Ruby+gosu+opengl で OpenGL2.0 風にプログラマブルシェーダ(頂点シェーダ、フラグメントシェーダ)を用意して三角形を描画してみる例

gosu_opengl_20a.rb

#!ruby -Ku
# -*- mode: ruby; coding: utf-8 -*-
# Last updated: <2017/03/12 16:50:28 +0900>
#
# Ruby + gosu + opengl の動作確認
# gosu-examples の opengl_integration.rb を弄ってOpenGL絡みの部分だけを列挙
#
# OpenGL 2.0風、GLSLでシェーダを書いて三角形を描画するテスト
#
# 算譜記録帳: OpenGLでの頂点データの扱いの変化
# http://mklearning.blogspot.com/2014/08/opengl.html
#
# gosu-examples
# https://github.com/gosu/gosu-examples
# https://github.com/gosu/gosu-examples/blob/master/examples/opengl_integration.rb

require 'gosu'
require 'gl'

WIDTH, HEIGHT = 640, 480

class GlObj

  # 初期化
  def initialize

    # 三角形用の頂点配列. x,y のみを列挙
    @vtx = [
      0.0, 1.0,
      -1.0, -0.8,
      1.0, -0.8,
    ]

    init_shader   # プラグラマブルシェーダを設定
  end

  # 更新処理
  def update
  end

  # 描画処理
  def draw(z)
    # Gosu.gl(z値)でOpenGLの描画を行う
    # 描画後にGosu側の描画ができるようにしてくれるらしい
    Gosu.gl(z) { exec_gl }
  end

  private

  include Gl

  # プログラマブルシェーダの初期化
  def init_shader
    # 頂点シェーダ(Vertex Shader)のソース
    # gl_position に (x, y, 0.0, 1.0) を渡してる
    vert_shader_src_a =<<EOS
#version 120
attribute vec2 coord2d;
void main(void) {
  gl_Position = vec4(coord2d, 0.0, 1.0);
}
EOS

    # フラグメントシェーダ(Fragment Shader)のソース
    # gl_FragColor に (r,g,b,a)=(0, 0, 1, 1) を渡してるので、青一色になる
    frag_shader_src =<<EOS
# #version 120
void main(void) {
  gl_FragColor = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
}
EOS

    # (r,g,b,a) の r,g をx,y座標で変化させるのでグラデーションになる
#     frag_shader_src =<<EOS
# #version 120
# void main(void) {
#   gl_FragColor[0] = gl_FragCoord.x / 640.0;
#   gl_FragColor[1] = gl_FragCoord.y / 480.0;
#   gl_FragColor[2] = 0.5;
#   gl_FragColor[3] = 1.0;
# }
# EOS

    # 頂点シェーダを設定
    # ----------------------------------------

    # 1. シェーダオブジェクトを作成
    vert_shader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER)

    # 2. シェーダのソースを渡す
    glShaderSource(vert_shader, vert_shader_src_a)

    # 3. シェーダをコンパイル
    glCompileShader(vert_shader)

    # 4. 正しくコンパイルできたか確認
    compiled = glGetShaderiv(vert_shader, GL_COMPILE_STATUS)
    abort "Error : Compile error in vertex shader" if compiled == GL_FALSE

    # フラグメントシェーダを設定
    # ----------------------------------------

    # 1. シェーダオブジェクトを作成
    frag_shader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER)

    # 2. シェーダのソースを渡す
    glShaderSource(frag_shader, frag_shader_src)

    # 3. シェーダをコンパイル
    glCompileShader(frag_shader)

    # 4. 正しくコンパイルできたか確認
    compiled = glGetShaderiv(frag_shader, GL_COMPILE_STATUS)
    abort "Error : Compile error in fragment shader" if compiled == GL_FALSE

    # 5. プログラムオブジェクトを作成
    @shader = glCreateProgram

    # 6. プログラムオブジェクトに対してシェーダオブジェクトを登録
    glAttachShader(@shader, vert_shader)
    glAttachShader(@shader, frag_shader)

    # 7. シェーダプログラムをリンク
    glLinkProgram(@shader)

    # 8. 正しくリンクできたか確認
    linked = glGetProgramiv(@shader, GL_LINK_STATUS)
    abort "Error : Linke error" if linked == GL_FALSE

    # 9. シェーダプログラムを適用
    glUseProgram(@shader)

    # 設定が終わったので後始末
    glDeleteShader(vert_shader)
    glDeleteShader(frag_shader)

    # シェーダに渡す属性のインデックス値(0,1,2,3等)を得る
    attr_name = "coord2d"
    @coord2d = glGetAttribLocation(@shader, attr_name)
    abort "Error : Could not bind attribute #{attr_name}" if @coord2d == -1
  end

  # OpenGL関係の処理
  def exec_gl
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)    # 画面クリア色を指定 (r,g,b,a)
    glClearDepth(1.0)                   # デプスバッファをクリア
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)  # 画面クリア

    # 三角形を描画
    # ----------------------------------------
    glUseProgram(@shader)

    glEnableVertexAttribArray(@coord2d)  # 頂点配列を有効化

    glVertexAttribPointer(
                          @coord2d,  # 属性
                          2,         # 1頂点に値をいくつ使うか。x,yなら2
                          GL_FLOAT,  # 値の型
                          GL_FALSE,  # データ型が整数型なら正規化するか否か
                          0,         # stride. データの間隔。詰まってるなら0
                          @vtx       # 頂点配列
                          )

    # 描画
    glDrawArrays(
                 GL_TRIANGLES,    # プリミティブの種類
                 0,               # 開始インデックス
                 @vtx.size / 2  # 頂点数
                 )

    glDisableVertexAttribArray(@coord2d)   # 頂点配列を無効化
  end
end

# メインクラス
class MyWindow < Gosu::Window

  # 初期化
  def initialize
    super WIDTH, HEIGHT
    self.caption = "Ruby + Gosu + OpenGL, programmable shader"
    @gl_obj = GlObj.new()
  end

  # 更新
  def update
    @gl_obj.update
  end

  # 描画
  def draw
    z = 0
    @gl_obj.draw(z)
  end

  def button_down(id)
    # ESCが押されたら終了
    close if id == Gosu::KbEscape
  end
end

MyWindow.new.show