Horse3D游戏引擎研发笔记（五）：在QtOpenGL环境下，仿three.js的BufferGeometry管理VAO和EBO绘制四边形
一、背景介绍
在三维图形渲染中，几何形状的管理是引擎的核心功能之一。Three.js通过BufferGeometry接口实现了对顶点数据和索引数据的高效管理，而OpenGL则通过顶点数组对象（VAO）和元素数组对象（EBO）来实现类似的功能。本篇笔记将详细介绍如何在QtOpenGL环境下，仿照Three.js的BufferGeometry接口，实现对VAO和EBO的管理，并通过这些技术绘制一个四边形。
在开始之前，我们可以参考深入理解Three.js中的BufferGeometry，了解Three.js中BufferGeometry的核心设计理念和实现原理。这将帮助我们更好地理解如何在QtOpenGL环境下实现类似的功能。
二、核心实现
1. IGeometry接口设计
为了实现对几何形状的统一管理，我们设计了一个IGeometry接口。该接口定义了创建和管理几何形状渲染状态的方法，具体包括：
useGeometry(IScreen* screen)：用于绑定几何形状的OpenGL状态。createOpenGLState(IScreen* screen)：用于创建几何形状的OpenGL状态。createIndicesAttribute()：用于创建几何形状的索引属性。createBufferAttributes()：用于创建几何形状的顶点属性列表。
通过该接口，我们可以实现对不同几何形状的统一管理。
提示：关于顶点属性的定义和管理，可以参考基于QtOpenGL使用仿Three.js的BufferAttribute结构重构三角形绘制，了解如何通过
BufferAttribute实现顶点数据的高效管理。
2. Quadrangle类实现
Quadrangle类实现了IGeometry接口，表示一个四边形的几何形状。该类通过顶点坐标和索引数据实现了对四边形的渲染。
顶点属性定义
在Quadrangle类中，我们定义了四边形的顶点坐标：
std::list<BufferAttribute*> Quadrangle::createBufferAttributes()
{return {new BufferAttribute({-0.5f, 0.5f, 0.0f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.5f, 0.5f, 0.0f }, 0, 3)};
}
索引属性定义
四边形由两个三角形组成，因此我们定义了两个三角形的索引数据：
IndicesAttribute* Quadrangle::createIndicesAttribute()
{return new IndicesAttribute({0, 1, 3, // 第一个三角形1, 2, 3 // 第二个三角形 });
}
OpenGL状态创建
在createOpenGLState方法中，我们创建了顶点数组对象（VAO）和元素数组对象（EBO），并将顶点属性和索引属性绑定到这些对象上：
void IGeometry::createOpenGLState(IScreen* screen)
{// 创建并绑定顶点数组对象screen->glGenVertexArrays(1, &m_vao);screen->glBindVertexArray(m_vao);m_bufferAttributes = createBufferAttributes();for (BufferAttribute* bufferAttribute : m_bufferAttributes){bufferAttribute->createOpenGLState(screen);}m_indicesAttribute = createIndicesAttribute();m_indicesAttribute->createOpenGLState(screen);
}
3. 渲染实现
在FerghanaScreen类中，我们实现了对四边形的渲染逻辑。
初始化OpenGL状态
在initializeGL方法中，我们初始化了OpenGL函数，并创建了四边形的OpenGL状态：
void FerghanaScreen::initializeGL()
{initializeOpenGLFunctions();glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);quadrangle->createOpenGLState(this);// 初始化着色器程序shaderProgram->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex, R"(#version 450 corelayout (location = 0) in vec3 aPos;void main(){gl_Position = vec4(aPos, 1.0);})");shaderProgram->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment, R"(#version 450 coreout vec4 FragColor;void main(){FragColor = vec4(1.0, 0.5, 0.0, 1.0); // 橙色})");shaderProgram->link();
}
绘制四边形
在paintGL方法中，我们实现了对四边形的绘制逻辑：
void FerghanaScreen::paintGL()
{glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);shaderProgram->bind();// 绑定顶点数组对象quadrangle->useGeometry(this);// 绘制glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);shaderProgram->release();
}
提示：关于Shader编程的实现，可以参考使用QtOpenGL的Shader编程绘制彩色三角形，了解如何通过顶点着色器和片段着色器实现更复杂的渲染效果。
三、测试与验证
通过上述实现，我们成功地在QtOpenGL环境下，仿照Three.js的BufferGeometry接口，实现了对四边形的渲染。运行程序后，我们可以在窗口中看到一个橙色的四边形。
四、项目介绍
Horse渲染内核基于Qt与OpenGL开发，是一款三维引擎。本项目将不提供编辑器，以SDK的形式对外提供接口。 本项目将参考Three.js与Unity等众多渲染引擎的API设计。致力于开发出一款具有竞争力的渲染引擎内核。
地址：
- Gitee
- GitHub
五、总结与展望
本篇笔记详细介绍了如何在QtOpenGL环境下，仿照Three.js的BufferGeometry接口，实现对VAO和EBO的管理，并通过这些技术绘制一个四边形。通过这种方式，我们可以实现对复杂几何形状的高效管理，为后续的引擎开发打下坚实的基础。
未来，我们计划继续完善Horse3D引擎的功能，包括支持更多的几何形状、实现更复杂的渲染效果等。关于后续的开发计划，可以参考在QtOpenGL下仿three.js，封装EBO绘制四边形，了解如何通过封装EBO实现更高效的几何形状渲染。
通过不断的学习和实践，我们相信Horse3D引擎将能够支持更多复杂的三维渲染功能，为开发者提供一个强大而灵活的渲染引擎内核。
Horse3D游戏引擎研发笔记（一）：从使用Qt的OpenGL库绘制三角形开始
Horse3D游戏引擎研发笔记（二）：基于QtOpenGL使用仿Three.js的BufferAttribute结构重构三角形绘制
Horse3D游戏引擎研发笔记（三）：使用QtOpenGL的Shader编程绘制彩色三角形
Horse3D游戏引擎研发笔记（四）：在QtOpenGL下仿three.js，封装EBO绘制四边形