EndPrimitive();
}在几何着色器的顶部，我们需要声明从顶点着色器输入的图元类型。这需要在in关键字前声明一个布局修饰符(Layout Qualifier)。这个输入布局修饰符可以从顶点着色器接收下列任何一个图元值：
- points：绘制GL_POINTS图元时（1）。
- lines：绘制GL_LINES或GL_LINE_STRIP时（2）。
- lines_adjacency：GL_LINES_ADJACENCY或GL_LINE_STRIP_ADJACENCY（4）。
- triangles：GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP或GL_TRIANGLE_FAN（3）。
- triangles_adjacency：GL_TRIANGLES_ADJACENCY或GL_TRIANGLE_STRIP_ADJACENCY（6）。
以上是能提供给glDrawArrays渲染函数的几乎所有图元了。如果我们想要将顶点绘制为GL_TRIANGLES，我们就要将输入修饰符设置为triangles。括号内的数字表示的是一个图元所包含的最小顶点数。
接下来，我们还需要指定几何着色器输出的图元类型，这需要在out关键字前面加一个布局修饰符。和输入布局修饰符一样，输出布局修饰符也可以接受几个图元值：
pointsline_striptriangle_strip
几何着色器同时希望我们设置一个它最大能够输出的顶点数量（如果你超过了这个值，OpenGL将不会绘制多出的顶点），这个也可以在out关键字的布局修饰符中设置。在这个例子中，我们将输出一个line_strip，并将最大顶点数设置为2个。
有了之前顶点着色器阶段的顶点数据，我们就可以使用2个几何着色器函数，EmitVertex和EndPrimitive，来生成新的数据了。几何着色器希望你能够生成并输出至少一个定义为输出的图元
void main() {
gl_Position = gl_in[0].gl_Position
+ vec4(-0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
EmitVertex();
gl_Position = gl_in[0].gl_Position
+ vec4( 0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
EmitVertex();
EndPrimitive();
}每次我们调用EmitVertex时，gl_Position中的向量会被添加到图元中来。当EndPrimitive被调用时，所有发射出的(Emitted)顶点都会合成为指定的输出渲染图元。在一个或多个EmitVertex调用之后重复调用EndPrimitive能够生成多个图元。
爆破物体：
要沿着三角形的法向量位移每个顶点，我们首先需要计算这个法向量。我们所要做的是计算垂直于三角形表面的向量，仅使用我们能够访问的3个顶点。
如果我们能够获取两个平行于三角形表面的向量a和b，我们就能够对这两个向量进行叉乘来获取法向量了。下面这个几何着色器函数做的正是这个，来使用3个输入顶点坐标来获取法向量：
vec3 GetNormal()
{
vec3 a = vec3(gl_in[0].gl_Position) - vec3(gl_in[1].gl_Position);
vec3 b = vec3(gl_in[2].gl_Position) - vec3(gl_in[1].gl_Position);
return normalize(cross(a, b));
}既然知道了如何计算法向量了，我们就能够创建一个explode函数了，它使用法向量和顶点位置向量作为参数。这个函数会返回一个新的向量，它是位置向量沿着法线向量进行位移之后的结果：
vec4 explode(vec4 position, vec3 normal)
{
float magnitude = 2.0;
vec3 direction = normal * ((sin(time) + 1.0) / 2.0) * magnitude;
return position + vec4(direction, 0.0);
}函数本身应该不是非常复杂。sin函数接收一个time参数，它根据时间返回一个-1.0到1.0之间的值。因为我们不想让物体向内爆炸(Implode)，我们将sin值变换到了[0, 1]的范围内。最终的结果会乘以normal向量，并且最终的direction向量会被加到位置向量上。
爆破(Explode)效果的完整几何着色器是这样的：
#version 330 core
layout (triangles) in;
layout (triangle_strip, max_vertices = 3) out;
in VS_OUT {
vec2 texCoords;
} gs_in[];
out vec2 TexCoords;
uniform float time;
vec4 explode(vec4 position, vec3 normal) { ... }
vec3 GetNormal() { ... }
void main() {
vec3 normal = GetNormal();
gl_Position = explode(gl_in[0].gl_Position, normal);
TexCoords = gs_in[0].texCoords;
EmitVertex();
gl_Position = explode(gl_in[1].gl_Position, normal);
TexCoords = gs_in[1].texCoords;
EmitVertex();
gl_Position = explode(gl_in[2].gl_Position, normal);
TexCoords = gs_in[2].texCoords;
EmitVertex();
EndPrimitive();
}法向量可视化：
显示任意物体的法向量。当编写光照着色器时，你可能会最终会得到一些奇怪的视觉输出，但又很难确定导致问题的原因。光照错误很常见的原因就是法向量错误，这可能是由于不正确加载顶点数据、错误地将它们定义为顶点属性或在着色器中不正确地管理所导致的。我们想要的是使用某种方式来检测提供的法向量是正确的。检测法向量是否正确的一个很好的方式就是对它们进行可视化，几何着色器正是实现这一目的非常有用的工具。
思路是这样的：我们首先不使用几何着色器正常绘制场景。然后再次绘制场景，但这次只显示通过几何着色器生成法向量。几何着色器接收一个三角形图元，并沿着法向量生成三条线——每个顶点一个法向量。伪代码看起来会像是这样：
shader.use();
DrawScene();
normalDisplayShader.use();
DrawScene();这次在几何着色器中，我们会使用模型提供的顶点法线，而不是自己生成，为了适配（观察和模型矩阵的）缩放和旋转，我们在将法线变换到观察空间坐标之前，先使用法线矩阵变换一次（几何着色器接受的位置向量是观察空间坐标，所以我们应该将法向量变换到相同的空间中）。这可以在顶点着色器中完成。
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aNormal;
out VS_OUT {
vec3 normal;
} vs_out;
uniform mat4 view;
uniform mat4 model;
void main()
{
gl_Position = view * model * vec4(aPos, 1.0);
mat3 normalMatrix = mat3(transpose(inverse(view * model)));
vs_out.normal = normalize(vec3(vec4(normalMatrix * aNormal, 0.0)));
}变换后的观察空间法向量会以接口块的形式传递到下个着色器阶段。接下来，几何着色器会接收每一个顶点（包括一个位置向量和一个法向量），并在每个位置向量处绘制一个法线向量：
#version 330 core
layout (triangles) in;
layout (line_strip, max_vertices = 6) out;
in VS_OUT {
vec3 normal;
} gs_in[];
const float MAGNITUDE = 0.4;
uniform mat4 projection;
void GenerateLine(int index)
{
gl_Position = projection * gl_in[index].gl_Position;
EmitVertex();
gl_Position = projection * (gl_in[index].gl_Position +
vec4(gs_in[index].normal, 0.0) * MAGNITUDE);
EmitVertex();
EndPrimitive();
}
void main()
{
GenerateLine(0); // 第一个顶点法线
GenerateLine(1); // 第二个顶点法线
GenerateLine(2); // 第三个顶点法线
} 
四、实例化：
如果绘制模型的大量实例(Instance)，你很快就会因为绘制调用过多而达到性能瓶颈。与绘制顶点本身相比，使用glDrawArrays或glDrawElements函数告诉GPU去绘制你的顶点数据会消耗更多的性能，因为OpenGL在绘制顶点数据之前需要做很多准备工作（比如告诉GPU该从哪个缓冲读取数据，从哪寻找顶点属性，而且这些都是在相对缓慢的CPU到GPU总线(CPU to GPU Bus)上进行的）。所以，即便渲染顶点非常快，命令GPU去渲染却未必。
如果我们能够将数据一次性发送给GPU，然后使用一个绘制函数让OpenGL利用这些数据绘制多个物体，就会更方便了。这就是实例化(Instancing)。
实例化这项技术能够让我们使用一个渲染调用来绘制多个物体，来节省每次绘制物体时CPU -> GPU的通信，它只需要一次即可。如果想使用实例化渲染，我们只需要将glDrawArrays和glDrawElements的渲染调用分别改为glDrawArraysInstanced和glDrawElementsInstanced就可以了。这些渲染函数的实例化版本需要一个额外的参数，叫做实例数量(Instance Count)，它能够设置我们需要渲染的实例个数。这样我们只需要将必须的数据发送到GPU一次，然后使用一次函数调用告诉GPU它应该如何绘制这些实例。GPU将会直接渲染这些实例，而不用不断地与CPU进行通信。
每个四边形由2个三角形所组成，一共有6个顶点。每个顶点包含一个2D的标准化设备坐标位置向量和一个颜色向量。 下面就是这个例子使用的顶点数据，为了大量填充屏幕，每个三角形都很小：
float quadVertices[] = {
// 位置 // 颜色
-0.05f, 0.05f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
0.05f, -0.05f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
-0.05f, -0.05f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
-0.05f, 0.05f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
0.05f, -0.05f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
0.05f, 0.05f, 0.0f, 1.0f, 1.0f
}; 片段着色器会从顶点着色器接受颜色向量，并将其设置为它的颜色输出，来实现四边形的颜色：
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 fColor;
void main()
{
FragColor = vec4(fColor, 1.0);
}到现在都没有什么新内容，但从顶点着色器开始就变得很有趣了：
#version 330 core
layout (location = 0) in vec2 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;
out vec3 fColor;
uniform vec2 offsets[100];
void main()
{
vec2 offset = offsets[gl_InstanceID];
gl_Position = vec4(aPos + offset, 0.0, 1.0);
fColor = aColor;
}这里我们定义了一个叫做offsets的数组，它包含100个偏移向量。在顶点着色器中，我们会使用gl_InstanceID来索引offsets数组，获取每个实例的偏移向量。如果我们要实例化绘制100个四边形，仅使用这个顶点着色器我们就能得到100个位于不同位置的四边形。
当前，我们仍要设置这些偏移位置，我们会在进入渲染循环之前使用一个嵌套for循环计算：
glm::vec2 translations[100];
int index = 0;
float offset = 0.1f;
for(int y = -10; y < 10; y += 2)
{
for(int x = -10; x < 10; x += 2)
{
glm::vec2 translation;
translation.x = (float)x / 10.0f + offset;
translation.y = (float)y / 10.0f + offset;
translations[index++] = translation;
}
}这里，我们创建100个位移向量，表示10x10网格上的所有位置。除了生成translations数组之外，我们还需要将数据转移到顶点着色器的uniform数组中：
shader.use();
for(unsigned int i = 0; i < 100; i++)
{
stringstream ss;
string index;
ss << i;
index = ss.str();
shader.setVec2(("offsets[" + index + "]").c_str(), translations[i]);
}开始渲染四边形了。对于实例化渲染，我们使用glDrawArraysInstanced或glDrawElementsInstanced。因为我们使用的不是索引缓冲，我们会调用glDrawArrays版本的函数：
glBindVertexArray(quadVAO);
glDrawArraysInstanced(GL_TRIANGLES, 0, 6, 100);实例化数组：
如果我们要渲染远超过100个实例的时候（这其实非常普遍），我们最终会超过最大能够发送至着色器的uniform数据大小上限。它的一个代替方案是实例化数组(Instanced Array)，它被定义为一个顶点属性（能够让我们储存更多的数据），仅在顶点着色器渲染一个新的实例时才会更新。
使用顶点属性时，顶点着色器的每次运行都会让GLSL获取新一组适用于当前顶点的属性。而当我们将顶点属性定义为一个实例化数组时，顶点着色器就只需要对每个实例，而不是每个顶点，更新顶点属性的内容了。这允许我们对逐顶点的数据使用普通的顶点属性，而对逐实例的数据使用实例化数组。
#version 330 core
layout (location = 0) in vec2 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;
layout (location = 2) in vec2 aOffset;
out vec3 fColor;
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos + aOffset, 0.0, 1.0);
fColor = aColor;
}调用了glVertexAttribDivisor。这个函数告诉了OpenGL该什么时候更新顶点属性的内容至新一组数据。它的第一个参数是需要的顶点属性，第二个参数是属性除数(Attribute Divisor)。默认情况下，属性除数是0，告诉OpenGL我们需要在顶点着色器的每次迭代时更新顶点属性。将它设置为1时，我们告诉OpenGL我们希望在渲染一个新实例的时候更新顶点属性。而设置为2时，我们希望每2个实例更新一次属性，以此类推。我们将属性除数设置为1，是在告诉OpenGL，处于位置值2的顶点属性是一个实例化数组。
实例化优化：
现在，我们来尝试使用实例化渲染来渲染相同的场景。我们首先对顶点着色器进行一点修改 ：
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 2) in vec2 aTexCoords;
layout (location = 3) in mat4 instanceMatrix;
out vec2 TexCoords;
uniform mat4 projection;
uniform mat4 view;
void main()
{
gl_Position = projection * view * instanceMatrix * vec4(aPos, 1.0);
TexCoords = aTexCoords;
}我们不再使用模型uniform变量，改为一个mat4的顶点属性，让我们能够存储一个实例化数组的变换矩阵。然而，当我们顶点属性的类型大于vec4时，就要多进行一步处理了。顶点属性最大允许的数据大小等于一个vec4。因为一个mat4本质上是4个vec4，我们需要为这个矩阵预留4个顶点属性。因为我们将它的位置值设置为3，矩阵每一列的顶点属性位置值就是3、4、5和6。
接下来，我们需要为这4个顶点属性设置属性指针，并将它们设置为实例化数组：
/ 顶点缓冲对象
unsigned int buffer;
glGenBuffers(1, &buffer);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, amount * sizeof(glm::mat4),
&modelMatrices[0], GL_STATIC_DRAW);
for(unsigned int i = 0; i < rock.meshes.size(); i++)
{
unsigned int VAO = rock.meshes[i].VAO;
glBindVertexArray(VAO);
// 顶点属性
GLsizei vec4Size = sizeof(glm::vec4);
glEnableVertexAttribArray(3);
glVertexAttribPointer(3, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE,
4 * vec4Size, (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(4);
glVertexAttribPointer(4, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE,
4 * vec4Size, (void*)(vec4Size));
glEnableVertexAttribArray(5);
glVertexAttribPointer(5, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE,
4 * vec4Size, (void*)(2 * vec4Size));
glEnableVertexAttribArray(6);
glVertexAttribPointer(6, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE,
4 * vec4Size, (void*)(3 * vec4Size));
glVertexAttribDivisor(3, 1);
glVertexAttribDivisor(4, 1);
glVertexAttribDivisor(5, 1);
glVertexAttribDivisor(6, 1);
glBindVertexArray(0);
} 接下来，我们再次使用网格的VAO，这一次使用glDrawElementsInstanced进行绘制：
// 绘制小行星
instanceShader.use();
for(unsigned int i = 0; i < rock.meshes.size(); i++)
{
glBindVertexArray(rock.meshes[i].VAO);
glDrawElementsInstanced(
GL_TRIANGLES, rock.meshes[i].indices.size(),
GL_UNSIGNED_INT, 0, amount
);
}
五、抗锯齿：
在学习渲染的旅途中，你可能会时不时遇到模型边缘有锯齿的情况。这些锯齿边缘(Jagged Edges)的产生和光栅器将顶点数据转化为片段的方式有关。
能够清楚看见形成边缘的像素。这种现象被称之为走样(Aliasing)。有很多种抗锯齿（Anti-aliasing，也被称为反走样）的技术能够帮助我们缓解这种现象，从而产生更平滑的边缘。
最开始我们有一种叫做超采样抗锯齿(Super Sample Anti-aliasing, SSAA)的技术，它会使用比正常分辨率更高的分辨率（即超采样）来渲染场景，当图像输出在帧缓冲中更新时，分辨率会被下采样(Downsample)至正常的分辨率。这些额外的分辨率会被用来防止锯齿边缘的产生。虽然它确实能够解决走样的问题，但是由于这样比平时要绘制更多的片段，它也会带来很大的性能开销。
多重采样：
为了理解什么是多重采样(Multisampling)，以及它是如何解决锯齿问题的，我们有必要更加深入地了解OpenGL光栅器的工作方式。
光栅器是位于最终处理过的顶点之后到片段着色器之前所经过的所有的算法与过程的总和。光栅器会将一个图元的所有顶点作为输入，并将它转换为一系列的片段。顶点坐标理论上可以取任意值，但片段不行，因为它们受限于你窗口的分辨率。顶点坐标与片段之间几乎永远也不会有一对一的映射，所以光栅器必须以某种方式来决定每个顶点最终所在的片段/屏幕坐标。
这里我们可以看到一个屏幕像素的网格，每个像素的中心包含有一个采样点(Sample Point)，它会被用来决定这个三角形是否遮盖了某个像素。图中红色的采样点被三角形所遮盖，在每一个遮住的像素处都会生成一个片段。虽然三角形边缘的一些部分也遮住了某些屏幕像素，但是这些像素的采样点并没有被三角形内部所遮盖，所以它们不会受到片段着色器的影响。
你现在可能已经清楚走样的原因了。完整渲染后的三角形在屏幕上会是这样的：
由于屏幕像素总量的限制，有些边缘的像素能够被渲染出来，而有些则不会。结果就是我们使用了不光滑的边缘来渲染图元，导致之前讨论到的锯齿边缘。
多重采样所做的正是将单一的采样点变为多个采样点（这也是它名称的由来）。我们不再使用像素中心的单一采样点，取而代之的是以特定图案排列的4个子采样点(Subsample)。我们将用这些子采样点来决定像素的遮盖度。当然，这也意味着颜色缓冲的大小会随着子采样点的增加而增加。
上图的左侧展示了正常情况下判定三角形是否遮盖的方式。在例子中的这个像素上不会运行片段着色器（所以它会保持空白）。因为它的采样点并未被三角形所覆盖。上图的右侧展示的是实施多重采样之后的版本，每个像素包含有4个采样点。这里，只有两个采样点遮盖住了三角形。
采样点的数量可以是任意的，更多的采样点能带来更精确的遮盖率。
MSAA真正的工作方式是，无论三角形遮盖了多少个子采样点，（每个图元中）每个像素只运行一次片段着色器。片段着色器所使用的顶点数据会插值到每个像素的中心，所得到的结果颜色会被储存在每个被遮盖住的子采样点中。当颜色缓冲的子样本被图元的所有颜色填满时，所有的这些颜色将会在每个像素内部平均化。因为上图的4个采样点中只有2个被遮盖住了，这个像素的颜色将会是三角形颜色与其他两个采样点的颜色（在这里是无色）的平均值，最终形成一种淡蓝色。
这样子做之后，颜色缓冲中所有的图元边缘将会产生一种更平滑的图形。让我们来看看前面三角形的多重采样会是什么样子：
这里，每个像素包含4个子采样点（不相关的采样点都没有标注），蓝色的采样点被三角形所遮盖，而灰色的则没有。对于三角形的内部的像素，片段着色器只会运行一次，颜色输出会被存储到全部的4个子样本中。而在三角形的边缘，并不是所有的子采样点都被遮盖，所以片段着色器的结果将只会储存到部分的子样本中。根据被遮盖的子样本的数量，最终的像素颜色将由三角形的颜色与其它子样本中所储存的颜色来决定。
简单来说，一个像素中如果有更多的采样点被三角形遮盖，那么这个像素的颜色就会更接近于三角形的颜色。如果我们给上面的三角形填充颜色，就能得到以下的效果：
对于每个像素来说，越少的子采样点被三角形所覆盖，那么它受到三角形的影响就越小。三角形的不平滑边缘被稍浅的颜色所包围后，从远处观察时就会显得更加平滑了。
不仅仅是颜色值会受到多重采样的影响，深度和模板测试也能够使用多个采样点。对深度测试来说，每个顶点的深度值会在运行深度测试之前被插值到各个子样本中。对模板测试来说，我们对每个子样本，而不是每个像素，存储一个模板值。当然，这也意味着深度和模板缓冲的大小会乘以子采样点的个数。
OpenGL中的MSAA：
如果我们想要在OpenGL中使用MSAA，我们必须要使用一个能在每个像素中存储大于1个颜色值的颜色缓冲（因为多重采样需要我们为每个采样点都储存一个颜色）。所以，我们需要一个新的缓冲类型，来存储特定数量的多重采样样本，它叫做多重采样缓冲(Multisample Buffer)。
大多数的窗口系统都应该提供了一个多重采样缓冲，用以代替默认的颜色缓冲。GLFW同样给了我们这个功能，我们所要做的只是提示(Hint) GLFW，我们希望使用一个包含N个样本的多重采样缓冲。这可以在创建窗口之前调用glfwWindowHint来完成。
glfwWindowHint(GLFW_SAMPLES, 4);现在我们已经向GLFW请求了多重采样缓冲，我们还需要调用glEnable并启用GL_MULTISAMPLE，来启用多重采样。在大多数OpenGL的驱动上，多重采样都是默认启用的，所以这个调用可能会有点多余，但显式地调用一下会更保险一点。这样子不论是什么OpenGL的实现都能够正常启用多重采样了。
glEnable(GL_MULTISAMPLE);只要默认的帧缓冲有了多重采样缓冲的附件，我们所要做的只是调用glEnable来启用多重采样。因为多重采样的算法都在OpenGL驱动的光栅器中实现了，我们不需要再多做什么。
离屏MSAA：
由于GLFW负责了创建多重采样缓冲，启用MSAA非常简单。然而，如果我们想要使用我们自己的帧缓冲来进行离屏渲染，那么我们就必须要自己动手生成多重采样缓冲了。
有两种方式可以创建多重采样缓冲，将其作为帧缓冲的附件：纹理附件和渲染缓冲附件，这和在帧缓冲教程中所讨论的普通附件很相似。
多重采样纹理附件：
为了创建一个支持储存多个采样点的纹理，我们使用glTexImage2DMultisample来替代glTexImage2D，它的纹理目标是GL_TEXTURE_2D_MULTISAPLE。
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, tex);
glTexImage2DMultisample(GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE,
samples, GL_RGB, width, height, GL_TRUE);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, 0);它的第二个参数设置的是纹理所拥有的样本个数。如果最后一个参数为GL_TRUE，图像将会对每个纹素使用相同的样本位置以及相同数量的子采样点个数。
我们使用glFramebufferTexture2D将多重采样纹理附加到帧缓冲上，但这里纹理类型使用的是GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE。
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, tex, 0);当前绑定的帧缓冲现在就有了一个纹理图像形式的多重采样颜色缓冲。
多重采样渲染缓冲对象：
和纹理类似，创建一个多重采样渲染缓冲对象并不难。我们所要做的只是在指定（当前绑定的）渲染缓冲的内存存储时，将glRenderbufferStorage的调用改为glRenderbufferStorageMultisample就可以了。
glRenderbufferStorageMultisample(GL_RENDERBUFFER, 4,
GL_DEPTH24_STENCIL8, width, height);函数中，渲染缓冲对象后的参数我们将设定为样本的数量，在当前的例子中是4。
渲染到多重采样帧缓冲：
渲染到多重采样帧缓冲对象的过程都是自动的。只要我们在帧缓冲绑定时绘制任何东西，光栅器就会负责所有的多重采样运算。我们最终会得到一个多重采样颜色缓冲以及/或深度和模板缓冲。因为多重采样缓冲有一点特别，我们不能直接将它们的缓冲图像用于其他运算，比如在着色器中对它们进行采样。
一个多重采样的图像包含比普通图像更多的信息，我们所要做的是缩小或者还原(Resolve)图像。多重采样帧缓冲的还原通常是通过glBlitFramebuffer来完成，它能够将一个帧缓冲中的某个区域复制到另一个帧缓冲中，并且将多重采样缓冲还原。
glBlitFramebuffer会将一个用4个屏幕空间坐标所定义的源区域复制到一个同样用4个屏幕空间坐标所定义的目标区域中。
你可能记得在帧缓冲教程中，当我们绑定到GL_FRAMEBUFFER时，我们是同时绑定了读取和绘制的帧缓冲目标。我们也可以将帧缓冲分开绑定至GL_READ_FRAMEBUFFER与GL_DRAW_FRAMEBUFFER。glBlitFramebuffer函数会根据这两个目标，决定哪个是源帧缓冲，哪个是目标帧缓冲。接下来，我们可以将图像位块传送(Blit)到默认的帧缓冲中，将多重采样的帧缓冲传送到屏幕上。
glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, multisampledFBO);
glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0);
glBlitFramebuffer(0, 0, width, height, 0, 0, width,
height, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_NEAREST);如果我们想要使用多重采样帧缓冲的纹理输出来做像是后期处理这样的事情呢？我们不能直接在片段着色器中使用多重采样的纹理。但我们能做的是将多重采样缓冲位块传送到一个没有使用多重采样纹理附件的FBO中。然后用这个普通的颜色附件来做后期处理，从而达到我们的目的。然而，这也意味着我们需要生成一个新的FBO，作为中介帧缓冲对象，将多重采样缓冲还原为一个能在着色器中使用的普通2D纹理。这个过程的伪代码是这样的：
unsigned int msFBO = CreateFBOWithMultiSampledAttachments();
// 使用普通的纹理颜色附件创建一个新的FBO
...
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
GL_TEXTURE_2D, screenTexture, 0);
...
while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
...
glBindFramebuffer(msFBO);
ClearFrameBuffer();
DrawScene();
// 将多重采样缓冲还原到中介FBO上
glBindFramebuffer(GL_READ_FRAMEBUFFER, msFBO);
glBindFramebuffer(GL_DRAW_FRAMEBUFFER, intermediateFBO);
glBlitFramebuffer(0, 0, width, height, 0, 0, width, height, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_NEAREST);
// 现在场景是一个2D纹理缓冲，可以将这个图像用来后期处理
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);
ClearFramebuffer();
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, screenTexture);
DrawPostProcessingQuad();
...
}自定义抗锯齿算法：
将一个多重采样的纹理图像不进行还原直接传入着色器也是可行的。GLSL提供了这样的选项，让我们能够对纹理图像的每个子样本进行采样，所以我们可以创建我们自己的抗锯齿算法。在大型的图形应用中通常都会这么做。
要想获取每个子样本的颜色值，你需要将纹理uniform采样器设置为sampler2DMS，而不是平常使用的sampler2D：
uniform sampler2DMS screenTextureMS;使用texelFetch函数就能够获取每个子样本的颜色值了：
vec4 colorSample = texelFetch(screenTextureMS, TexCoords, 3); // 第4个子样本参考资料：中文版LearnOpenGL
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