7.5使用材质

7.5 使用材质

CLion项目文件位于 samples\mesh_and_material\use_material
​

项目结构有所变化，渲染相关代码都整理到source/renderer目录，如下图。

本书教程里的材质文件，是以xml格式组织的，这里引入rapidxml这个xml库，对材质文件进行解析。

1. 解析材质文件

按照材质文件的xml节点父子关系，创建类 Material，并将xml节点数据传入对应类的Parse函数进行解析。

Material

<material shader="shader/unlit">
    <texture name="u_diffuse_texture" image="images/urban.cpt"/>
</material>
​

在类Material中，传入.mat材质文件路径，使用rapidxml解析，遍历节点并存储。

void Material::Parse(string material_path) {
    //解析xml
    rapidxml::file<> xml_file((Application::data_path()+material_path).c_str());
    rapidxml::xml_document<> document;
    document.parse<0>(xml_file.data());

    //根节点
    rapidxml::xml_node<>* material_node=document.first_node("material");
    if(material_node == nullptr){
        return;
    }

    rapidxml::xml_attribute<>* material_shader_attribute=material_node->first_attribute("shader");
    if(material_shader_attribute == nullptr){
        return;
    }
    shader_=Shader::Find(material_shader_attribute->value());

    //解析Texture
    rapidxml::xml_node<>* material_texture_node=material_node->first_node("texture");
    while (material_texture_node != nullptr){
        rapidxml::xml_attribute<>* texture_name_attribute=material_texture_node->first_attribute("name");
        if(texture_name_attribute == nullptr){
            return;
        }

        rapidxml::xml_attribute<>* texture_image_attribute=material_texture_node->first_attribute("image");
        if(texture_image_attribute == nullptr){
            return;
        }

        std::string shader_property_name=texture_name_attribute->value();
        std::string image_path=texture_image_attribute->value();
        textures_.push_back(std::make_pair(texture_name_attribute->value(), Texture2D::LoadFromFile(image_path)));

        material_texture_node=material_texture_node->next_sibling("texture");
    }
}
​

对XML进行解析时，创建了Shader，生成了Texture，保存为成员变量，方便渲染时获取并使用。

2. 使用材质

OpenGL渲染一个物体，只需要准备顶点、Texture，然后运行对应的Shader，设置好状态。
顶点由MeshFilter提供，Texture和Shader都在材质的pass节点创建好了，万事俱备，按照顺序进行渲染就好了。

1. 初始化OpenGL环境
2. 创建MeshFilter
3. 创建Material
4. 从Material获取Shader的gl_program_id，指定为目标Shader程序。
5. 上传顶点数据，生成缓冲区对象，指定纹理单元。
6. 调用glDrawElements提交渲染命令及数据。

修改main.cpp的main() 函数：

2.1 创建Material对象解析材质

Material* material=new Material();
material->Parse("material/cube.mat");
​

2.2 从Pass获取数据进行渲染

//file:source/main.cpp line:101

int main(void)
{
    ......

    Material* material=new Material();
    material->Parse("material/cube.mat");
    //获取`Shader`的`gl_program_id`，指定为目标Shader程序。
    GLuint gl_program_id=material->shader()->gl_program_id();

    mvp_location = glGetUniformLocation(gl_program_id, "u_mvp");
    vpos_location = glGetAttribLocation(gl_program_id, "a_pos");
    vcol_location = glGetAttribLocation(gl_program_id, "a_color");
    a_uv_location = glGetAttribLocation(gl_program_id, "a_uv");

    GeneratorVertexArrayObject();
    GeneratorBufferObject();

    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        ......

        //指定GPU程序(就是指定顶点着色器、片段着色器)
        glUseProgram(gl_program_id);
        {
            glEnable(GL_DEPTH_TEST);
            glEnable(GL_CULL_FACE);//开启背面剔除
            //上传mvp矩阵
            glUniformMatrix4fv(mvp_location, 1, GL_FALSE, &mvp[0][0]);

            //拿到保存的Texture
            std::vector<std::pair<std::string,Texture2D*>> textures=material->textures();
            for (int texture_index = 0; texture_index < textures.size(); ++texture_index) {
                GLint u_texture_location= glGetUniformLocation(gl_program_id, textures[texture_index].first.c_str());
                //激活纹理单元0
                glActiveTexture(GL_TEXTURE0+texture_index);
                //将加载的图片纹理句柄，绑定到纹理单元0的Texture2D上。
                glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,textures[texture_index].second->gl_texture_id());
                //设置Shader程序从纹理单元0读取颜色数据
                glUniform1i(u_texture_location,texture_index);
            }

            glBindVertexArray(kVAO);
            {
                glDrawElements(GL_TRIANGLES,mesh_filter->mesh()->vertex_index_num_,GL_UNSIGNED_SHORT,0);//使用顶点索引进行绘制，最后的0表示数据偏移量。
            }
            glBindVertexArray(0);
        }

        ......
    }
    ......
}
​

3. 测试

编译运行项目，正确渲染了立方体：