一、背景介紹

在三維圖形渲染中，幾何形狀的管理是引擎的核心功能之一。Three.js通過BufferGeometry接口實現了對頂點數據和索引數據的高效管理，而OpenGL則通過頂點數組對象（VAO）和元素數組對象（EBO）來實現類似的功能。本篇筆記將詳細介紹如何在QtOpenGL環境下，仿照Three.js的BufferGeometry接口，實現對VAO和EBO的管理，并通過這些技術繪制一個四邊形。

在開始之前，我們可以參考深入理解Three.js中的BufferGeometry，了解Three.js中BufferGeometry的核心設計理念和實現原理。這將幫助我們更好地理解如何在QtOpenGL環境下實現類似的功能。

二、核心實現

1. IGeometry接口設計

為了實現對幾何形狀的統一管理，我們設計了一個IGeometry接口。該接口定義了創建和管理幾何形狀渲染狀態的方法，具體包括：

• useGeometry(IScreen* screen)：用于綁定幾何形狀的OpenGL狀態。
• createOpenGLState(IScreen* screen)：用于創建幾何形狀的OpenGL狀態。
• createIndicesAttribute()：用于創建幾何形狀的索引屬性。
• createBufferAttributes()：用于創建幾何形狀的頂點屬性列表。

通過該接口，我們可以實現對不同幾何形狀的統一管理。

提示：關于頂點屬性的定義和管理，可以參考基于QtOpenGL使用仿Three.js的BufferAttribute結構重構三角形繪制，了解如何通過BufferAttribute實現頂點數據的高效管理。

2. Quadrangle類實現

Quadrangle類實現了IGeometry接口，表示一個四邊形的幾何形狀。該類通過頂點坐標和索引數據實現了對四邊形的渲染。

頂點屬性定義

在Quadrangle類中，我們定義了四邊形的頂點坐標：

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)};
}

索引屬性定義

四邊形由兩個三角形組成，因此我們定義了兩個三角形的索引數據：

IndicesAttribute* Quadrangle::createIndicesAttribute()
{return new IndicesAttribute({0, 1, 3, // 第一個三角形1, 2, 3  // 第二個三角形 });
}

OpenGL狀態創建

在createOpenGLState方法中，我們創建了頂點數組對象（VAO）和元素數組對象（EBO），并將頂點屬性和索引屬性綁定到這些對象上：

void IGeometry::createOpenGLState(IScreen* screen)
{// 創建并綁定頂點數組對象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. 渲染實現

在FerghanaScreen類中，我們實現了對四邊形的渲染邏輯。

初始化OpenGL狀態

在initializeGL方法中，我們初始化了OpenGL函數，并創建了四邊形的OpenGL狀態：

void FerghanaScreen::initializeGL()
{initializeOpenGLFunctions();glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);quadrangle->createOpenGLState(this);// 初始化著色器程序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();
}

繪制四邊形

在paintGL方法中，我們實現了對四邊形的繪制邏輯：

void FerghanaScreen::paintGL()
{glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);shaderProgram->bind();// 綁定頂點數組對象quadrangle->useGeometry(this);// 繪制glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);shaderProgram->release();
}

提示：關于Shader編程的實現，可以參考使用QtOpenGL的Shader編程繪制彩色三角形，了解如何通過頂點著色器和片段著色器實現更復雜的渲染效果。

三、測試與驗證

通過上述實現，我們成功地在QtOpenGL環境下，仿照Three.js的BufferGeometry接口，實現了對四邊形的渲染。運行程序后，我們可以在窗口中看到一個橙色的四邊形。

四、項目介紹

Horse渲染內核基于Qt與OpenGL開發，是一款三維引擎。本項目將不提供編輯器，以SDK的形式對外提供接口。 本項目將參考Three.js與Unity等眾多渲染引擎的API設計。致力于開發出一款具有競爭力的渲染引擎內核。

地址：

• Gitee
• GitHub

五、總結與展望

本篇筆記詳細介紹了如何在QtOpenGL環境下，仿照Three.js的BufferGeometry接口，實現對VAO和EBO的管理，并通過這些技術繪制一個四邊形。通過這種方式，我們可以實現對復雜幾何形狀的高效管理，為后續的引擎開發打下堅實的基礎。

未來，我們計劃繼續完善Horse3D引擎的功能，包括支持更多的幾何形狀、實現更復雜的渲染效果等。關于后續的開發計劃，可以參考在QtOpenGL下仿three.js，封裝EBO繪制四邊形，了解如何通過封裝EBO實現更高效的幾何形狀渲染。

通過不斷的學習和實踐，我們相信Horse3D引擎將能夠支持更多復雜的三維渲染功能，為開發者提供一個強大而靈活的渲染引擎內核。

Horse3D游戲引擎研發筆記（一）：從使用Qt的OpenGL庫繪制三角形開始
Horse3D游戲引擎研發筆記（二）：基于QtOpenGL使用仿Three.js的BufferAttribute結構重構三角形繪制
Horse3D游戲引擎研發筆記（三）：使用QtOpenGL的Shader編程繪制彩色三角形
Horse3D游戲引擎研發筆記（四）：在QtOpenGL下仿three.js，封裝EBO繪制四邊形
Horse3D游戲引擎研發筆記（五）：在QtOpenGL環境下，仿three.js的BufferGeometry管理VAO和EBO繪制四邊形
Horse3D游戲引擎研發筆記（六）：在QtOpenGL環境下，仿Unity的材質管理Shader繪制四邊形