OpenGL シェーダーにおける uniform 変数の設定をマスター：QOpenGLExtraFunctions::glUniform1uiv() の徹底解説

QOpenGLExtraFunctions::glUniform1uiv() 関数は、OpenGL シェーダープログラム内の uniform 変数 に無符号整数値の配列を設定するために使用されます。これは、シェーダープログラムで使用するデータを送信するための一般的な方法です。

関数詳細

void QOpenGLExtraFunctions::glUniform1uiv(GLint location, GLsizei count, const GLuint *value);

• value: 送信する無符号整数値の配列へのポインタを指定します。
• count: 送信する無符号整数値の個数を指定します。
• location: シェーダープログラム内の uniform 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。

例

// シェーダープログラム内の uniform 変数の場所を取得
GLint uniformLocation = glGetUniformLocation(programId, "myUniform");

// 送信する無符号整数値の配列を作成
GLuint values[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// uniform 変数に値を設定
glUniform1uiv(uniformLocation, 5, values);

• 送信する無符号整数値の配列は、OpenGL API によって安全に使用できる必要があります。
• QOpenGLExtraFunctions::glUniform1uiv() 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。

• OpenGL は複雑な API であり、習得するには時間がかかります。詳細については、OpenGL の公式ドキュメントを参照してください。
• この説明は、Qt 6.7.1 を使用しています。他のバージョンを使用している場合は、ドキュメントを参照してください。

• Qt GUI プログラミングに関するチュートリアルやリソースは、インターネット上でたくさん見つけることができます。

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

class MyGLWidget : public QOpenGLWidget {
public:
    MyGLWidget() {
        setFormat(QOpenGLWidget::OpenGLVersion3_3);
    }

protected:
    void initializeGL() override {
        // シェーダープログラムを作成
        QOpenGLShaderProgram program;
        program.addShaderFromSourceFile(QVertexShader, "vertex.vert");
        program.addShaderFromSourceFile(QFragmentShader, "fragment.frag");
        program.link();

        // uniform 変数の場所を取得
        GLint uniformLocation = program.uniformLocation("color");

        // 送信する無符号整数値の配列を作成
        GLuint values[] = { 255, 0, 0 }; // 赤

        // uniform 変数に値を設定
        program.use();
        glUniform1uiv(uniformLocation, 1, values);

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

        // OpenGL バッファオブジェクトを作成
        GLuint vbo;
        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
        glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, nullptr);
        glEnableVertexAttribArray(0);
    }

    void paintGL() override {
        // 三角形を描画
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
    }
};

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

    MyGLWidget widget;
    widget.show();

    return app.exec();
}

vertex.vert

#version 330

layout (location = 0) in vec3 position;

void main() {
    gl_Position = vec4(position, 1.0);
}

fragment.frag

#version 330

uniform vec3 color;

void main() {
    gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

この例では、vertex.vert シェーダーは頂点座標を gl_Position 変数に設定し、fragment.frag シェーダーは color uniform 変数を使用してフラグメントの色を設定します。

main() 関数では、glUniform1uiv() 関数を使用して color uniform 変数に赤い色の値を設定します。これにより、三角形は赤く描画されます。

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QOpenGLExtraFunctions::glUniform1uiv() 関数の代替方法として、以下の方法が考えられます。

glUniform1ui() 関数を使用する

glUniform1ui() 関数は、単一の無符号整数値を uniform 変数に設定するために使用されます。glUniform1uiv() 関数で送信する配列の最初の要素のみが設定されます。

// シェーダープログラム内の uniform 変数の場所を取得
GLint uniformLocation = glGetUniformLocation(programId, "myUniform");

// 送信する無符号整数値
GLuint value = 1;

// uniform 変数に値を設定
glUniform1ui(uniformLocation, value);

ループを使用して各要素を個別に設定する

ループを使用して、glUniform1ui() 関数を繰り返し呼び出し、配列の各要素を個別に設定することもできます。

// シェーダープログラム内の uniform 変数の場所を取得
GLint uniformLocation = glGetUniformLocation(programId, "myUniform");

// 送信する無符号整数値の配列
GLuint values[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// ループを使用して各要素を個別に設定
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    glUniform1ui(uniformLocation, values[i]);
}

glUniformBlockBinding() 関数と glBindBuffer() 関数を使用する

glUniformBlockBinding() 関数と glBindBuffer() 関数を使用して、uniform 変数ブロックをバッファオブジェクトにバインドし、そのバッファオブジェクト内のデータを uniform 変数に設定することもできます。

// シェーダープログラム内の uniform 変数の場所を取得
GLint uniformBlockIndex = glGetUniformBlockIndex(programId, "myUniformBlock");

// 送信する無符号整数値の配列をバッファオブジェクトに格納
GLuint bufferId;
glGenBuffers(1, &bufferId);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, bufferId);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(values), values, GL_STATIC_DRAW);

// uniform 変数ブロックをバッファオブジェクトにバインド
glUniformBlockBinding(programId, uniformBlockIndex, 0);

// シェーダープログラムを使用
program.use();

QOpenGLShaderProgram::setUniformValue() メソッドを使用する

Qt 5.12 以降では、QOpenGLShaderProgram::setUniformValue() メソッドを使用して、uniform 変数に値を設定できます。このメソッドは、QVariant 型の値を受け取ることができ、glUniform1uiv() 関数で送信する無符号整数値の配列をラップする QVariant オブジェクトを作成することで使用できます。

// シェーダープログラム内の uniform 変数の場所を取得
GLint uniformLocation = program.uniformLocation("myUniform");

// 送信する無符号整数値の配列
GLuint values[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// QVariant オブジェクトを作成
QVariant variant(values);

// uniform 変数に値を設定
program.setUniformValue(uniformLocation, variant);

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。

• Qt 5.12 以降を使用している場合は、QOpenGLShaderProgram::setUniformValue() メソッドを使用する方が簡潔でわかりやすい場合があります。
• 配列の要素を個別に設定する必要がある場合は、ループを使用するか、glUniformBlockBinding() 関数と glBindBuffer() 関数を使用する必要があります。
• 単一の無符号整数値を設定する場合は、glUniform1ui() 関数が最もシンプルです。

• この説明は、Qt 6