Qt GUIでOpenGLグラフィックスをレンダリング：QOpenGLExtraFunctions::glProgramUniform4ui()徹底解説

QOpenGLExtraFunctions::glProgramUniform4ui() 関数は、OpenGL Shading Language (GLSL) プログラム内の 4 つの一様変数に整数を設定するために使用されます。これは、Qt GUI アプリケーションで OpenGL グラフィックスをレンダリングする場合に役立つ関数です。

関数詳細

void QOpenGLExtraFunctions::glProgramUniform4ui(GLuint program, GLint location, GLuint v0, GLuint v1, GLuint v2, GLuint v3);

• v0, v1, v2, v3: 一様変数に設定する 4 つの整数の値を指定します。
• location: 一様変数の場所を指定します。これは、glGetUniformLocation() 関数を使用して取得できます。
• program: シェーダー プログラムの ID を指定します。

使い方

1. QOpenGLExtraFunctions インスタンスを作成します。
2. initializeOpenGLFunctions() 関数を呼び出して、現在の OpenGL コンテキストを設定します。
3. glProgramUniform4ui() 関数を呼び出して、一様変数に値を設定します。

例

QOpenGLExtraFunctions functions;
functions.initializeOpenGLFunctions();

GLuint program = ...; // シェーダー プログラムの ID を取得
GLint location = glGetUniformLocation(program, "myUniform"); // 一様変数の場所を取得

functions.glProgramUniform4ui(program, location, 10, 20, 30, 40); // 一様変数に値を設定

• 一様変数は、シェーダー プログラム内で使用される変数です。シェーダー プログラムの実行中に、これらの変数の値を変更することで、レンダリングされる結果を変更できます。
• プレーンな OpenGL で実行する場合、この関数は、指定されたプロファイルとバージョンがサポートされている場合にのみ使用できます。
• QOpenGLExtraFunctions::glProgramUniform4ui() 関数は、OpenGL ES 3.x 以降、または OpenGL 3.x または 4.x コンテキストでのみ使用できます。

上記の説明に加えて、以下の点にも注意する必要があります。

• Qt GUI アプリケーションで OpenGL を使用する場合は、Qt OpenGL モジュールを使用する必要があります。このモジュールは、OpenGL と Qt を統合するための機能を提供します。
• OpenGL は複雑な API であり、習得には時間がかかります。この関数を初めて使用する場合は、OpenGL の基本を理解してから使用することをお勧めします。

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#include <QCoreApplication>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QShader>

class MyGLWidget : public QOpenGLWidget {
public:
    MyGLWidget() {
        setFixedSize(600, 400);
    }

protected:
    void initializeGL() override {
        QOpenGLFunctions functions;
        functions.initializeOpenGLFunctions();

        // シェーダー プログラムを作成
        QShader vertexShader(QShader::Vertex);
        vertexShader.sourceCode(
            "attribute vec3 position;"
            "void main() {"
            "   gl_Position = vec4(position, 1.0);"
            "}"
        );

        QShader fragmentShader(QShader::Fragment);
        fragmentShader.sourceCode(
            "uniform vec4 color;"
            "void main() {"
            "   gl_FragColor = color;"
            "}"
        );

        if (!vertexShader.compile() || !fragmentShader.compile()) {
            qWarning("Shader compilation failed.");
            return;
        }

        program = new QOpenGLShaderProgram;
        program->addShader(&vertexShader);
        program->addShader(&fragmentShader);

        if (!program->link()) {
            qWarning("Shader program linking failed.");
            return;
        }

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

        // 頂点バッファオブジェクトを作成
        glGenBuffers(1, &vbo);
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
        glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

        // 頂点属性を構成
        program->bind();
        GLint positionAttribute = program->uniformLocation("position");
        glVertexAttribPointer(positionAttribute, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, nullptr);
        glEnableVertexAttribArray(positionAttribute);

        // 一様変数に値を設定
        GLint colorUniform = program->uniformLocation("color");
        glUniform4ui(colorUniform, 255, 0, 0, 255); // 赤色

        program->release();
    }

    void paintGL() override {
        glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        program->bind();
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        program->release();
    }

private:
    GLuint vbo;
    QOpenGLShaderProgram *program;
};

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

    MyGLWidget widget;
    widget.show();

    return app.exec();
}

このコードは以下の動作をします。

1. MyGLWidget クラスを作成します。このクラスは QOpenGLWidget を継承しており、OpenGL レンダリングに必要な機能を提供します。
2. initializeGL() 関数内で、シェーダー プログラムを作成し、三角形の頂点データと頂点属性を構成します。
3. paintGL() 関数内で、glClearColor() 関数を使用してウィンドウを黒色で塗りつぶし、glDrawArrays() 関数を使用して三角形を描画します。

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QOpenGLShaderProgram::setUniformValue()` 関数を使用する

QOpenGLShaderProgram::setUniformValue() 関数は、シェーダー プログラム内の任意の一様変数に値を設定するために使用できます。この関数は、glProgramUniform1i() 関数などの OpenGL 関数を内部的に呼び出して実装されています。

program->setUniformValue("color", QVector4D(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f));

このコードは、color という名前の一様変数に赤色を設定します。

プログラムソースコードに直接値を埋め込む

単純な場合、シェーダー プログラムのソースコードに直接値を埋め込むことができます。

uniform vec4 color = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);

UBO (Uniform Buffer Object) を使用する

UBO は、複数のシェーダー プログラムで使用できる一様変数のグループを格納するために使用できます。 UBO を使用すると、パフォーマンスを向上させることができます。

GLuint ubo;
glGenBuffers(1, &ubo);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, ubo);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, sizeof(GLfloat) * 4, &colorData, GL_STATIC_DRAW);

GLint colorUniform = program->uniformLocation("color");
glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, ubo, 0, sizeof(GLfloat) * 4);

program->bind();
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
program->release();

テクスチャを使用する

テクスチャを使用して、一様変数の値を格納することもできます。テクスチャを使用すると、パフォーマンスを向上させることができます。

GLuint texture;
glGenTextures(1, &texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA8, 1, 1, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, &colorData);

GLint colorUniform = program->uniformLocation("color");
glUniform1i(colorUniform, 0);

program->bind();
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
program->release();

どの方法を選択するべきか

どの方法を選択するかは、状況によって異なります。

• 複数のシェーダー プログラムで同じ一様変数を使用する場合
  UBO を使用する必要があります。
• パフォーマンスが重要な場合
  UBO またはテクスチャを使用する必要があります。
• シンプルな場合
  プログラムソースコードに直接値を埋め込むのが最も簡単です。