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Learn OpenGL
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Joey de Vries
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c
2015 Joey de Vries
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"License"). You may not use this file except in compliance with the License. You may obtain a copy of the License athttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0. Un- less required by applicable law or agreed to in writing, software distributed under the License is distributed on an"AS IS"BASIS,WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. See the License for the specific language governing permissions and limitations under the License.
Second printing, July 2015
Contents
1Introduction.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1 Prerequisites
14
1.2 Structure
15
1.2.1 Boxes
15
1.2.2 Code
15
1.2.3 Color hints
15
1.2.4 OpenGL Function references
15 IGetting started
2OpenGL.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1 Core-profile vs Immediate mode
18
2.2 Extensions
19
2.3 State machine
19
2.4 Objects
20
2.5 Let"s get started
21
2.6 Additional resources
21
3Creating a window.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1 GLFW
22
3.2 Building GLFW
23
3.2.1 CMake
23
3.2.2 Compilation
24
3.3 Our first project24
3.4 Linking
24
3.4.1 OpenGL library on Windows
25
3.4.2 OpenGL library on Linux
26
3.5 GLEW
26
3.5.1 Building and linking GLEW
26
3.6 Additional resources
27
4Hello Window.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.1 GLEW
29
4.2 Viewport
30
4.3 Ready your engines
30
4.4 One last thing
31
4.5 Input
32
4.6 Rendering
33
5Hello Triangle.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.1 Vertex input
37
5.2 Vertex shader
39
5.3 Compiling a shader
40
5.4 Fragment shader
41
5.4.1 Shader program
42
5.5 Linking Vertex Attributes
43
5.5.1 Vertex Array Object
45
5.5.2 The triangle we"ve all been waiting for
47
5.6 Element Buffer Objects
48
5.7 Additional resources
51
5.8 Exercises
51
6Shaders.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.1 GLSL
52
6.2 Types
53
6.2.1 Vectors
53
6.3 Ins and outs
54
6.4 Uniforms
56
6.5 Our own shader class
59
6.6 Reading from file
60
6.7 Exercises
62
7Textures.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.1 Texture Wrapping
65
7.2 Texture Filtering
66
7.2.1 Mipmaps
67
7.3 Loading and creating textures68
7.4 SOIL
69
7.5 Generating a texture
69
7.6 Applying textures
70
7.7 Texture Units
73
7.8 Exercises
76
8Transformations.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
8.1 Vectors
77
8.2 Scalar vector operations
78
8.3 Vector negation
79
8.4 Addition and subtraction
79
8.5 Length
80
8.6 Vector-vector multiplication
81
8.6.1 Dot product
81
8.6.2 Cross product
82
8.7 Matrices
82
8.8 Addition and subtraction
83
8.9 Matrix-scalar products
84
8.10 Matrix-matrix multiplication
84
8.11 Matrix-Vector multiplication
85
8.12 Identity matrix
86
8.13 Scaling
86
8.14 Translation
87
8.15 Rotation
88
8.16 Combining matrices
89
8.17 In practice
90
8.18 GLM
90
8.19 Exercises
94
9Coordinate Systems.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
9.1 The global picture
96
9.2 Local space
97
9.3 World space
97
9.4 View space
97
9.5 Clip space
97
9.5.1 Orthographic projection
98
9.5.2 Perspective projection
99
9.6 Putting it all together
102
9.7 Going 3D
102
9.8 More 3D
106
9.8.1 Z-buffer
107
9.8.2 More cubes!. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
9.9 Exercises
109
10Camera.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
10.1 Camera/View space
110
10.1.1 1. Camera position
111
10.1.2 2. Camera direction
111
10.1.3 3. Right axis
111
10.1.4 4. Up axis
111
10.2 Look At
112
10.3 Walk around
113
10.4 Movement speed
115
10.5 Look around
116
10.6 Euler angles
117
10.7 Mouse input
119
10.8 Zoom
121
10.9 Camera class
122
10.10 Exercises
123
11Review.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
11.1 Glossary
124 IILighting
12Colors.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
12.1 A lighting scene
129
13Basic Lighting.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
13.1 Ambient lighting
134
13.2 Diffuse lighting
135
13.3 Normal vectors
136
13.4 Calculating the diffuse color
137
13.5 One last thing
139
13.6 Specular Lighting
141
13.7 Exercises
145
14Materials.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
14.1 Setting materials
147
14.2 Light properties
149
14.3 Different light colors
151
14.4 Exercises
152
15Lighting maps.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
15.1 Diffuse maps
154
15.2 Specular maps
157
15.3 Sampling specular maps
158
15.4 Exercises
160
16Light casters.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
16.1 Directional Light
161
16.2 Point lights
164
16.3 Attenuation
165
16.3.1 Choosing the right values
166
16.3.2 Implementing attenuation
167
16.4 Spotlight
169
16.5 Flashlight
169
16.6 Smooth/Soft edges
172
16.7 Exercises
174
17Multiple lights.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
17.1 Directional light
176
17.2 Point light
177
17.3 Putting it all together
178
17.4 Exercises
181
18Review.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
18.1 Glossary
182 IIIModel Loading
19Assimp.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
19.1 A model loading library
186
19.2 Building Assimp
187
20Mesh.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
20.1 Initialization
190
20.2 Rendering
192
21Model.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
21.1 Importing a 3D model into OpenGL
195
21.1.1 Assimp to Mesh
197
21.1.2 Indices
199
21.1.3 Material
199
21.2 A large optimization200
21.3 No more containers!
202
21.4 Exercises
203 IVAdvanced OpenGL
22Depth testing.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
22.1 Depth test function
206
22.2 Depth value precision
209
22.3 Visualizing the depth buffer
210
22.4 Z-fighting
213
22.4.1 Prevent z-fighting
214
23Stencil testing.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
23.1 Stencil functions
218
23.2 Object outlining
219
24Blending.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
24.1 Discarding fragments
224
24.2 Blending
228
24.3 Rendering semi-transparent textures
231
24.4 Don"t break the order
233
25Face culling.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
25.1 Winding order
235
25.2 Face culling
237
25.3 Exercises
239
26Framebuffers.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
26.1 Creating a framebuffer
240
26.1.1 Texture attachments
242
26.1.2 Renderbuffer object attachments
quotesdbs_dbs16.pdfusesText_22
[PDF] OpenGL et GLUT Une introduction