hacks/gl/modern.cc

   1 #include <QtGui/QGuiApplication>
   2 #include <QtGui/QKeyEvent>
   3 #include <QtGui/QOpenGLWindow>
   4 #include <QtGui/QOpenGLBuffer>
   5 #include <QtGui/QOpenGLFunctions>
   6 #include <QtGui/QOpenGLShaderProgram>
   7 #include <QtGui/QOpenGLVertexArrayObject>
   8 static QString vertexShader =
   9 "#version 100\n"
  10 "\n"
  11 "attribute vec3 vertexPosition;\n"
  12 "attribute vec3 vertexNormal;\n"
  13 "attribute vec3 vertexColor;\n"
  14 "attribute vec2 texCoord2d;\n"
  15 "\n"
  16 "uniform mat4 modelViewMatrix;\n"
  17 "uniform mat3 normalMatrix;\n"
  18 "uniform mat4 projectionMatrix;\n"
  19 "\n"
  20 "struct LightSource\n"
  21 "{\n"
  22 "    vec3 ambient;\n"
  23 "    vec3 diffuse;\n"
  24 "    vec3 specular;\n"
  25 "    vec3 position;\n"
  26 "};\n"
  27 "uniform LightSource lightSource;\n"
  28 "\n"
  29 "struct LightModel\n"
  30 "{\n"
  31 "    vec3 ambient;\n"
  32 "};\n"
  33 "uniform LightModel lightModel;\n"
  34 "\n"
  35 "struct Material {\n"
  36 "    vec3  emission;\n"
  37 "    vec3  specular;\n"
  38 "    float shininess;\n"
  39 "};\n"
  40 "uniform Material material;\n"
  41 "\n"
  42 "varying vec3 v_color;\n"
  43 "varying vec2 v_texCoord2d;\n"
  44 "\n"
  45 "void main()\n"
  46 "{\n"
  47 "    vec3 normal     = normalize(normalMatrix * vertexNormal);                       // normal vector              \n"
  48 "    vec3 position   = vec3(modelViewMatrix * vec4(vertexPosition, 1));              // vertex pos in eye coords   \n"
  49 "    vec3 halfVector = normalize(lightSource.position + vec3(0,0,1));                // light half vector          \n"
  50 "    float nDotVP    = dot(normal, normalize(lightSource.position));                 // normal . light direction   \n"
  51 "    float nDotHV    = max(0.f, dot(normal,  halfVector));                           // normal . light half vector \n"
  52 "    float pf        = mix(0.f, pow(nDotHV, material.shininess), step(0.f, nDotVP)); // power factor               \n"
  53 "\n"
  54 "    vec3 ambient    = lightSource.ambient;\n"
  55 "    vec3 diffuse    = lightSource.diffuse * nDotVP;\n"
  56 "    vec3 specular   = lightSource.specular * pf;\n"
  57 "    vec3 sceneColor = material.emission + vertexColor * lightModel.ambient;\n"
  58 "\n"
  59 "    v_color = clamp(sceneColor +                             \n"
  60 "                    ambient  * vertexColor +                 \n"
  61 "                    diffuse  * vertexColor +                 \n"
  62 "                    specular * material.specular, 0.f, 1.f );\n"
  63 "\n"
  64 "    v_texCoord2d = texCoord2d;\n"
  65 "\n"
  66 "    gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(vertexPosition, 1);\n"
  67 "}\n"
  68 ;
  69 static QString fragmentShader =
  70 "#version 100\n"
  71 "precision lowp vec3;\n"
  72 "precision lowp vec2;\n"
  73 "uniform sampler2D texUnit;\n"
  74 "\n"
  75 "varying vec3 v_color;\n"
  76 "varying vec2 v_texCoord2d;\n"
  77 "\n"
  78 "void main()\n"
  79 "{\n"
  80 "    gl_FragColor = vec4(v_color, 1) * texture2D(texUnit, v_texCoord2d);\n"
  81 "}\n"
  82 ;
  83 /*
  84 * Texture copied and modifided modified from:
  85 * <a href="https://www.opengl.org/archives/resources/code/samples/mjktips/TexShadowReflectLight.html
  86 */
  87 static char *circles[] = {
  88 "................",
  89 "................",
  90 "......xxxx......",
  91 "....xxxxxxxx....",
  92 "...xxxxxxxxxx...",
  93 "...xxx....xxx...",
  94 "..xxx......xxx..",
  95 "..xxx......xxx..",
  96 "..xxx......xxx..",
  97 "..xxx......xxx..",
  98 "...xxx....xxx...",
  99 "...xxxxxxxxxx...",
 100 "....xxxxxxxx....",
 101 "......xxxx......",
 102 "................",
 103 "................",
 104 };
 105 struct Window : QOpenGLWindow, QOpenGLFunctions
 106 {
 107 Window() :
 108 m_vbo(QOpenGLBuffer::VertexBuffer),
 109 m_ibo(QOpenGLBuffer::IndexBuffer)
 110 {
 111 }
 112 void createShaderProgram()
 113 {
 114 if ( !m_pgm.addShaderFromSourceCode( QOpenGLShader::Vertex, vertexShader)) {
 115 qDebug() << "Error in vertex shader:" << m_pgm.log();
 116 exit(1);
 117 }
 118 if ( !m_pgm.addShaderFromSourceCode( QOpenGLShader::Fragment, fragmentShader)) {
 119 qDebug() << "Error in fragment shader:" << m_pgm.log();
 120 exit(1);
 121 }
 122 if ( !m_pgm.link() ) {
 123 qDebug() << "Error linking shader program:" << m_pgm.log();
 124 exit(1);
 125 }
 126 }
 127 void createGeometry()
 128 {
 129 // Initialize and bind the VAO that's going to capture all this vertex state
 130 m_vao.create();
 131 m_vao.bind();
 132 // we need 24 vertices, 24 normals, and 24 colors (6 faces, 4 vertices per face)
 133 // since we can't share normal data at the corners (each corner gets 3 normals)
 134 // and since we're not using glVertexAttribDivisor (not available in ES 2.0)
 135 struct Vertex {
 136 GLfloat position[3],
 137 normal  [3],
 138 color   [3],
 139 texcoord[2];
 140 } attribs[24]= {
 141 // Top face (y = 1.0f)
 142 { { 1.0f, 1.0f, -1.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, { 0.0f, 0.0f} },     // Green
 143 { {-1.0f, 1.0f, -1.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, { 0.0f, 1.0f} },     // Green
 144 { {-1.0f, 1.0f,  1.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, { 1.0f, 1.0f} },     // Green
 145 { { 1.0f, 1.0f,  1.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}, { 1.0f, 0.0f} },     // Green
 146 // Bottom face (y = -1.0f)
 147 { { 1.0f, -1.0f,  1.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.5f, 0.0f}, { 0.0f, 0.0f} },    // Orange
 148 { {-1.0f, -1.0f,  1.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.5f, 0.0f}, { 0.0f, 1.0f} },    // Orange
 149 { {-1.0f, -1.0f, -1.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.5f, 0.0f}, { 1.0f, 1.0f} },    // Orange
 150 { { 1.0f, -1.0f, -1.0f}, {0.0f, -1.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.5f, 0.0f}, { 1.0f, 0.0f} },    // Orange
 151 // Front face  (z = 1.0f)
 152 { { 1.0f,  1.0f, 1.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, { 0.0f, 0.0f} },     // Red
 153 { {-1.0f,  1.0f, 1.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, { 0.0f, 1.0f} },     // Red
 154 { {-1.0f, -1.0f, 1.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, { 1.0f, 1.0f} },     // Red
 155 { { 1.0f, -1.0f, 1.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, { 1.0f, 0.0f} },     // Red
 156 // Back face (z = -1.0f)
 157 { { 1.0f, -1.0f, -1.0f}, {0.0f, 0.0f, -1.0f}, {1.0f, 1.0f, 0.0f}, { 0.0f, 0.0f} },    // Yellow
 158 { {-1.0f, -1.0f, -1.0f}, {0.0f, 0.0f, -1.0f}, {1.0f, 1.0f, 0.0f}, { 0.0f, 1.0f} },    // Yellow
 159 { {-1.0f,  1.0f, -1.0f}, {0.0f, 0.0f, -1.0f}, {1.0f, 1.0f, 0.0f}, { 1.0f, 1.0f} },    // Yellow
 160 { { 1.0f,  1.0f, -1.0f}, {0.0f, 0.0f, -1.0f}, {1.0f, 1.0f, 0.0f}, { 1.0f, 0.0f} },    // Yellow
 161 // Left face (x = -1.0f)
 162 { {-1.0f,  1.0f,  1.0f}, {-1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, { 0.0f, 0.0f} },    // Blue
 163 { {-1.0f,  1.0f, -1.0f}, {-1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, { 0.0f, 1.0f} },    // Blue
 164 { {-1.0f, -1.0f, -1.0f}, {-1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, { 1.0f, 1.0f} },    // Blue
 165 { {-1.0f, -1.0f,  1.0f}, {-1.0f, 0.0f, 0.0f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, { 1.0f, 0.0f} },    // Blue
 166 // Right face (x = 1.0f)
 167 { {1.0f,  1.0f, -1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.0f, 1.0f}, { 0.0f, 0.0f} },     // Magenta
 168 { {1.0f,  1.0f,  1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.0f, 1.0f}, { 0.0f, 1.0f} },     // Magenta
 169 { {1.0f, -1.0f,  1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.0f, 1.0f}, { 1.0f, 1.0f} },     // Magenta
 170 { {1.0f, -1.0f, -1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.0f, 1.0f}, { 1.0f, 0.0f} },     // Magenta
 171 };
 172 // Put all the attribute data in a FBO
 173 m_vbo.create();
 174 m_vbo.setUsagePattern( QOpenGLBuffer::StaticDraw );
 175 m_vbo.bind();
 176 m_vbo.allocate(&attribs, sizeof(attribs));
 177 // Configure the vertex streams for this attribute data layout
 178 m_pgm.enableAttributeArray("vertexPosition");
 179 m_pgm.setAttributeBuffer("vertexPosition", GL_FLOAT, offsetof(Vertex, position), 3, sizeof(Vertex) );
 180 m_pgm.enableAttributeArray("vertexNormal");
 181 m_pgm.setAttributeBuffer("vertexNormal", GL_FLOAT, offsetof(Vertex, normal), 3, sizeof(Vertex) );
 182 m_pgm.enableAttributeArray("vertexColor");
 183 m_pgm.setAttributeBuffer("vertexColor", GL_FLOAT, offsetof(Vertex, color), 3, sizeof(Vertex) );
 184 m_pgm.enableAttributeArray("texCoord2d");
 185 m_pgm.setAttributeBuffer("texCoord2d", GL_FLOAT, offsetof(Vertex, texcoord), 3, sizeof(Vertex) );
 186 // we need 36 indices (6 faces, 2 triangles per face, 3 vertices per triangle)
 187 struct {
 188 GLubyte cube[36];
 189 } indices;
 190 m_cnt=0; for (GLsizei i=0, v=0; v<6*4; v+=4)
 191 {
 192 // first triangle (ccw winding)
 193 indices.cube[i++] = v + 0;
 194 indices.cube[i++] = v + 1;
 195 indices.cube[i++] = v + 2;
 196 // second triangle (ccw winding)
 197 indices.cube[i++] = v + 0;
 198 indices.cube[i++] = v + 2;
 199 indices.cube[i++] = v + 3;
 200 m_cnt = i;
 201 }
 202 // Put all the index data in a IBO
 203 m_ibo.create();
 204 m_ibo.setUsagePattern( QOpenGLBuffer::StaticDraw );
 205 m_ibo.bind();
 206 m_ibo.allocate(&indices, sizeof(indices));
 207 // Okay, we've finished setting up the vao
 208 m_vao.release();
 209 }
 210 void createTexture(void)
 211 {
 212 GLubyte image[16][16][3];
 213 GLubyte *loc;
 214 int s, t;
 215 /* Setup RGB image for the texture. */
 216 loc = (GLubyte*) image;
 217 for (t = 0; t < 16; t++) {
 218 for (s = 0; s < 16; s++) {
 219 if (circles[t][s] == 'x') {
 220 /* Nice green. */
 221 loc[0] = 0x1f;
 222 loc[1] = 0x8f;
 223 loc[2] = 0x1f;
 224 } else {
 225 /* Light gray. */
 226 loc[0] = 0xaa;
 227 loc[1] = 0xaa;
 228 loc[2] = 0xaa;
 229 }
 230 loc += 3;
 231 }
 232 }
 233 glGenTextures  (1, &m_tex);
 234 glBindTexture  (GL_TEXTURE_2D, m_tex);
 235 glPixelStorei  (GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
 236 glTexImage2D   (GL_TEXTURE_2D, 0, 3, 16, 16, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, image);
 237 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
 238 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
 239 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
 240 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
 241 }
 242 void initializeGL()
 243 {
 244 QOpenGLFunctions::initializeOpenGLFunctions();
 245 createShaderProgram(); m_pgm.bind();
 246 // Set lighting information
 247 m_pgm.setUniformValue("lightSource.ambient",  QVector3D( 0.0f, 0.0f, 0.0f )); // opengl fixed-function default
 248 m_pgm.setUniformValue("lightSource.diffuse",  QVector3D( 1.0f, 1.0f, 1.0f )); // opengl fixed-function default
 249 m_pgm.setUniformValue("lightSource.specular", QVector3D( 1.0f, 1.0f, 1.0f )); // opengl fixed-function default
 250 m_pgm.setUniformValue("lightSource.position", QVector3D( 1.0f, 1.0f, 1.0f )); // NOT DEFAULT VALUE
 251 m_pgm.setUniformValue("lightModel.ambient",   QVector3D( 0.2f, 0.2f, 0.2f )); // opengl fixed-function default
 252 m_pgm.setUniformValue("material.emission",    QVector3D( 0.0f, 0.0f, 0.0f )); // opengl fixed-function default
 253 m_pgm.setUniformValue("material.specular",    QVector3D( 1.0f, 1.0f, 1.0f )); // NOT DEFAULT VALUE
 254 m_pgm.setUniformValue("material.shininess",   10.0f);                         // NOT DEFAULT VALUE
 255 createGeometry();
 256 m_view.setToIdentity();
 257 glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 258 glEnable(GL_TEXTURE_2D);
 259 glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
 260 m_pgm.setUniformValue("texUnit", 0);
 261 createTexture();
 262 glClearColor(.5f,.5f,.5f,1.f);
 263 }
 264 void resizeGL(int w, int h)
 265 {
 266 glViewport(0, 0, w, h);
 267 m_projection.setToIdentity();
 268 if (w <= h)
 269 m_projection.ortho(-2.f, 2.f, -2.f*h/w, 2.f*h/w, -2.f, 2.f);
 270 else
 271 m_projection.ortho(-2.f*w/h, 2.f*w/h, -2.f, 2.f, -2.f, 2.f);
 272 update();
 273 }
 274 void paintGL()
 275 {
 276 static unsigned cnt;
 277 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 278 glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
 279 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_tex);
 280 QMatrix4x4 model;
 281 model.rotate(cnt%360, 1,0,0);
 282 model.rotate(45, 0,0,1);
 283 QMatrix4x4 mv = m_view * model;
 284 m_pgm.bind();
 285 m_pgm.setUniformValue("modelViewMatrix", mv);
 286 m_pgm.setUniformValue("normalMatrix", mv.normalMatrix());
 287 m_pgm.setUniformValue("projectionMatrix", m_projection);
 288 m_vao.bind();
 289 glDrawElements(GL_TRIANGLES, m_cnt, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);
 290 update();
 291 ++cnt;
 292 }
 293 void keyPressEvent(QKeyEvent * ev)
 294 {
 295 switch (ev->key()) {
 296 case Qt::Key_Escape:
 297 exit(0);
 298 break;
 299 default:
 300 QOpenGLWindow::keyPressEvent(ev);
 301 break;
 302 }
 303 }
 304 QMatrix4x4 m_projection, m_view;
 305 QOpenGLShaderProgram     m_pgm;
 306 QOpenGLVertexArrayObject m_vao;
 307 QOpenGLBuffer            m_vbo;
 308 QOpenGLBuffer            m_ibo;
 309 GLuint                   m_tex;
 310 GLsizei                  m_cnt;
 311 };
 312 int main(int argc, char *argv[])
 313 {
 314 QGuiApplication a(argc,argv);
 315 Window w;
 316 w.setWidth(640); w.setHeight(480);
 317 w.show();
 318 return a.exec();
 319 }