【LearnOpenGL】11.网格基础_网格技术

liuian 2025-09-23 23:30 16 浏览

开发环境

Windows 10
Visual Studio Community 2022

前言

当使用建模工具对物体建模的时候，艺术家通常不会用单个形状创建出整个模型。通常每个模型都由几个子模型/形状组合而成。组合模型的每个单独的形状就叫做一个网格(Mesh)。比如说有一个人形的角色：艺术家通常会将头部、四肢、衣服、武器建模为分开的组件，并将这些网格组合而成的结果表现为最终的模型。一个网格是我们在OpenGL中绘制物体所需的最小单位（顶点数据、索引和材质属性）。一个模型（通常）会包括多个网格。

通过使用Assimp，我们可以加载不同的模型到程序中，但是载入后它们都被储存为Assimp的数据结构。我们最终仍要将这些数据转换为OpenGL能够理解的格式，这样才能渲染这个物体。

网格（Mesh）

网格(Mesh)代表的是单个的可绘制实体，一个网格要想被绘制出来，至少需要一系列的顶点，每个顶点最少包含一个位置向量，以及包含用于索引绘制的索引。

我们定义一个最简单的顶点结构：

struct Vertex
{
	glm::vec3 Position;
};

网格类的定义：

Mesh.h

class Mesh
{
public:
	/// <summary>
	/// 顶点数组
	/// </summary>
	std::vector<Vertex> vertices;

	/// <summary>
	/// 索引数组
	/// </summary>
	std::vector<unsigned int> indices;

	/// <summary>
	/// 构造函数
	/// </summary>
	/// <param name="vertices">顶点数组</param>
	/// <param name="indices">索引数组</param>
	Mesh(std::vector<Vertex> vertices, std::vector<unsigned int>indices);

	/// <summary>
	/// 绑定（绘制）
	/// </summary>
	void Bind() const;

	/// <summary>
	/// 解绑（清理）
	/// </summary>
	void Unbind() const;
private:
	unsigned int m_VBO, m_IBO;
	void setupMesh();
};

Mesh.cpp

Mesh::Mesh(std::vector<Vertex> vertices, std::vector<unsigned int>indices)
{
	this->vertices = vertices;
	this->indices = indices;

	setupMesh();
}

void Mesh::setupMesh() 
{
	// 顶点缓存对象
	glGenBuffers(1, &m_VBO);
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_VBO);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(Vertex), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW);

	// 索引缓存对象
	glGenBuffers(1, &m_IBO);
	glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_IBO);
	glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices.size() * sizeof(unsigned int), &indices[0], GL_STATIC_DRAW);

	// 位置属性
	glEnableVertexAttribArray(0);
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)0);
}

void Mesh::Bind() const
{
	// 绘制网格
	glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices.size(), GL_UNSIGNED_INT, 0);
}

void Mesh::Unbind() const
{
	// 删除缓存对象
	glDeleteBuffers(1, &m_VBO);
	glDeleteBuffers(1, &m_IBO);
}

项目实例

1.新建一个C++项目：11_Mesh，并设置为启动项目。

2.配置项目环境

配置 GLFW：参考【LearnOpenGL】01.创建窗口
配置 GLEW：参考【LearnOpenGL】03.配置GLEW
导入 glm 库
导入 stb_image 库
配置 Assimp：参考【LearnOpenGL】10.Assimp构建和导入
拷贝 Shader 类
拷贝 Texture2D 类

3.文件结构

主函数

简单的绘制一个由2个三角形组成的长方形：

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include "src/Mesh.h"
#include <vector>

const unsigned int screen_width = 640;
const unsigned int screen_height = 480;

Mesh* mesh;

void init() {
    // 顶点数据
    std::vector<Vertex> vertices = {
        {glm::vec3(-0.5f, -0.5f, 0.0f)},
        {glm::vec3(-0.5f,  0.5f, 0.0f)},
        {glm::vec3( 0.5f,  0.5f, 0.0f)},
        {glm::vec3( 0.5f, -0.5f, 0.0f)}
    };

    // 绘制顶点的顺序
    std::vector<unsigned int> indices = {
        0, 1, 2,    // 第一个三角形的顶点数组下标
        2, 0, 3     // 第二个三角形的顶点数组下标
    };

     mesh = new Mesh(vertices, indices);    
}

void display() {
    // 绘制
    mesh->Bind();
}

void clear() {
    mesh->Unbind();
}

// main
int main(void)
{
    GLFWwindow* window;

    /* Initialize the library */
    if (!glfwInit())
        return -1;

    /* Create a windowed mode window and its OpenGL context */
    window = glfwCreateWindow(screen_width, screen_height, "Mesh", NULL, NULL);
    if (!window)
    {
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    /* Make the window's context current */
    glfwMakeContextCurrent(window);

    // glew init
    if (glewInit() != GLEW_OK) {
        std::cout << "glew init error!" << std::endl;
    }

    // print opengl version
    std::cout << "OpenGL version :" << glGetString(GL_VERSION) << std::endl;

    /* init */
    init();


    /* Loop until the user closes the window */
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        /* Render here */
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        /* display */
        display();

        /* Swap front and back buffers */
        glfwSwapBuffers(window);

        /* Poll for and process events */
        glfwPollEvents();
    }

    glfwTerminate();

    /* clear */
    clear();
    return 0;
}

运行结果：

从代码上看，我们把处理顶点数据都封装在Mesh类的setupMesh方法中，使得主函数代码更新简洁清晰。