原文地址：http://pyopengl.sourceforge.net/context/tutorials/shader_1.html

第一步（基本幾何）

在本教程中我們將會學到：
- 頂點著色器在GLSL中“必須”做什么
- 片元著色器“必須”做什么
- 什么是VBO對象
- 如何**和停用著色器和VBO
- 如何渲染簡單的幾何體

首先我們進行imports，OpenGLContext testingcontext允許PyGame、wxPython者GLUT GUI使用相同的代碼。這些imports將為機器檢索合適的上下文環境，如果你沒有安裝任何額外的依賴包，比如說Pygame或者wxPython，將會為你的機器提供一個GLUT上下文。

from OpenGlContext import testingcontext
BaseContext = testingcontext.getInteractive()

現在導入我們將要使用的PyOpenGL功能。
OpenGL.GL包含標準OpenGL函數，更詳細的信息可以閱讀PyOpenGL的手冊頁。

from OpenGL.GL import *

OpenGL.arrays.vbo.VBO類是一個方便的包裝器，它使得從PyOpenGL中使用頂點緩沖區對象變得更容易。它負責確定要使用哪個實現，創建偏移對象，甚至是基于基本切片的VBO中內容的更新。

from OpenGL.arrays import VBO

OpenGLContext.arrays只是一個抽象點，它可以導入Numpy（首選）或具有一些兼容性函數的舊數字庫，以使Numeric看起來像新的Numpy模塊。

from OpenGLContext.arrays import*

OpenGL.GL.shaders是一個用于訪問著色器功能的便利庫。

from OpenGL.GL import shaders

OpenGLContext contexts是Context的所有子類的合集，包含各種混合插件為不同的窗口類型，不同的交互機制等提供支持。這里的BaseContext是我們上面導入的TestingContext。

class TestContext(BaseContext):
    """Creates a simple vertex shader"""

OnInit方法是在已經成功創建了一個有效的OpenGL渲染上下文之后調用的。在OpenGL context被創建之前，你必須非常小心，不要調用（大多數）OpenGL接口（如果不能遵守這條規則通常會導致segfault或其他極端行為）。

    def OnInit(self):

OpenGL.GL.shaders.compileProgram函數是一個方便的函數，它執行許多基本操作，用于抽象出很多著色器設置的復雜性。GLSL Shaders開始作為OpenGL的擴展，后來成為Core OpenGL的一部分，但有些驅動程序不支持“核心”版本的著色器API。這種擴展機制是擴展OpenGL的“正常”方式，但它會造成雜亂的API。
每個“著色器程序”由許多簡單的組件“著色器”組成，它們被鏈接在一起。目前有兩種常見的著色器類型，即頂點著色器和片段著色器。較新的硬件可能包含其他著色器類型，例如幾何著色器。

頂點著色器

我們的第一個著色器是VERTEX_SHADER，它必須計算每個要生成的頂點的頂點位置。通常，這是我們傳遞給GL的每個頂點的一個頂點，但是使用幾何著色器等可以創建更多的頂點。
頂點著色器只需要做一件事，即生成一個gl_Position值，該值必須是vec4（）類型。使用傳統的OpenGL（我們在這里使用的），通常使用內置變量“gl_Vertex”來計算gl_Position，該變量是一個vec4（），代表固定功能渲染管線生成的頂點。
大多數OpenGL程序傾向于使用透視投影矩陣將笛卡爾模型的模型空間坐標轉換為屏幕的“視圖坐標”空間。傳統的OpenGL包括通過“平移”，“旋轉”，“縮放”等操作這些矩陣的函數。現代的OpenGL程序員需要自己計算矩陣（或者有一個庫可以幫助他們）。
在這里，我們將使用OpenGLContext的內置矩陣計算，它將為我們設置“模型 - 視圖矩陣”作為簡單的透視變換。
視圖坐標中的最終頂點位置是使用模型視圖矩陣和要轉換的頂點的簡單點積來計算的。main（）函數使用類C的GLSL語法定義，不返回任何內容（void）。這里使用的每個變量都是（內置的）全局變量，所以我們不必聲明它們的數據類型。
OpenGL.GL.shaders.compileShader函數編譯著色器并檢查是否有編譯錯誤。（使用glCreateShader，glShaderSource和glshaders.compileShader）。

        VERTEX_SHADER = shaders.compileShader("""#version 120
        void main() {
            gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
        }""", GL_VERTEX_SHADER)

頂點著色器處理頂點后，它會經過許多固定功能過程，包括“裁剪”過程，該過程可能會將單個頂點轉換為多個頂點，以便僅將幾何圖形渲染到近剪裁的“前方”平面。
因此，如果三角形“映入眼簾”，則GL將生成兩個頂點，這些頂點位于三角形與近剪裁平面相交的點上，并從最初的一個三角形創建三個三角形（所有剪裁計劃也是如此為平截頭體）。

片段著色器

固定功能操作將生成“片段”，這些片段可以被粗略地認為是“可能的像素”。它們可能代表一個子采樣插值，或者最終會隱藏在另一個像素后面的值（透支）。我們的渲染器會得到一個（大量的）碎片，每個碎片都會根據我們的頂點著色器生成的三角形頂點的面積（gl_Position值）計算出一個位置。
片段著色器只需*做一件事，即生成一個gl_FragColor值，即確定片段應該是什么顏色。著色器還可以決定為不同的顏色緩沖區寫入不同的顏色，甚至改變片段的位置，但其主要工作僅僅是確定像素的顏色（vec4（）值）。
在我們的代碼中，我們為每個像素創建一個新的顏色，這是一個純綠色不透明（最后1個）值。我們將該值賦給（全局內置的）gl_FragColor值，我們完成了。

FRAGMENT_SHADER = shaders.compileShader("""#version 120
        void main() {
            gl_FragColor = vec4( 0, 1, 0, 1 );
        }""", GL_FRAGMENT_SHADER)

現在我們已經定義了著色器，我們需要將它們編譯成可應用于幾何圖形的視頻卡上的程序。shaders.compileProgram便捷功能執行以下操作：
- 創建著色器“程序”（glCreateProgram）
- 為每個提供的著色器*著色器附加到程序
- 鏈接程序（glLinkProgram）
- 驗證程序（glValidateProgram，glGetProgramiv）
- 清理并返回著色器程序
著色器程序是一個不透明的GLuint，用于在與GL交談時引用著色器。有了這些，我們已經創建好了一個OpenGL著色器，現在我們只需要給它一些東西去渲染。

        shaders.glUseProgram(self.shader)

頂點緩沖數據對象Vertex Buffer Data Object(VBOs)

現代OpenGL想要你將數據盡可能的加載到顯卡上。對于幾何信息，往往通過頂點緩沖對象（VBO）將信息加載到顯卡上。VBO是存儲在顯卡上靈活的數據存儲區域，具有數據流輸入輸出多樣策略。
對我們來講，我們可以將VBO當作是是顯卡上的一片用于存儲拷貝來的頂點描述信息的空間。我們將使用Numpy數組來定義這些數據，這是處理大量數值型數組數據的合適的格式。
現代的顯卡在處理格式為單個的頂點數據都被緊湊的打包進VBO的數據時表現最佳。因此，數組中的每條記錄需要渲染一個單個的頂點。由于我們的著色器只需要頂點坐標信息，我們將使用3 float點數據（注：不用python中的double，而是3個機器floating點數據）
現代OpenGL只支持三角和點類型的幾何，因此最簡單的繪制方法（盡管不是最快的）是指定一系列有序的三角形的頂點。本例中我們創建一個三角形和一個用戶看起來是方形（實際上是兩個共享頂點的三角形）
vbo.VBO類簡單的獲取一個數組類型的數據，并將其存入顯卡中。它也有各種標志位去控制更高級的特性，這些我們將在之后討論。

self.vbo = vbo.VBO(
            array([
                [ 0, 1, 0 ],
                [ -1,-1, 0 ], 
                [ 1,-1, 0 ], 
                [ 2,-1, 0 ], 
                [ 4,-1, 0 ], 
                [ 4, 1, 0 ], 
                [ 2,-1, 0 ], 
                [ 4, 1, 0 ],
                [ 2, 1, 0 ],
            ],'f') 
        )

至此，我們完成了所有的應用初始化工作，我們編譯了shader，VBO也已經準備好用于繪制了。現在我們需要告訴OpenGL如何渲染我們的場景。context的Render()方法在所有OpenGL樣板設置完成之后被調用，且場景需要在模型空間中被渲染。OpenGLContext已經創建了一個默認的模型視圖矩陣，相機距離原點10個偏移的透視場景。它將場景清空為純白，并準備好接受渲染命令。

    def Render(self, mode):
        """Render the geometry for the scene"""

渲染（Rendering）

告訴OpenGL使用我們已經編譯好的著色器。在我們啟用自定義的shader之前，GL使用固定管線著色器（legacy)。

        shaders.glUseProgram(self.shader)

現在我們通知OpenGL，我們要啟用VBO作為幾何數據源。有兩種VBO類型可以使用，一是幾何數據緩沖，一是索引數據緩存，這里使用的是幾何數據緩沖。

        try: 
            self.vbo.bind() 
            try:

現在我們通知OpenGL去處理從頂點指針（指向VBO的地址）找到頂點（位置）數據。VBO就像是常規的數組數據一樣，存儲在外存而不是主存中。VBO對象實際上傳遞一個void指針給數組指針，該指針指向有效的VBO數組的0地址。

                glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); 
                glVertexPointerf( self.vbo

)

最終，我們告知OpenGL去繪制一些幾何體。這里我們
通知OpenGL使用偏移從0到9的這些頂點去繪制一些三角形（因此，得到三個三角形）。glDrawArray函數總是從頂點緩存(vertex array)中“依次”繪制。我們之后將嘗試使用索引繪制函數。

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 9)

在完成了幾何體的渲染之后，我們要清空OpenGL環境。我們要解綁VBO以便不使用VBO的代碼可以執行，此外還要解綁shader，以便使用固定管線著色器（legacy）的幾何體的渲染行為可以正常執行。

            finally:
                self.vbo.unbind() 
                glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); 
        finally:
            shaders.glUseProgram( 0 )

我們需要將該代碼作為最頂層的腳本調用（不是被其他腳本import之后調用）。之前導入的TestingContext同樣也提供了合適的主循環函數供給我們調用。

if __name__ == "__main__":
    TestContext.ContextMainLoop()

運行程序，我們應該看到一個綠色的三角形和一個長方形顯示在黑色背景上，如圖所示：

術語：
- frustum（截錐）

視野范圍，也就是"相機"所能看到的那一部分世界空間，包含一個近裁平面和一個遠裁平面，以及左邊、右邊、頂部和底部的剪裁平面。

• GLSL
  OpenGL中定義的著色器語言有兩個級別，早期的著器語言是低級裝配語言，在這之后出現的GLSL是一個更高級一些的類C語言，本教程將使用GLSL語言。此外還有第三方語言比如CG，也可以編譯同樣的代碼給DirectX和OpenGL渲染器。
• legacy（遺留）
  OpenGL是一個古老的標準，大量的傳統的API已經被OpenGL標準委員會棄用了。盡管大多數供應商仍支持舊的標準，但官方已經不支持使用舊的標準。這些遺留的API使用大量的全局狀態變量確定的單一的渲染模型。新的API更加靈活，但需要使用起來也更加復雜。

譯者附:

完整程序

from OpenGLContext import testingcontext
BaseContext = testingcontext.getInteractive()

from OpenGL.GL import *

from OpenGL.arrays import vbo
from OpenGLContext.arrays import *
from OpenGL.GL import shaders

class TestContext( BaseContext ):   

    def OnInit( self ):
        VERTEX_SHADER = shaders.compileShader("""#version 120 
            void main() {
             gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex; 
             }""", GL_VERTEX_SHADER)
        FRAGMENT_SHADER = shaders.compileShader("""#version 120 
            void main() { 
            gl_FragColor = vec4( 0, 1, 0, 1 ); 
            }""", GL_FRAGMENT_SHADER)
        self.shader = shaders.compileProgram(VERTEX_SHADER,FRAGMENT_SHADER)
        self.vbo = vbo.VBO(
            array([
                [ 0, 1, 0 ],
                [ -1,-1, 0 ], 
                [ 1,-1, 0 ], 
                [ 2,-1, 0 ], 
                [ 4,-1, 0 ], 
                [ 4, 1, 0 ], 
                [ 2,-1, 0 ], 
                [ 4, 1, 0 ],
                [ 2, 1, 0 ],
            ],'f') 
        )

    def Render( self, mode): 
        """Render the geometry for the scene.""" 
        shaders.glUseProgram(self.shader) 
        try: 
            self.vbo.bind() 
            try:
                glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); 
                glVertexPointerf( self.vbo )
                glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 9)
            finally:
                self.vbo.unbind() 
                glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY); 
        finally:
            shaders.glUseProgram( 0 ) 
if __name__ == "__main__":
    TestContext.ContextMainLoop()