NeHe OpenGL教程 第四十七课：CG顶点脚本

转自【翻译】NeHe OpenGL 教程

前言

声明，此 NeHe OpenGL教程系列文章由51博客yarin翻译（2010-08-19），本博客为转载并稍加整理与修改。对NeHe的OpenGL管线教程的编写，以及yarn的翻译整理表示感谢。

 

 

NeHe OpenGL第四十七课：CG顶点脚本

CG 顶点脚本

nVidio的面向GPU的C语言，如果你相信它就好好学学吧，同样这里也只是个入门。记住，类似的语言还有微软的HLSL,OpenGL的GLSL,ATI的shaderMonker。不要选错哦:)

使用顶点和片断脚本去做渲染工作可以得到额外的好处，最大的好处就是把CPU的一些工作交给了GPU，Cg提供了书写这些强大的脚本的一种手段。
这篇教程有许多目的，第一向你展现了一个非常简单的顶点脚本，第二向你说明如何在OpenGL中使用Cg编写的脚本。

这个教程是基于最新的NeHeGL的基本代码，为了获得更多的信息，你可以访问nVidia的官方网站(developer.nvidia.com)，它会给你一个完整的答案。

注意：这个教程不是叫你如何去写一个完整的Cg脚本，而是教你在OpenGL中载入并运行脚本。

开始：
第一步，从nVidia的网站上下载Cg Compiler库，最好去下载1.1版本的，因为nvidia各个版本的变化很大，为了让程序不出现任何问题，最好这样做，因为我们用的是1.1版本的。

下一步，包含编译需要的头文件和库文件。

我已经帮你把它们拷贝到了工程的文件夹里了。

Cg介绍
你必须有以下几个概念：
1、顶点脚本会作用于你输入的每一个顶点，如果你想要作用于一些顶点，那么你必须在作用前加载顶点脚本，并于作用后释放顶点脚本。
2、顶点脚本输出的结果被送入到片断处理器中，你不用管这其中是如何实现的。
最后，记住顶点脚本在图元装配前被执行，片断脚本在光栅化后被执行。

好了，现在我们创建一个空白的文件吧(保存为wave.cg)，接着我们创建一个数据结构，它被我们得脚本使用。下面的代码被加入到wave.cg文件中。
 
struct appdata { float4 position : POSITION; float4 color : COLOR0; float3 wave : COLOR1;};

上面的结果说明,我们输入的顶点包含一个位置坐标,一个颜色和我们自定义的波的颜色
下面的代码定义一个输出顶点的数据,包括一个顶点和颜色
 
struct vfconn{ float4 HPos : POSITION; float4 Col0 : COLOR0;};
  
下面的代码是Cg的主函数,每个顶点都会被以下函数执行:
 
vfconn main(appdata IN, uniform float4x4 ModelViewProj)
{
vfconn OUT; // 保存我们输出顶点的数据

// 计算顶点y的坐标
IN.position.y = ( sin(IN.wave.x + (IN.position.x / 5.0) ) + sin(IN.wave.x + (IN.position.z / 4.0) ) ) * 2.5f;

// 保存到输出数据中
OUT.HPos = mul(ModelViewProj, IN.position);

// 不改变输入的颜色
OUT.Col0.xyz = IN.color.xyz;

return OUT;
}

完成了上面的代码,记得保存一下.

下面我们到了程序中,首先包含使用cg需要的头文件,和库文件
 
#include <cg\cg.h>         #include <cg\cggl.h>         
#pragma comment( lib, "cg.lib" )       #pragma comment( lib, "cggl.lib" )       
下面我们定义一些全局变量，用来计算我们得网格和控制cg程序的开关 
  
#define  SIZE 64        // 定义网格的大小bool  cg_enable = TRUE, sp;       // 开关Cg程序GLfloat  mesh[SIZE][SIZE][3];       // 保存我们的网格GLfloat  wave_movement = 0.0f;       // 记录波动的移动
  
下面我们来定义一些cg相关的全局变量

 CGcontext cgContext;        // 用来保存cg脚本

我们需要的第一个变量是CGcontext,这个变量是多个Cg脚本的容器,一般来说,你获得你可以用函数从这个容器中获得你想要的脚本
接下来我们定义一个CGprogram变量,它用来保存我们得顶点脚本
 
CGprogram cgProgram;        // 我们得顶点脚本
  
接下来我们需要一个变量来设置如何编译这个顶点脚本 
  
CGprofile cgVertexProfile;       // 被顶点脚本使用

下面我们需要一些参数用来把Cg脚本使用的数据从程序中传送过去。 
  
CGparameter position, color, modelViewMatrix, wave;     // 脚本中需要的参数

在初始化阶段我们先要创建我们网格数据 
  
 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);     
for (int x = 0; x < SIZE; x++)
{
for (int z = 0; z < SIZE; z++)
{
mesh[x][z][0] = (float) (SIZE / 2) - x;
mesh[x][z][1] = 0.0f;
mesh[x][z][2] = (float) (SIZE / 2) - z;
}
}

我们设置多边形的现实模式为线框图，接着遍历没有顶点，设置其高度。
接下来，我们初始化Cg程序

// 设置Cg cgContext = cgCreateContext();       // 创建一个Cg容器
// 测试是否创建成功
if (cgContext == NULL)
{
MessageBox(NULL, "Failed To Create Cg Context", "Error", MB_OK);
return FALSE;
}

我们创建一个Cg程序的容器，并检查它是否创建成功 
  
cgVertexProfile = cgGLGetLatestProfile(CG_GL_VERTEX);    // 配置在OpenGL中使用顶点缓存
// 检测Cg程序的是否创建成功
if (cgVertexProfile == CG_PROFILE_UNKNOWN)
{
MessageBox(NULL, "Invalid profile type", "Error", MB_OK);
return FALSE;
}

cgGLSetOptimalOptions(cgVertexProfile); // 启用配置文件

如果你想使用片断脚本，使用CG_GL_FRAGMENT变量。如果返回的变量为CG_PROFILE_UNKNOW表示没有可用的配置文件，则不能编译你需要的Cg程序。 
  
// 从文件中载入Cg程序 cgProgram = cgCreateProgramFromFile(cgContext, CG_SOURCE, "CG/Wave.cg", cgVertexProfile, "main", 0);
// 检测是否成功
if (cgProgram == NULL)
{
CGerror Error = cgGetError();
MessageBox(NULL, cgGetErrorString(Error), "Error", MB_OK);
return FALSE;
}

我们尝试从源文件中创建一个Cg程序，并返回编译后的结果。  
  
// 载入脚本 cgGLLoadProgram(cgProgram);
  
下面我们把顶点脚本载入到显存，并准备帮定给GPU。所有的脚本在使用前必须加载。 

 // 把数据变量地址发送给Cg程序 position = cgGetNamedParameter(cgProgram, "IN.position"); color  = cgGetNamedParameter(cgProgram, "IN.color"); wave  = cgGetNamedParameter(cgProgram, "IN.wave"); modelViewMatrix = cgGetNamedParameter(cgProgram, "ModelViewProj");
return TRUE;

在初始化的最后，我们必须告诉Cg脚本在那里去获得输入的数据，我们需要把变量的指针传递过去，下面的函数完成了这个功能。
程序结束时，记得释放我们创建的内容。
 
cgDestroyContext(cgContext);       
  
下面的代码使用空格切换是否使用Cg程序 
  
if (g_keys->keyDown [' '] && !sp) {  sp=TRUE;  cg_enable=!cg_enable; }
if (!g_keys->keyDown [' '])  sp=FALSE;
  
现在我们已经完成了所有的准备工作了，到了我们实际绘制网格的地方了，按照惯例我们还是先设置我们得视口。

 gluLookAt(0.0f, 25.0f, -45.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0, 1, 0);
// 把当前Cg程序的模型变化矩阵告诉当前程序 cgGLSetStateMatrixParameter(modelViewMatrix, CG_GL_MODELVIEW_PROJECTION_MATRIX, CG_GL_MATRIX_IDENTITY);
  
 上面我们要做的事就是把当前Cg程序的模型变化矩阵告诉当前程序。

结下来如果使用cg程序，则把顶点的颜色设置为绿色

 // 如果使用Cg程序 if (cg_enable) {  // 使用顶点脚本配置文件  cgGLEnableProfile(cgVertexProfile);          // 帮定到当前的顶点脚本  cgGLBindProgram(cgProgram);  // 设置绘制颜色  cgGLSetParameter4f(color, 0.5f, 1.0f, 0.5f, 1.0f); }
  
下面我们来绘制我们的网格。    

 // 开始绘制我们的网格 for (int x = 0; x < SIZE - 1; x++) {  glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);  for (int z = 0; z < SIZE - 1; z++)  {   // 设置Wave参数   cgGLSetParameter3f(wave, wave_movement, 1.0f, 1.0f);   //设置输入的顶点   glVertex3f(mesh[x][z][0], mesh[x][z][1], mesh[x][z][2]);     glVertex3f(mesh[x+1][z][0], mesh[x+1][z][1], mesh[x+1][z][2]);    wave_movement += 0.00001f;            if (wave_movement > TWO_PI)             wave_movement = 0.0f;  }  //经过Cg程序处理，进行绘制  glEnd(); }
  
上面的代码完成具体的绘制操作，对于每一个顶点，我们动态的传入波动系数和输入原始的顶点数据。在绘制开始前，顶点脚本接受所有的顶点数据并处理，接着进行光栅华操作。
别忘了在绘制完成后，关闭我们启用的顶点脚本，否则在绘制其它的模型时会让你得到不想要的结果。

if (cg_enable)  
 cgGLDisableProfile(cgVertexProfile);     // 禁用顶点脚本配置文件
原文及其个版本源代码下载：

http://nehe.gamedev.net/data/lessons/lesson.asp?lesson=47