Mugichoko's blog

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プログラミングを中心としたメモ書き.

ModernGL奮闘記 (4) - Quadの描画 -

前回は,既存のモデルデータを読み込んでいた.今度は自分で矩形のメッシュ (Quad) を定義して表示する.今回,少し問題に直面した...

フォルダ構造

  • glfw_quad.py
  • resources
    • shaders
      • uv_vs.glsl: バーテクスシェーダ
      • uv_fs.glsl: フラグメントシェーダ

コード

# glfw_quad.py
from pathlib import Path
import moderngl as mgl
import moderngl_window
from moderngl_window.conf import settings
from moderngl_window import resources
from moderngl_window.resources import programs
from moderngl_window.meta import ProgramDescription
from moderngl_window.scene.camera import Camera
import numpy as np


class Quad:
    def __init__(self, ctx: mgl.Context, prog: mgl.Program) -> None:
        self.prog = prog

        # Quad
        vertices = np.array([
            # x, y, u, v
            -0.5, -0.5, 0.0, 0.0,  # 0: Bottom left
            +0.5, -0.5, 1.0, 0.0,  # 1: Bottom right
            +0.5, +0.5, 1.0, 1.0,  # 2: Top right
            -0.5, +0.5, 0.0, 1.0,  # 3: Top left
        ], dtype="f4")
        indices = np.array([0, 1, 2, 3], dtype="i4")

        self.vbo = ctx.buffer(vertices)
        self.ibo = ctx.buffer(indices)

        vao_content = [(self.vbo, "2f 2f", "in_vert", "in_uv")]
        self.vao = ctx.vertex_array(self.prog, vao_content, self.ibo)

    def render(self, camera: Camera) -> None:
        self.prog["M"].write(np.identity(4, dtype="f4"))
        self.prog["V"].write(camera.matrix)
        self.prog["P"].write(camera.projection.matrix)
        self.vao.render(mgl.TRIANGLE_FAN)


class App:
    def __init__(self, width=512, height=512) -> None:
        # Window
        # create a gl window: https://moderngl-window.readthedocs.io/en/latest/reference/settings.conf.settings.html#moderngl_window.conf.Settings.WINDOW
        settings.WINDOW["class"] = "moderngl_window.context.glfw.Window"
        settings.WINDOW["gl_version"] = (4, 1)
        settings.WINDOW["size"] = (width, height)
        settings.WINDOW["aspect_ratio"] = width / height
        self.window = moderngl_window.create_window_from_settings()

        # Resources
        self.resource_dir = Path(__file__).parent.resolve() / "resources"
        resources.register_program_dir((self.resource_dir / "shaders").resolve())
        self.program = programs.load(
            ProgramDescription(vertex_shader="uv_vs.glsl", fragment_shader="uv_fs.glsl")
        )

        # Camera
        self.camera = Camera(aspect_ratio=width / height, near=0.01, far=100.0)
        self.camera.set_position(0, 0.0, 1.5)
        self.camera.look_at(pos=(0, 0, 0))

        # Quad
        self.quad = Quad(self.window.ctx, self.program)

    def run(self) -> None:
        while not self.window.is_closing:
            self.window.clear(0.5, 1.0, 0.25, 0.0)
            self.window.ctx.enable(mgl.DEPTH_TEST | mgl.CULL_FACE)
            self.quad.render(self.camera)
            self.window.swap_buffers()


if __name__ == "__main__":
    app = App()
    app.run()
// uv_vs.glsl
#version 330

uniform mat4 M; // model matrix
uniform mat4 V; // view matrix
uniform mat4 P; // projection matrix

in vec2 in_vert;
in vec2 in_uv;

out vec2 vs_uv;

void main()
{
    vs_uv = in_uv;
    gl_Position = P * V * M * vec4(in_vert, 0.0, 1.0);
}
// uv_fs.glsl
#version 330

in vec2 vs_uv;
out vec4 fs_color;

void main()
{
    fs_color = vec4(vs_uv, 1.0, 1.0);
}

解説

  • glfw_quad.py
    • lines 13 - 37: Quadクラス
      • lines 18 - 24: 矩形の頂点を定義(z座標は直接シェーダから)
      • line 25: 頂点の描画順を定義
      • line 30: ここで引っかかった...(後述)
  • uv_vs.glsl & uv_fs.glsl
    • uv座標を色として割り当てするシェーダ

結果

f:id:Mugichoko:20211113235249p:plain

引っかかった問題

glfw_quad.pyline 30でAttributeを指定しているが,指定されたAttributeがmain()関数内で漏れなく使われていない場合,エラーでプログラムが落ちる様子.

例えば,uv_vs.glslの14行目をvs_uv = vec3(1.0, 1.0);にするとエラーが発生.その時のエラーメッセージが以下のようなものなのだが,正直これでは何も分からん...

res.mglo, res._glo = self.mglo.vertex_array(program.mglo, content, index_buffer_mglo,
moderngl.error.Error: content[0][3] must be an attribute not NoneType

この辺りの問題は,v5.7で軽減する方法がリリースされる?(参考:https://github.com/moderngl/moderngl/issues/459).