Morizotter blog

苦しみながら三角形を描いてるけどVBOとVAOがわからないので調べてみる（ぐちゃぐちゃ）

November 07, 2016

苦しみながら三角形を描いています…。とりあえず、今日描いた三角形です。

Hello Triangle

OpenGL をやっているということなのですが、 VBO(Vertex Buffer Object) と VAO(Vertex Array Object) がよくわかってないです。今日はそれについて独り言を書きます。テキストとしては、 Anton’s OpenGL 4 Tutorialsを使っています。

ベースとなるコードはこれ。

#include <GL/glew.h> // include GLEW and new version of GL on Windows
#include <GLFW/glfw3.h> // GLFW helper library
#include <stdio.h>
#include <iostream>

int main(int argc, const char \* argv\[\]) {

    // start GL context and O/S window using the GLFW helper library
    if (!glfwInit()) {
        fprintf(stderr, "ERROR: could not start GLFW3\\n");
        return 1;
    }

    glfwWindowHint(GLFW\_CONTEXT\_VERSION\_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW\_CONTEXT\_VERSION\_MINOR, 2);
    glfwWindowHint(GLFW\_OPENGL\_FORWARD\_COMPAT, GL\_TRUE);
    glfwWindowHint(GLFW\_OPENGL\_PROFILE, GLFW\_OPENGL\_CORE\_PROFILE);

    GLFWwindow \*window = glfwCreateWindow(640, 480, "Hello Triangle", NULL, NULL);
    if (!window) {
        fprintf(stderr, "ERROR: could not open window with GLFW3\\n");
        glfwTerminate();
        return 1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);

    // start GLEW extension handler
    glewExperimental = GL\_TRUE;
    glewInit();

    // get version info
    const GLubyte \* renderer = glGetString(GL\_RENDERER);
    const GLubyte \* version = glGetString(GL\_VERSION);
    printf("Renderer: %s\\n", renderer);
    printf("OpenGL version supported %s\\n", version);

    // tell GL to only draw onto a pixel in fthe shape is closer to the viewer
    glEnable(GL\_DEPTH\_TEST); // enable depth-testing
    glDepthFunc(GL\_LESS); // depth-testing interprets a smaller value as "closer"

    GLfloat points\[\] = {
        0.0f, 0.5f, 0.0f,
        0.5f, -0.5f, 0.0f,
        -0.5f, -0.5f, 0.0f
    };

    GLuint vbo = 0;
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL\_ARRAY\_BUFFER, vbo);
    glBufferData(GL\_ARRAY\_BUFFER, sizeof(points), points, GL\_STATIC\_DRAW);

    GLuint vao = 0;
    glGenVertexArrays(1, &vao);
    glBindVertexArray(vao);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glBindBuffer(GL\_ARRAY\_BUFFER, vbo);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL\_FLOAT, GL\_FALSE, 0, NULL);

    const char\* vertex\_shader =
    "#version 410\\n"
    "in vec3 vp;"
    "void main() {"
    " gl\_Position = vec4(vp, 1.0);"
    "}";

    const char\* fragment\_shader =
    "#version 410\\n"
    "out vec4 frag\_colour;"
    "void main() {"
    "  frag\_colour = vec4(0.5, 0.0, 0.5, 1.0);"
    "}";

    GLuint vs = glCreateShader(GL\_VERTEX\_SHADER);
    glShaderSource(vs, 1, &vertex\_shader, NULL);
    glCompileShader(vs);
    GLuint fs = glCreateShader(GL\_FRAGMENT\_SHADER);
    glShaderSource(fs, 1, &fragment\_shader, NULL);
    glCompileShader(fs);

    GLuint shader\_programme = glCreateProgram();
    glAttachShader(shader\_programme, fs);
    glAttachShader(shader\_programme, vs);
    glLinkProgram(shader\_programme);

    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        // wipe the drawing surface clear
        glClear(GL\_COLOR\_BUFFER\_BIT | GL\_DEPTH\_BUFFER\_BIT);
        glUseProgram(shader\_programme);
        glBindVertexArray(vao);
        // draw points 0-3 from the currently bound VAO with current in-use shader
        glDrawArrays(GL\_TRIANGLES, 0, 3);
        // update other events like input handling
        glfwPollEvents();
        // put the stuff we've been drawing onto the display
        glfwSwapBuffers(window);
    }

    // close GL context and any other GLFW resources
    glfwTerminate();

    return 0;
}

問題のポイント

    GLuint vbo = 0;
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL\_ARRAY\_BUFFER, vbo);
    glBufferData(GL\_ARRAY\_BUFFER, sizeof(points), points, GL\_STATIC\_DRAW);

    GLuint vao = 0;
    glGenVertexArrays(1, &vao);
    glBindVertexArray(vao);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glBindBuffer(GL\_ARRAY\_BUFFER, vbo);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL\_FLOAT, GL\_FALSE, 0, NULL);

共通

  • とりあえず、バッファは何か値を入れておく場所として考えておけばいい。

VBO(Vertex Buffer Object)

  • 頂点バッファが扱う情報が 3 つの場合は、VBO も 3 つ必要になる。
  • vertex shader の attribute に情報を渡す役割を担っている。

調べると長文ばっかり出てくるので、とりあえず、ひとつひとつの API を見ていくことにする。

GLuint vbo = 0;

vbo を格納する変数を作っている感じかな。

glGenBuffers(1, &vbo);

これは、

void glGenBuffers(GLsizei n, GLuint * buffers);

by glGenBuffers - OpenGL 4 Reference Pages

ということみたい。n に作成したい vbo の数を指定して、buffers に配列の先頭アドレスを指定すれば良いのかな。n に 1 を指定したのなら、vbo は要素（buffer 名）が 1 つの配列になるということかな。

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

これは、

void glBindBuffer(GLenum target, GLuint buffer);

ということみたい。 target は GLARRAYBUFFER の他に、GLTEXTUREBUFFER や GLATOMICCOUNTER_BUFFER などがある…。buffer を形式を指定して読み込む感じかな。

by glBindBuffer - OpenGL 4 Reference Pages

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(points), points, GL_STATIC_DRAW);

これは、

void glBufferData(GLenum target, GLsizeiptr size, const GLvoid * data, GLenum usage);

ということみたい。 target は glBufferData をどのような形式で確保するかということ？ size はデータサイズ、 data は読み込ませたいデータ、 usage はそのデータの用途。用途は、 GLSTREAMDRAW , GLSTREAMREAD , GLSTREAMCOPY , GLSTATICDRAW , GLSTATICREAD , GLSTATICCOPY , GLDYNAMICDRAW , GLDYNAMICREAD , or GLDYNAMICCOPY がある。

by glBufferData - OpenGL 4 Reference Pages

まだ、曖昧だけど、今のところとりあえず、 GLARRAYBUFFER という形式で確保された領域に、GLSTATICDRAW 目的で利用する points を格納した。その領域へのハンドルは変数 vbo であると理解しておこう！

とりあえず、この仮の理解があれば、先に進める＞＜

VAO(Vertex Array Object)

GLuint vao = 0;

とりあえず、vbo と同じように変数を作成。

glGenVertexArrays(1, &vao);

これも、VBO と同様に、1 つ作るってことかな。

by glGenVertexArrays - OpenGL 4 Reference Pages

glBindVertexArray(vao);

void glBindVertexArray(GLuint array);

0 を指定したら、既存のやつを破棄するらしい。binding 成功したら、以前バインドしていたものは破棄される。

by glBindVertexArray - OpenGL 4 Reference Pages

glEnableVertexAttribArray(0);

void glEnableVertexAttribArray(GLuint index);

バインドした vao は今回は要素がひとつの配列だから、その 0 番目を有効にするって意味かな。

by glEnableVertexAttribArray - OpenGL 4 Reference Pages

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

むむ…。VBO で調べたのと同じのが出てきた。はぁ…。GLARRAYBUFFER に関連づけるところの考え方がなんか間違えてるっぽいな。。。。とりあえず、これはこういうものとして覚えておこう…。泣きたい。

glVertexAttribPointer(0, 3, GLFLOAT, GLFALSE, 0, NULL);

void glVertexAttribPointer(GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid * pointer);

0 番目の vertex buffer は GL_FLOAT の vec3 で、normalized されてなくて、0 番目からレンダリングすると決めとく？

by glVertexAttribPointer - OpenGL 4 Reference Pages

もうここは強引に、glBindVertexArray あたりで、GLARRAYBUFFER は vao の管理下にあって、vbo をそこに追加して、どういう風に vertex shader がその情報を受け取るかを決めとく と理解しておこう。もうボロボロ。

とりあえず、そうすることで、vao は vbo のことも知ってて、vertex shader にどんな情報を渡せばいいか知ってるってことになります！！（強引）

…

定義を見ましたが、ちゃんと理解していません…。そもそも、OpenGL の全体像をつかめていない気がします。

GLARRAYBUFFER がさすものはそれぞれの箇所で違っているかもしれないですね。VAO の生成が始まったら、GLARRAYBUFFER は VAO の管理下にあるような印象が…。

問題山積み。

ついでに描画部分の一部を見ておく

glUseProgram(shader_programme);

コンパイル済みのプログラムを描画のために使うよってことだろ。

by glUseProgram - OpenGL 4 Reference Pages

glBindVertexArray(vao);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

きっと、glBindVertexArray(name)で呼び出して、呼び出したやつを描画するんだろ。

参考

へるぷみ

へとへと。

教材

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Written by morizotter who lives and works in Tokyo building useful things. You should follow them on Twitter