【OpenGL】绘制球体

步骤

1-初始化：

GLFW窗口，GLAD

2-计算球体顶点：

通过数学方法计算球体的每个顶点坐标

3-数据处理：

通过球体顶点坐标构造三角形网络，生成并绑定VAO&VBO&EBO（准备再GPU中进行处理)，设置顶点属性指针（本质上就是告诉OpenGL如何处理数据）

4-着色器：

给出顶点和片段着色器，然后链接为着色器程序，渲染时使用着色器程序

5-渲染：

使用画线模式画圆，开启面剔除，剔除背面，使用线框模式画球,清空缓冲，交换缓冲区检查触发事件

6-结束：

释放资源

结果

填充模式和线框模式效果对比

开启面剔除和线框模式效果对比

只需要展示一个面，否则会有重合，此处剔除背面为例

代码

此处只给出main.cpp,具体工程参考评论中所对应课程的实验，拥有详细的实验步骤

main.cpp

/*
步骤：
1-初始化： GLFW窗口，GLAD
2-计算球体顶点：通过数学方法计算球体的每个顶点坐标
3-数据处理： 通过球体顶点坐标构造三角形网络，生成并绑定VAO&VBO&EBO（准备再GPU中进行处理)，设置顶点属性指针（本质上就是告诉OpenGL如何处理数据）
4-着色器：给出顶点和片段着色器，然后链接为着色器程序，渲染时使用着色器程序
5-渲染：使用画线模式画圆，开启面剔除，剔除背面，使用线框模式画球,清空缓冲，交换缓冲区检查触发事件
6-结束：释放资源
*/
#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include "Shader.h"
#include <iostream>
#include <math.h>
#include <vector>

const unsigned int screen_width = 780;
const unsigned int screen_height = 780;
const GLfloat PI= 3.14159265358979323846f;
//将球横纵划分成50*50的网格
const int Y_SEGMENTS = 50;
const int X_SEGMENTS = 50;

int main()
{
	/*1-初始化*/
	//初始化GLFW
	glfwInit();//初始化GLFW
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);//opengl版本号3.3
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);// 次版本号3
	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);//使用核心模式(无序向后兼容性)
	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);//如果使用的是Mac OS X系统，需加上这行
	glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, false);//不可改变窗口大小

	//创建窗口（宽、高、窗口名称）
	auto window = glfwCreateWindow(screen_width, screen_height,"Sphere",nullptr,nullptr);
	//检测窗口是否创建成功
	if (window==nullptr)
	{
		std::cout << "Failed to Create OpenGL Context" << std::endl;
		glfwTerminate();
		return -1;
	}
	glfwMakeContextCurrent(window);//将窗口的上下文设置为当前进程的主上下文

	//初始化GLAD，加载OpenGL指针地址的函数
	if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
	{
		std::cout<<"Failed to initialize GLAD"<<std::endl;
			return -1;
	}
	//指定当前视口尺寸（前两个参数为左下角位置，后两个参数是渲染窗口宽、高）
	glViewport(0, 0, screen_width, screen_height);

	
	std::vector<float> sphereVertices;
	std::vector<int> sphereIndices;

	/*2-计算球体顶点*/
	//生成球的顶点
	for (int y=0;y<=Y_SEGMENTS;y++)
	{
		for (int x=0;x<=X_SEGMENTS;x++)
		{
			float xSegment = (float)x / (float)X_SEGMENTS;
			float ySegment = (float)y / (float)Y_SEGMENTS;
			float xPos = std::cos(xSegment * 2.0f * PI) * std::sin(ySegment * PI);
			float yPos = std::cos(ySegment * PI);
			float zPos = std::sin(xSegment * 2.0f * PI) * std::sin(ySegment * PI);
			sphereVertices.push_back(xPos);
			sphereVertices.push_back(yPos);
			sphereVertices.push_back(zPos);
		}
	}

	//生成球的Indices
	for (int i=0;i<Y_SEGMENTS;i++)
	{
		for (int j=0;j<X_SEGMENTS;j++)
		{
			sphereIndices.push_back(i * (X_SEGMENTS + 1) + j);
			sphereIndices.push_back((i + 1) * (X_SEGMENTS + 1) + j);
			sphereIndices.push_back((i + 1) * (X_SEGMENTS + 1) + j+1);
			sphereIndices.push_back(i* (X_SEGMENTS + 1) + j);
			sphereIndices.push_back((i + 1) * (X_SEGMENTS + 1) + j + 1);
			sphereIndices.push_back(i * (X_SEGMENTS + 1) + j + 1);
		}
	}


	/*3-数据处理*/
	unsigned int VBO, VAO;
	glGenVertexArrays(1, &VAO);
	glGenBuffers(1, &VBO);
	//生成并绑定球体的VAO和VBO
	glBindVertexArray(VAO);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
	//将顶点数据绑定至当前默认的缓冲中
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sphereVertices.size() * sizeof(float), &sphereVertices[0], GL_STATIC_DRAW);

	GLuint element_buffer_object;//EBO
	glGenBuffers(1, &element_buffer_object);
	glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, element_buffer_object);
	glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sphereIndices.size() * sizeof(int), &sphereIndices[0], GL_STATIC_DRAW);

	//设置顶点属性指针
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
	glEnableVertexAttribArray(0);

	//解绑VAO和VBO
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
	glBindVertexArray(0);
	/*4-着色器*/
	Shader shader("task3.vs", "task3.fs");

	/*5-渲染*/
	//渲染循环
	while (!glfwWindowShouldClose(window))
	{
		//清空颜色缓冲
		glClearColor(0.0f, 0.34f, 0.57f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

		shader.Use();
		//绘制球
		//开启面剔除(只需要展示一个面，否则会有重合)
		glEnable(GL_CULL_FACE);
		glCullFace(GL_BACK);
		glBindVertexArray(VAO);
		//使用线框模式绘制
		glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
		glDrawElements(GL_TRIANGLES, X_SEGMENTS * Y_SEGMENTS * 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
		//点阵模式绘制
		//glPointSize(5);
		//glDrawElements(GL_POINTS, X_SEGMENTS * Y_SEGMENTS * 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
		//交换缓冲并且检查是否有触发事件(比如键盘输入、鼠标移动)
		glfwSwapBuffers(window);
		glfwPollEvents();
	}
	
	/*6-结束*/
	//删除VAO和VBO，EBO
	glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
	glDeleteBuffers(1, &VBO);
	glDeleteBuffers(1, &element_buffer_object);

	//清理所有的资源并正确退出程序
	glfwTerminate();
	return 0;

}