Qt GUIでOpenGL ES 3.xの世界を体験：QOpenGLExtraFunctionsクラスで始める3Dグラフィックス開発

QOpenGLExtraFunctionsクラスは、Qt GUIライブラリの一部であり、OpenGL ES 3.0、3.1、3.2 APIへのクロスプラットフォームアクセスを提供します。OpenGL ESは、モバイルデバイスや組み込みシステムなどの低電力デバイス向けのOpenGLの軽量バージョンです。

機能

QOpenGLExtraFunctionsクラスは、以下の機能を提供します。

OpenGL ES 3.xアプリケーションのクロスプラットフォーム開発
デスクトッププラットフォームでOpenGL 3.xまたは4.xを使用して開発し、後で真のOpenGL ES 3.xデバイスにデプロイ
OpenGL ES 3.xコンテキストまたはOpenGLコンテキストで動作するアプリケーションの開発
OpenGL ES 3.0、3.1、3.2 APIの関数呼び出し

利点

QOpenGLExtraFunctionsクラスを使用する利点は次のとおりです。

デスクトッププラットフォームとモバイルデバイス/組み込みシステム間でのコード移植を容易にする
OpenGL ES 3.xアプリケーションのクロスプラットフォーム開発を可能にする
OpenGL ES 3.0、3.1、3.2 APIへのアクセスを簡素化

使い方

QOpenGLExtraFunctionsクラスを使用するには、以下の手順が必要です。

QOpenGLExtraFunctionsオブジェクトを作成する
initializeOpenGLFunctions()関数を呼び出して、オブジェクトをOpenGLコンテキストに関連付ける
OpenGL ES 3.0、3.1、3.2 APIの関数呼び出し

例

#include <QOpenGLContext>
#include <QOpenGLExtraFunctions>

int main() {
  QOpenGLContext context;
  if (!context.create()) {
    return -1;
  }

  QOpenGLExtraFunctions functions(&context);
  functions.initializeOpenGLFunctions();

  // OpenGL ES 3.0 APIの関数呼び出し
  functions.glActiveShaderProgram(0, 1);

  return 0;
}

QOpenGLExtraFunctionsクラスは、バージョン化されたOpenGLラッパーとは異なります。バージョン化された関数ラッパーは、特定のバージョンのOpenGLとプロファイルを対象としています。したがって、OpenGLとOpenGL ESのクロス開発には適していません。
QOpenGLExtraFunctionsクラスは、OpenGL ES 3.xコンテキストまたはOpenGLコンテキストで動作するアプリケーションでのみ使用できます。

ソースコード

#include <QCoreApplication>
#include <QOpenGLContext>
#include <QOpenGLExtraFunctions>
#include <QWidget>

class MyWidget : public QWidget {
public:
  MyWidget() {
    setFormat(QSurfaceFormat::nativeSurfaceFormat());
  }

protected:
  void paintEvent(QPaintEvent *event) override {
    QOpenGLContext *context = makeCurrent();

    // OpenGL ES 3.0 APIの関数呼び出し
    QOpenGLExtraFunctions functions(context);
    functions.initializeOpenGLFunctions();

    // 三角形の頂点データを設定
    GLfloat vertices[] = {
      0.5f, 0.5f, 0.0f,
      -0.5f, -0.5f, 0.0f,
      0.5f, -0.5f, 0.0f
    };

    // OpenGL ES 3.0 APIの関数呼び出し
    functions.glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), vertices);
    functions.glEnableVertexAttribArray(0);

    // 赤色に設定
    functions.glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    functions.glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    // 三角形を描画
    functions.glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

    context->swapBuffers();
  }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
  QCoreApplication app(argc, argv);

  MyWidget widget;
  widget.show();

  return app.exec();
}

説明

このコードは次の処理を実行します。

MyWidgetクラスを定義します。このクラスは、OpenGL ES 3.0コンテキストに描画する paintEvent() メソッドを持つ QWidget を派生したものです。
paintEvent() メソッドは、次の処理を実行します。
- QOpenGLContext オブジェクトを取得し、現在のコンテキストとして設定します。
- QOpenGLExtraFunctions オブジェクトを作成し、OpenGL ES 3.0 APIへのアクセスを提供します。
- 三角形の頂点データを vertices 配列に設定します。
- 頂点属性ポインタを構成し、glEnableVertexAttribArray() 関数を使用して有効にします。
- クリアカラーを赤色に設定し、glClear() 関数を使用してバッファをクリアします。
- glDrawArrays() 関数を使用して三角形を描画します。
- swapBuffers() 関数を使用して描画バッファを画面に表示します。
main() 関数は、QApplication オブジェクトを作成し、MyWidget ウィジェットを作成して表示します。

実行

このコードをコンパイルして実行すると、赤い三角形がウィンドウに表示されます。

OpenGL ES 3.xヘッダーファイルの直接インクルード

OpenGL ES 3.xヘッダーファイル () を直接インクルードすることで、API関数に直接アクセスできます。この方法は、QOpenGLExtraFunctionsクラスを使用するよりも簡潔で効率的ですが、プラットフォーム固有のヘッダーファイルの場所を見つける必要があるため、より複雑です。

QOpenGLFunctionsクラスの使用

QOpenGLFunctionsクラスは、Qt 5.1以降で導入されたQOpenGLExtraFunctionsクラスの代替品です。QOpenGLFunctionsクラスは、より汎用的なAPIを提供し、OpenGL ESだけでなくOpenGL 4.x APIにもアクセスできます。

OpenGL ES 3.xラッパーライブラリの使用

OpenGL ES 3.xラッパーライブラリは、OpenGL ES 3.x APIをより使いやすいC++インターフェースにラップするサードパーティ製のライブラリです。これらのライブラリは、QOpenGLExtraFunctionsクラスやQOpenGLFunctionsクラスよりも使いやすく、エラー処理やメモリ管理などの機能を提供する場合があります。

OpenGL ES 3.xコンテキスト管理ライブラリの使用

OpenGL ES 3.xコンテキスト管理ライブラリは、OpenGL ES 3.xコンテキストの作成、破棄、共有などのタスクを簡素化するサードパーティ製のライブラリです。これらのライブラリは、QOpenGLExtraFunctionsクラスやQOpenGLFunctionsクラスと組み合わせて使用できます。

最適な代替方法の選択

最適な代替方法は、プロジェクトの要件と開発者の好みによって異なります。

OpenGL ES 3.xコンテキスト管理を簡素化したい場合は、OpenGL ES 3.xコンテキスト管理ライブラリを使用するのが最良の方法です。
使いやすさと追加機能が必要な場合は、OpenGL ES 3.xラッパーライブラリを使用するのが最良の方法です。
より汎用的なAPIが必要な場合は、QOpenGLFunctionsクラスを使用するのが最良の方法です。
シンプルで効率的な方法が必要な場合は、OpenGL ES 3.xヘッダーファイルを直接インクルードするのが最良の方法です。