kumaryu · November 7, 2014 17:25
diff --git a/beziertess.rb b/beziertess.rb
 #coding: utf-8
 # IronRubyで実行してください(http://ironruby.net/)
 # OpenTKが必要です(http://www.opentk.com/)
 # OpenTK.dllとOpenTK.dll.configを読み込めるディレクトリに置いて実行してください
 # OpenGL4.0以降が使えるGPUが必要です
 #
 # ESCで終了
 # 上下キーで長さごとの分割数を増減
 # 左右キーで曲がり具合による分割数を増減
 #

 require 'OpenTK.dll'

 OpenGL4 = OpenTK::Graphics::OpenGL4
 GL4     = OpenTK::Graphics::OpenGL4::GL

 def GL4.uniform2f(location, v0, v1)
  @uniform2f ||= self.method(:uniform2).overload(System::Int32, System::Single, System::Single)
  @uniform2f.call(location, v0, v1)
 end

 def GL4.uniform3f(location, v0, v1, v2)
  @uniform3f ||= self.method(:uniform3).overload(System::Int32, System::Single, System::Single, System::Single)
  @uniform3f.call(location, v0, v1, v2)
 end

 VertexShaderMask = <<SRC
 #version 400

 layout (location=0) in vec2 inPosition;
 layout (location=1) in vec4 inColor;
 out vec4 vColor;

 void main()
 {
  gl_Position = vec4(inPosition, 0.0, 1.0);
  vColor = inColor;
 }
 SRC

 FragmentShaderMask = <<SRC
 #version 400
 layout (location=0) out vec4 oFragColor;
 in vec4 tColor;

 void main()
 {
  oFragColor = tColor;
 }
 SRC

 TessControlShaderMask = <<SRC
 #version 400
 layout (vertices=3) out;
 in vec4 vColor[];
 patch out vec4 pColor;
 uniform vec2 uNumTess;

 void main()
 {
  gl_out[gl_InvocationID].gl_Position = gl_in[gl_InvocationID].gl_Position;
  if (gl_InvocationID%3==0) {
    pColor = vColor[gl_InvocationID];
    vec3 p0 = gl_in[gl_InvocationID+0].gl_Position.xyz;
    vec3 p1 = gl_in[gl_InvocationID+1].gl_Position.xyz;
    vec3 p2 = gl_in[gl_InvocationID+2].gl_Position.xyz;
    float d = (distance(p0, p1) + distance(p1, p2) + distance(p2, p0)) / 2 * uNumTess.x;
    float c = (1.0+dot(normalize(p0-p1), normalize(p2-p1))) * uNumTess.y;
    
    gl_TessLevelOuter[0] = 1.0;
    gl_TessLevelOuter[1] = 1.0;
    gl_TessLevelOuter[2] = clamp(d+c, 1.0, 16.0);
    gl_TessLevelInner[0] = 1.0;
  }
 }
 SRC

 TessEvaluationShaderMask = <<SRC
 #version 400
 layout (triangles) in;
 uniform mat4 uModelViewProjection;
 uniform vec3 uOrigin;
 patch in vec4 pColor;
 out vec4 tColor;

 void main()
 {
  float t0 = gl_TessCoord.x;
  float t1 = 1-t0;
  vec3 p0 = gl_in[0].gl_Position.xyz;
  vec3 p1 = gl_in[1].gl_Position.xyz;
  vec3 p2 = gl_in[2].gl_Position.xyz;
  vec3 pt = p0*t1*t1 + p1*2*t1*t0 + p2*t0*t0;
  gl_Position = uModelViewProjection * vec4(mix(pt, uOrigin, gl_TessCoord.z), 1.0);
  tColor = pColor;
 }
 SRC

 VertexShaderFill = <<SRC
 #version 400

 layout (location=0) in vec2 inPosition;
 layout (location=1) in vec4 inColor;
 uniform mat4 uModelViewProjection;
 out vec4 vColor;

 void main()
 {
  gl_Position = uModelViewProjection * vec4(inPosition, 0.0, 1.0);
  vColor = inColor;
 }
 SRC

 FragmentShaderFill = <<SRC
 #version 400
 layout (location=0) out vec4 oFragColor;
 in vec4 vColor;

 void main()
 {
  oFragColor = vColor;
 }
 SRC

 class MyApplication
  def initialize
    #MSAAの倍数
    msaa = 2
    #画面モードの設定
    #24bitフルカラー、深度値24bit(未使用だけど)、ステンシル8bit
    mode = OpenTK::Graphics::GraphicsMode.new(OpenTK::Graphics::ColorFormat.new(24), 24, 8, msaa)
    context_flags = OpenTK::Graphics::GraphicsContextFlags.default
    #GL4.0
    version_major = 4
    version_minor = 0
    #ウィンドウサイズ
    @width = 640
    @height = 480
    #ウィンドウの作成
    @window = OpenTK::GameWindow.new(
      @width, @height,
      mode,
      'GameWindow',
      OpenTK::GameWindowFlags.default,
      OpenTK::DisplayDevice.default,
      version_major, version_minor, context_flags)
    #読み込み開始時のイベント設定
    @window.load do |sender, args|
      on_load
    end
    #毎フレーム実行されるイベント設定
    @window.update_frame do |sender, args|
      on_update
    end
    @window.key_down do |sender, args|
      on_key(args.key)
    end

    @mask_shader = nil
    @fill_shader = nil
  end

  #ウィンドウを表示して閉じられるまでイベントループを動かす
  def run
    @window.run
  end

  def self.run
    self.new.run
  end

  #シェーダプログラムをビルドする
  def build_shader_program(sources)
    #新しいプログラムオブジェクトを作成
    program = GL4.create_program
    sources.each do |source|
      #シェーダオブジェクトを指定のタイプで作成
      shader = GL4.create_shader(source[0])
      #ソースを設定してコンパイル
      GL4.shader_source(shader, source[1])
      GL4.compile_shader(shader)
      #コンパイルエラーがあれば例外にして投げる、
      if GL4.get_shader(shader, OpenGL4::ShaderParameter.compile_status)==0 then
        raise RuntimeError, GL4.get_shader_info_log(shader)
      end
      #シェーダをプログラムにくっつける
      GL4.attach_shader(program, shader)
      GL4.delete_shader(shader)
    end
    #コンパイルされたシェーダをリンクする
    GL4.link_program(program)
    #リンクエラーがあれば例外にして投げる
    if GL4.get_program(program, OpenGL4::ProgramParameter.link_status)==0 then
      raise RuntimeError, GL4.get_program_info_log(program)
    end
    return program
  end

  #ウインドウが開かれる時に呼ばれる
  def on_load
    #OpenGLのバージョン情報・レンダラ情報を表示
    p "#{GL4.get_string(OpenGL4::StringName.version)} #{GL4.get_string(OpenGL4::StringName.renderer)}"
    #マスク用(線だけ書く時にも使う)シェーダプログラムをビルドする
    @mask_shader = build_shader_program([
      [OpenGL4::ShaderType.vertex_shader,          VertexShaderMask],
      [OpenGL4::ShaderType.tess_control_shader,    TessControlShaderMask],
      [OpenGL4::ShaderType.tess_evaluation_shader, TessEvaluationShaderMask],
      [OpenGL4::ShaderType.fragment_shader,        FragmentShaderMask],
    ])
    #塗り潰し用シェーダプログラムをビルドする
    @fill_shader = build_shader_program([
      [OpenGL4::ShaderType.vertex_shader, VertexShaderFill],
      [OpenGL4::ShaderType.fragment_shader, FragmentShaderFill],
    ])
  end

  #ウィンドウが開かれてる間、定期的に呼ばれる
  def on_update
    #MSAA有効
    GL4.enable(OpenGL4::EnableCap.multisample)
    #灰色でクリア
    GL4.clear_color(0.2, 0.2, 0.2, 0.0)
    #ステンシルを0で初期化
    GL4.clear_stencil(0)
    #画面の色とステンシルと深度値を実際にクリアする
    GL4.clear(
      OpenGL4::ClearBufferMask.color_buffer_bit |
      OpenGL4::ClearBufferMask.depth_buffer_bit |
      OpenGL4::ClearBufferMask.stencil_buffer_bit)

    #(-320, -240)～(+320, +240)の座標系になる正射影行列
    projection = [
       2.0/@width,         0.0, 0.0, 0.0,
              0.0, 2.0/@height, 0.0, 0.0,
              0.0,         0.0, 1.0, 0.0,
              0.0,         0.0, 0.0, 1.0,
    ]
    #文字サイズは128ピクセル
    size = 128.0
    #長さによる分割は初期値で約16ピクセルに1分割増える
    @factor_length ||= 16.0
    #曲がり具合による分割は初期値で6(単位は謎)にする
    @factor_curve ||= 6.0
    #表示する文字列(フォントデータにこの5文字しかないけど)
    str = 'あいうえお'
    #水平方向は中央揃えで、垂直方向は中央よりちょい上を描画起点にする
    pos = [-size*str.size/2, 0.5*size]
    str.chars.each do |c|
      #文字を塗り潰しで描画
      advance = draw_glyph_fill(size, pos, c, projection, @factor_length, @factor_curve)
      #一文字分右に進む
      pos[0] += advance
    end
    #水平方向は中央揃えで、垂直方向は中央よりちょい下になるよう起点を決める
    pos = [-size*str.size/2, -1.5*size]
    #線の太さを設定する
    GL4.line_width(0.5)
    str.chars.each do |c|
      #文字を線で描画
      advance = draw_glyph_line(size, pos, c, projection, @factor_length, @factor_curve)
      #一文字分右に進む
      pos[0] += advance
    end
    #描画結果を画面に反映する
    @window.swap_buffers
  end

  #キー入力があったときに呼ばれる
  def on_key(key)
    case key
    when OpenTK::Input::Key.escape
      #ESCで終了
      @window.exit
    when OpenTK::Input::Key.up
      #上キーで長さによる分割数を増やす
      @factor_length -= 1.0
    when OpenTK::Input::Key.down
      #下キーで長さによる分割数を減らす
      @factor_length += 1.0
    when OpenTK::Input::Key.left
      #左キーで曲がり具合による分割数を減らす
      @factor_curve -= 1.0
    when OpenTK::Input::Key.right
      #右キーで曲がり具合による分割数を増やす
      @factor_curve += 1.0
    end
    @factor_length =  1.0 if @factor_length< 1.0
    @factor_length = 40.0 if @factor_length>40.0
    @factor_curve  =  0.0 if @factor_curve < 0.0
    @factor_curve  = 20.0 if @factor_curve >20.0
  end

  #文字毎の頂点データを生成する
  def create_glyph_vertex_array(glyph)
    #頂点バッファを作る
    buffer = GL4.gen_buffer
    GL4.bind_buffer(OpenGL4::BufferTarget.array_buffer, buffer)
    #頂点バッファに頂点情報を設定する
    #制御点配列の後に塗り潰し用の頂点を4頂点追加しておく
    GL4.buffer_data(
      OpenGL4::BufferTarget.array_buffer,
      4*(glyph['points'].size+8),
      System::Array[System::Single].new(
        glyph['points'] +
        [
          glyph['x_min'], glyph['y_max'],
          glyph['x_min'], glyph['y_min'],
          glyph['x_max'], glyph['y_max'],
          glyph['x_max'], glyph['y_min'],
        ]),
      OpenGL4::BufferUsageHint.static_draw)
    #Vertex Array Objectを作る
    vao = GL4.gen_vertex_array
    GL4.bind_vertex_array(vao)
    #頂点バッファを頂点属性0番に設定する
    #1頂点は2要素のfloatだよ
    GL4.enable_vertex_attrib_array(0)
    GL4.vertex_attrib_pointer(0, 2, OpenGL4::VertexAttribPointerType.float, false, 8, 0)
    GL4.bind_vertex_array(0)
    GL4.bind_buffer(OpenGL4::BufferTarget.array_buffer, 0)
    return vao
  end

  #文字を塗り潰しで描画する
  def draw_glyph_fill(size, pos, char, projection, factor_length, factor_curve)
    #文字座標系での文字サイズ
    em    = FontData['em']
    #文字データを取得する
    glyph = FontData['glyphs'][char]
    #文字座標系からビュー座標系に変換する行列
    modelview = [
       size/em,     0.0, 0.0, pos[0],
           0.0, size/em, 0.0, pos[1],
           0.0,     0.0, 1.0, 0.0,
           0.0,     0.0, 0.0, 1.0,
    ]
    #文字→ビュー行列と射影行列を掛けよう
    mvp = Array.new(16) {|i|
      r = i/4
      c = i%4
      projection[r*4+0] * modelview[0+c] +
      projection[r*4+1] * modelview[4+c] +
      projection[r*4+2] * modelview[8+c] +
      projection[r*4+3] * modelview[12+c]
    }
    #ステンシルでマスク作成
    #ステンシルテストを有効に
    GL4.enable(OpenGL4::EnableCap.stencil_test)
    #ステンシルテストは常時成功する
    GL4.stencil_func(OpenGL4::StencilFunction.always, 0, -1)
    #ステンシルテスト・深度テスト失敗時はステンシル値はいじらず(常に成功するけどさ…)
    #成功した場合はステンシル値を反転する
    GL4.StencilOp(OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.invert)
    #ステンシル値だけ描きたいので色は全部書き込みOFF
    GL4.color_mask(false, false, false, false)
    #面を塗り潰すよ
    GL4.polygon_mode(OpenGL4::MaterialFace.front_and_back, OpenGL4::PolygonMode.fill)
    #シェーダ設定
    GL4.use_program(@mask_shader)
    #シェーダにMVP行列を渡す
    GL4.uniform_matrix4(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uModelViewProjection'), 1, true, System::Array[System::Single].new(mvp))
    #シェーダに分割数を渡す
    GL4.uniform2f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uNumTess'), size/em/factor_length, factor_curve)
    #シェーダに文字の左下座標を渡す
    GL4.uniform3f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uOrigin'), glyph['x_min'], glyph['y_min'], 0.0)
    #制御点3つでパッチ1つ
    GL4.patch_parameter(OpenGL4::PatchParameterInt.patch_vertices, 3)
    #文字データから頂点配列オブジェクトを作って設定する
    vao = (glyph['vao'] ||= create_glyph_vertex_array(glyph))
    GL4.bind_vertex_array(vao)
    #1番の頂点属性(色として扱う)を一律(1,1,1,1)に
    GL4.vertex_attrib4(1, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
    #パッチとして描画する。0番目の頂点から文字の頂点数分描画する
    GL4.draw_arrays(OpenGL4::PrimitiveType.patches, 0, glyph['points'].size/2)
    #ここまでマスクを作るところ
    #マスクを使って塗りつぶす
    #色の書き込みをONに
    GL4.color_mask(true, true, true, true)
    #ステンシルが0じゃない所のみ書き込むようにする
    GL4.stencil_func(OpenGL4::StencilFunction.notequal, 0, -1)
    #ステンシルの書き換えはしない
    GL4.StencilOp(OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.keep)
    #塗り潰し用シェーダを設定
    GL4.use_program(@fill_shader)
    #シェーダにMVP行列を渡す
    GL4.uniform_matrix4(GL4.get_uniform_location(@fill_shader, 'uModelViewProjection'), 1, true, System::Array[System::Single].new(mvp))
    #三角形を2つ描く。文字の制御点配列の後に文字を覆うサイズの頂点が4つあるのでそれを描く
    GL4.draw_arrays(OpenGL4::PrimitiveType.triangle_strip, glyph['points'].size/2, 4)
    #あと片付け
    GL4.bind_vertex_array(0)
    GL4.use_program(0)

    #文字の進み分を返す
    return glyph['advance']*size/em
  end

  #文字を線だけで描画する
  def draw_glyph_line(size, pos, char, projection, factor_length, factor_curve)
    #文字座標系での文字サイズ
    em    = FontData['em']
    #文字データを取得する
    glyph = FontData['glyphs'][char]
    #文字座標系からビュー座標系に変換する行列
    modelview = [
       size/em,     0.0, 0.0, pos[0],
           0.0, size/em, 0.0, pos[1],
           0.0,     0.0, 1.0, 0.0,
           0.0,     0.0, 0.0, 1.0,
    ]
    #文字→ビュー行列と射影行列を掛けよう
    mvp = Array.new(16) {|i|
      r = i/4
      c = i%4
      projection[r*4+0] * modelview[0+c] +
      projection[r*4+1] * modelview[4+c] +
      projection[r*4+2] * modelview[8+c] +
      projection[r*4+3] * modelview[12+c]
    }
    #線だけ描画
    #直接描画するのでステンシルテストは無効に
    GL4.disable(OpenGL4::EnableCap.stencil_test)
    #色の書き込みをONに
    GL4.color_mask(true, true, true, true)
    #面を塗らずに線だけ描くよ
    GL4.polygon_mode(OpenGL4::MaterialFace.front_and_back, OpenGL4::PolygonMode.line)
    #シェーダ設定
    GL4.use_program(@mask_shader)
    #シェーダにMVP行列を渡す
    GL4.uniform_matrix4(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uModelViewProjection'), 1, true, System::Array[System::Single].new(mvp))
    #シェーダに分割数を渡す
    GL4.uniform2f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uNumTess'), size/em/factor_length, factor_curve)
    #シェーダに文字の左下座標を渡す
    GL4.uniform3f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uOrigin'), glyph['x_min'], glyph['y_min'], 0.0)
    #制御点3つでパッチ1つ
    GL4.patch_parameter(OpenGL4::PatchParameterInt.patch_vertices, 3)
    #文字データから頂点配列オブジェクトを作って設定する
    vao = (glyph['vao'] ||= create_glyph_vertex_array(glyph))
    GL4.bind_vertex_array(vao)
    #1番の頂点属性(色として扱う)を一律(1,1,1,1)に
    GL4.vertex_attrib4(1, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
    #パッチとして描画する。0番目の頂点から文字の頂点数分描画する
    GL4.draw_arrays(OpenGL4::PrimitiveType.patches, 0, glyph['points'].size/2)
    #あと片付け
    GL4.bind_vertex_array(0)
    GL4.use_program(0)

    #文字の進み分を返す
    return glyph['advance']*size/em
  end
 end

 require 'yaml'
 FontData = YAML.load(<<EOS)
 ---
 em: 1000.0
 glyphs:
  あ:
    advance: 1000
    x_min: 97
    y_min: -63
    x_max: 903
    y_max: 903
    points: [596, 3, 596.0, 3.0, 596, 3, 596, 3, 705, 24, 767.5, 84.0, 767.5, 84.0, 830, 144, 830, 227, 830, 227, 830, 357, 704, 406, 704, 406, 638, 213, 512.5, 100.0, 512.5, 100.0, 387, -13, 263, -13, 263, -13, 185, -13, 141.0, 33.5, 141.0, 33.5, 97, 80, 97, 163, 97, 163, 97, 265, 163.5, 345.5, 163.5, 345.5, 230, 426, 347, 465, 347, 465, 347.0, 539.0, 347, 613, 347, 613, 240.0, 613.0, 133, 613, 133, 613, 133.0, 645.0, 133, 677, 133, 677, 240.0, 677.0, 347, 677, 347, 677, 347.0, 740.0, 347, 803, 347, 803, 383.5, 803.0, 420, 803, 420, 803, 420.0, 740.0, 420, 677, 420, 677, 643.5, 677.0, 867, 677, 867, 677, 867.0, 645.0, 867, 613, 867, 613, 643.5, 613.0, 420, 613, 420, 613, 420.0, 548.5, 420, 484, 420, 484, 487, 497, 553, 497, 553, 497, 717, 497, 810.0, 424.5, 810.0, 424.5, 903, 352, 903, 227, 903, 227, 903, 116, 826.0, 39.0, 826.0, 39.0, 749, -38, 614, -63, 614, -63, 605.0, -30.0, 596, 3, 637, 424, 637.0, 424.0, 637, 424, 637, 424, 599, 430, 553, 430, 553, 430, 482, 430, 420, 415, 420, 415, 420.0, 263.0, 420, 111, 420, 111, 486, 159, 543.5, 239.5, 543.5, 239.5, 601, 320, 637, 424, 347, 392, 347.0, 392.0, 347, 392, 347, 392, 265, 358, 217.5, 299.5, 217.5, 299.5, 170, 241, 170, 170, 170, 170, 170, 114, 196.0, 83.5, 196.0, 83.5, 222, 53, 270, 53, 270, 53, 308, 53, 347, 69, 347, 69, 347.0, 230.5, 347, 392]
  い:
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    y_max: 910
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  え:
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  お:
    advance: 1000
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    y_min: -47
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    points: [123, 667, 123.0, 667.0, 123, 667, 123, 667, 246.5, 667.0, 370, 667, 370, 667, 370.0, 735.0, 370, 803, 370, 803, 406.5, 803.0, 443, 803, 443, 803, 443.0, 735.0, 443, 667, 443, 667, 571.5, 667.0, 700, 667, 700, 667, 700.0, 635.0, 700, 603, 700, 603, 571.5, 603.0, 443, 603, 443, 603, 443.0, 517.5, 443, 432, 443, 432, 490, 437, 533, 437, 533, 437, 683, 437, 773.0, 370.5, 773.0, 370.5, 863, 304, 863, 213, 863, 213, 863, 99, 791.5, 32.5, 791.5, 32.5, 720, -34, 581, -47, 581, -47, 573.5, -13.5, 566, 20, 566, 20, 788, 44, 788, 210, 788, 210, 788, 273, 719.0, 320.0, 719.0, 320.0, 650, 367, 533, 367, 533, 367, 490, 367, 443, 362, 443, 362, 443.0, 234.5, 443, 107, 443, 107, 443, 32, 412.0, 1.0, 412.0, 1.0, 381, -30, 307, -30, 307, -30, 220, -30, 153.5, 29.0, 153.5, 29.0, 87, 88, 87, 167, 87, 167, 87, 253, 161.0, 323.0, 161.0, 323.0, 235, 393, 370, 421, 370, 421, 370.0, 512.0, 370, 603, 370, 603, 246.5, 603.0, 123, 603, 123, 603, 123.0, 635.0, 123, 667, 740, 663, 740.0, 663.0, 740, 663, 740, 663, 766.0, 684.0, 792, 705, 792, 705, 880, 610, 955, 495, 955, 495, 927.5, 477.0, 900, 459, 900, 459, 831, 566, 740, 663, 370, 350, 370.0, 350.0, 370, 350, 370, 350, 269, 327, 214.5, 277.0, 214.5, 277.0, 160, 227, 160, 167, 160, 167, 160, 117, 204.0, 76.0, 204.0, 76.0, 248, 35, 300, 35, 300, 35, 338, 35, 354.0, 51.5, 354.0, 51.5, 370, 68, 370, 108, 370, 108, 370.0, 229.0, 370, 350]
 EOS

 if $0==__FILE__ then
  MyApplication.run
 end
	#coding: utf-8
	# IronRubyで実行してください(http://ironruby.net/)
	# OpenTKが必要です(http://www.opentk.com/)
	# OpenTK.dllとOpenTK.dll.configを読み込めるディレクトリに置いて実行してください
	# OpenGL4.0以降が使えるGPUが必要です
	#
	# ESCで終了
	# 上下キーで長さごとの分割数を増減
	# 左右キーで曲がり具合による分割数を増減
	#

	require 'OpenTK.dll'

	OpenGL4 = OpenTK::Graphics::OpenGL4
	GL4 = OpenTK::Graphics::OpenGL4::GL

	def GL4.uniform2f(location, v0, v1)
	@uniform2f \|\|= self.method(:uniform2).overload(System::Int32, System::Single, System::Single)
	@uniform2f.call(location, v0, v1)
	end

	def GL4.uniform3f(location, v0, v1, v2)
	@uniform3f \|\|= self.method(:uniform3).overload(System::Int32, System::Single, System::Single, System::Single)
	@uniform3f.call(location, v0, v1, v2)
	end

	VertexShaderMask = <<SRC
	#version 400

	layout (location=0) in vec2 inPosition;
	layout (location=1) in vec4 inColor;
	out vec4 vColor;

	void main()
	{
	gl_Position = vec4(inPosition, 0.0, 1.0);
	vColor = inColor;
	}
	SRC

	FragmentShaderMask = <<SRC
	#version 400
	layout (location=0) out vec4 oFragColor;
	in vec4 tColor;

	void main()
	{
	oFragColor = tColor;
	}
	SRC

	TessControlShaderMask = <<SRC
	#version 400
	layout (vertices=3) out;
	in vec4 vColor[];
	patch out vec4 pColor;
	uniform vec2 uNumTess;

	void main()
	{
	gl_out[gl_InvocationID].gl_Position = gl_in[gl_InvocationID].gl_Position;
	if (gl_InvocationID%3==0) {
	pColor = vColor[gl_InvocationID];
	vec3 p0 = gl_in[gl_InvocationID+0].gl_Position.xyz;
	vec3 p1 = gl_in[gl_InvocationID+1].gl_Position.xyz;
	vec3 p2 = gl_in[gl_InvocationID+2].gl_Position.xyz;
	float d = (distance(p0, p1) + distance(p1, p2) + distance(p2, p0)) / 2 * uNumTess.x;
	float c = (1.0+dot(normalize(p0-p1), normalize(p2-p1))) * uNumTess.y;

	gl_TessLevelOuter[0] = 1.0;
	gl_TessLevelOuter[1] = 1.0;
	gl_TessLevelOuter[2] = clamp(d+c, 1.0, 16.0);
	gl_TessLevelInner[0] = 1.0;
	}
	}
	SRC

	TessEvaluationShaderMask = <<SRC
	#version 400
	layout (triangles) in;
	uniform mat4 uModelViewProjection;
	uniform vec3 uOrigin;
	patch in vec4 pColor;
	out vec4 tColor;

	void main()
	{
	float t0 = gl_TessCoord.x;
	float t1 = 1-t0;
	vec3 p0 = gl_in[0].gl_Position.xyz;
	vec3 p1 = gl_in[1].gl_Position.xyz;
	vec3 p2 = gl_in[2].gl_Position.xyz;
	vec3 pt = p0t1t1 + p12t1t0 + p2t0*t0;
	gl_Position = uModelViewProjection * vec4(mix(pt, uOrigin, gl_TessCoord.z), 1.0);
	tColor = pColor;
	}
	SRC

	VertexShaderFill = <<SRC
	#version 400

	layout (location=0) in vec2 inPosition;
	layout (location=1) in vec4 inColor;
	uniform mat4 uModelViewProjection;
	out vec4 vColor;

	void main()
	{
	gl_Position = uModelViewProjection * vec4(inPosition, 0.0, 1.0);
	vColor = inColor;
	}
	SRC

	FragmentShaderFill = <<SRC
	#version 400
	layout (location=0) out vec4 oFragColor;
	in vec4 vColor;

	void main()
	{
	oFragColor = vColor;
	}
	SRC

	class MyApplication
	def initialize
	#MSAAの倍数
	msaa = 2
	#画面モードの設定
	#24bitフルカラー、深度値24bit(未使用だけど)、ステンシル8bit
	mode = OpenTK::Graphics::GraphicsMode.new(OpenTK::Graphics::ColorFormat.new(24), 24, 8, msaa)
	context_flags = OpenTK::Graphics::GraphicsContextFlags.default
	#GL4.0
	version_major = 4
	version_minor = 0
	#ウィンドウサイズ
	@width = 640
	@height = 480
	#ウィンドウの作成
	@window = OpenTK::GameWindow.new(
	@width, @height,
	mode,
	'GameWindow',
	OpenTK::GameWindowFlags.default,
	OpenTK::DisplayDevice.default,
	version_major, version_minor, context_flags)
	#読み込み開始時のイベント設定
	@window.load do \|sender, args\|
	on_load
	end
	#毎フレーム実行されるイベント設定
	@window.update_frame do \|sender, args\|
	on_update
	end
	@window.key_down do \|sender, args\|
	on_key(args.key)
	end

	@mask_shader = nil
	@fill_shader = nil
	end

	#ウィンドウを表示して閉じられるまでイベントループを動かす
	def run
	@window.run
	end

	def self.run
	self.new.run
	end

	#シェーダプログラムをビルドする
	def build_shader_program(sources)
	#新しいプログラムオブジェクトを作成
	program = GL4.create_program
	sources.each do \|source\|
	#シェーダオブジェクトを指定のタイプで作成
	shader = GL4.create_shader(source[0])
	#ソースを設定してコンパイル
	GL4.shader_source(shader, source[1])
	GL4.compile_shader(shader)
	#コンパイルエラーがあれば例外にして投げる、
	if GL4.get_shader(shader, OpenGL4::ShaderParameter.compile_status)==0 then
	raise RuntimeError, GL4.get_shader_info_log(shader)
	end
	#シェーダをプログラムにくっつける
	GL4.attach_shader(program, shader)
	GL4.delete_shader(shader)
	end
	#コンパイルされたシェーダをリンクする
	GL4.link_program(program)
	#リンクエラーがあれば例外にして投げる
	if GL4.get_program(program, OpenGL4::ProgramParameter.link_status)==0 then
	raise RuntimeError, GL4.get_program_info_log(program)
	end
	return program
	end

	#ウインドウが開かれる時に呼ばれる
	def on_load
	#OpenGLのバージョン情報・レンダラ情報を表示
	p "#{GL4.get_string(OpenGL4::StringName.version)} #{GL4.get_string(OpenGL4::StringName.renderer)}"
	#マスク用(線だけ書く時にも使う)シェーダプログラムをビルドする
	@mask_shader = build_shader_program([
	[OpenGL4::ShaderType.vertex_shader, VertexShaderMask],
	[OpenGL4::ShaderType.tess_control_shader, TessControlShaderMask],
	[OpenGL4::ShaderType.tess_evaluation_shader, TessEvaluationShaderMask],
	[OpenGL4::ShaderType.fragment_shader, FragmentShaderMask],
	])
	#塗り潰し用シェーダプログラムをビルドする
	@fill_shader = build_shader_program([
	[OpenGL4::ShaderType.vertex_shader, VertexShaderFill],
	[OpenGL4::ShaderType.fragment_shader, FragmentShaderFill],
	])
	end

	#ウィンドウが開かれてる間、定期的に呼ばれる
	def on_update
	#MSAA有効
	GL4.enable(OpenGL4::EnableCap.multisample)
	#灰色でクリア
	GL4.clear_color(0.2, 0.2, 0.2, 0.0)
	#ステンシルを0で初期化
	GL4.clear_stencil(0)
	#画面の色とステンシルと深度値を実際にクリアする
	GL4.clear(
	OpenGL4::ClearBufferMask.color_buffer_bit \|
	OpenGL4::ClearBufferMask.depth_buffer_bit \|
	OpenGL4::ClearBufferMask.stencil_buffer_bit)

	#(-320, -240)～(+320, +240)の座標系になる正射影行列
	projection = [
	2.0/@width, 0.0, 0.0, 0.0,
	0.0, 2.0/@height, 0.0, 0.0,
	0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
	0.0, 0.0, 0.0, 1.0,
	]
	#文字サイズは128ピクセル
	size = 128.0
	#長さによる分割は初期値で約16ピクセルに1分割増える
	@factor_length \|\|= 16.0
	#曲がり具合による分割は初期値で6(単位は謎)にする
	@factor_curve \|\|= 6.0
	#表示する文字列(フォントデータにこの5文字しかないけど)
	str = 'あいうえお'
	#水平方向は中央揃えで、垂直方向は中央よりちょい上を描画起点にする
	pos = [-sizestr.size/2, 0.5size]
	str.chars.each do \|c\|
	#文字を塗り潰しで描画
	advance = draw_glyph_fill(size, pos, c, projection, @factor_length, @factor_curve)
	#一文字分右に進む
	pos[0] += advance
	end
	#水平方向は中央揃えで、垂直方向は中央よりちょい下になるよう起点を決める
	pos = [-sizestr.size/2, -1.5size]
	#線の太さを設定する
	GL4.line_width(0.5)
	str.chars.each do \|c\|
	#文字を線で描画
	advance = draw_glyph_line(size, pos, c, projection, @factor_length, @factor_curve)
	#一文字分右に進む
	pos[0] += advance
	end
	#描画結果を画面に反映する
	@window.swap_buffers
	end

	#キー入力があったときに呼ばれる
	def on_key(key)
	case key
	when OpenTK::Input::Key.escape
	#ESCで終了
	@window.exit
	when OpenTK::Input::Key.up
	#上キーで長さによる分割数を増やす
	@factor_length -= 1.0
	when OpenTK::Input::Key.down
	#下キーで長さによる分割数を減らす
	@factor_length += 1.0
	when OpenTK::Input::Key.left
	#左キーで曲がり具合による分割数を減らす
	@factor_curve -= 1.0
	when OpenTK::Input::Key.right
	#右キーで曲がり具合による分割数を増やす
	@factor_curve += 1.0
	end
	@factor_length = 1.0 if @factor_length< 1.0
	@factor_length = 40.0 if @factor_length>40.0
	@factor_curve = 0.0 if @factor_curve < 0.0
	@factor_curve = 20.0 if @factor_curve >20.0
	end

	#文字毎の頂点データを生成する
	def create_glyph_vertex_array(glyph)
	#頂点バッファを作る
	buffer = GL4.gen_buffer
	GL4.bind_buffer(OpenGL4::BufferTarget.array_buffer, buffer)
	#頂点バッファに頂点情報を設定する
	#制御点配列の後に塗り潰し用の頂点を4頂点追加しておく
	GL4.buffer_data(
	OpenGL4::BufferTarget.array_buffer,
	4*(glyph['points'].size+8),
	System::Array[System::Single].new(
	glyph['points'] +
	[
	glyph['x_min'], glyph['y_max'],
	glyph['x_min'], glyph['y_min'],
	glyph['x_max'], glyph['y_max'],
	glyph['x_max'], glyph['y_min'],
	]),
	OpenGL4::BufferUsageHint.static_draw)
	#Vertex Array Objectを作る
	vao = GL4.gen_vertex_array
	GL4.bind_vertex_array(vao)
	#頂点バッファを頂点属性0番に設定する
	#1頂点は2要素のfloatだよ
	GL4.enable_vertex_attrib_array(0)
	GL4.vertex_attrib_pointer(0, 2, OpenGL4::VertexAttribPointerType.float, false, 8, 0)
	GL4.bind_vertex_array(0)
	GL4.bind_buffer(OpenGL4::BufferTarget.array_buffer, 0)
	return vao
	end

	#文字を塗り潰しで描画する
	def draw_glyph_fill(size, pos, char, projection, factor_length, factor_curve)
	#文字座標系での文字サイズ
	em = FontData['em']
	#文字データを取得する
	glyph = FontData['glyphs'][char]
	#文字座標系からビュー座標系に変換する行列
	modelview = [
	size/em, 0.0, 0.0, pos[0],
	0.0, size/em, 0.0, pos[1],
	0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
	0.0, 0.0, 0.0, 1.0,
	]
	#文字→ビュー行列と射影行列を掛けよう
	mvp = Array.new(16) {\|i\|
	r = i/4
	c = i%4
	projection[r4+0] modelview[0+c] +
	projection[r4+1] modelview[4+c] +
	projection[r4+2] modelview[8+c] +
	projection[r4+3] modelview[12+c]
	}
	#ステンシルでマスク作成
	#ステンシルテストを有効に
	GL4.enable(OpenGL4::EnableCap.stencil_test)
	#ステンシルテストは常時成功する
	GL4.stencil_func(OpenGL4::StencilFunction.always, 0, -1)
	#ステンシルテスト・深度テスト失敗時はステンシル値はいじらず(常に成功するけどさ…)
	#成功した場合はステンシル値を反転する
	GL4.StencilOp(OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.invert)
	#ステンシル値だけ描きたいので色は全部書き込みOFF
	GL4.color_mask(false, false, false, false)
	#面を塗り潰すよ
	GL4.polygon_mode(OpenGL4::MaterialFace.front_and_back, OpenGL4::PolygonMode.fill)
	#シェーダ設定
	GL4.use_program(@mask_shader)
	#シェーダにMVP行列を渡す
	GL4.uniform_matrix4(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uModelViewProjection'), 1, true, System::Array[System::Single].new(mvp))
	#シェーダに分割数を渡す
	GL4.uniform2f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uNumTess'), size/em/factor_length, factor_curve)
	#シェーダに文字の左下座標を渡す
	GL4.uniform3f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uOrigin'), glyph['x_min'], glyph['y_min'], 0.0)
	#制御点3つでパッチ1つ
	GL4.patch_parameter(OpenGL4::PatchParameterInt.patch_vertices, 3)
	#文字データから頂点配列オブジェクトを作って設定する
	vao = (glyph['vao'] \|\|= create_glyph_vertex_array(glyph))
	GL4.bind_vertex_array(vao)
	#1番の頂点属性(色として扱う)を一律(1,1,1,1)に
	GL4.vertex_attrib4(1, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
	#パッチとして描画する。0番目の頂点から文字の頂点数分描画する
	GL4.draw_arrays(OpenGL4::PrimitiveType.patches, 0, glyph['points'].size/2)
	#ここまでマスクを作るところ
	#マスクを使って塗りつぶす
	#色の書き込みをONに
	GL4.color_mask(true, true, true, true)
	#ステンシルが0じゃない所のみ書き込むようにする
	GL4.stencil_func(OpenGL4::StencilFunction.notequal, 0, -1)
	#ステンシルの書き換えはしない
	GL4.StencilOp(OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.keep, OpenGL4::StencilOp.keep)
	#塗り潰し用シェーダを設定
	GL4.use_program(@fill_shader)
	#シェーダにMVP行列を渡す
	GL4.uniform_matrix4(GL4.get_uniform_location(@fill_shader, 'uModelViewProjection'), 1, true, System::Array[System::Single].new(mvp))
	#三角形を2つ描く。文字の制御点配列の後に文字を覆うサイズの頂点が4つあるのでそれを描く
	GL4.draw_arrays(OpenGL4::PrimitiveType.triangle_strip, glyph['points'].size/2, 4)
	#あと片付け
	GL4.bind_vertex_array(0)
	GL4.use_program(0)

	#文字の進み分を返す
	return glyph['advance']*size/em
	end

	#文字を線だけで描画する
	def draw_glyph_line(size, pos, char, projection, factor_length, factor_curve)
	#文字座標系での文字サイズ
	em = FontData['em']
	#文字データを取得する
	glyph = FontData['glyphs'][char]
	#文字座標系からビュー座標系に変換する行列
	modelview = [
	size/em, 0.0, 0.0, pos[0],
	0.0, size/em, 0.0, pos[1],
	0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
	0.0, 0.0, 0.0, 1.0,
	]
	#文字→ビュー行列と射影行列を掛けよう
	mvp = Array.new(16) {\|i\|
	r = i/4
	c = i%4
	projection[r4+0] modelview[0+c] +
	projection[r4+1] modelview[4+c] +
	projection[r4+2] modelview[8+c] +
	projection[r4+3] modelview[12+c]
	}
	#線だけ描画
	#直接描画するのでステンシルテストは無効に
	GL4.disable(OpenGL4::EnableCap.stencil_test)
	#色の書き込みをONに
	GL4.color_mask(true, true, true, true)
	#面を塗らずに線だけ描くよ
	GL4.polygon_mode(OpenGL4::MaterialFace.front_and_back, OpenGL4::PolygonMode.line)
	#シェーダ設定
	GL4.use_program(@mask_shader)
	#シェーダにMVP行列を渡す
	GL4.uniform_matrix4(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uModelViewProjection'), 1, true, System::Array[System::Single].new(mvp))
	#シェーダに分割数を渡す
	GL4.uniform2f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uNumTess'), size/em/factor_length, factor_curve)
	#シェーダに文字の左下座標を渡す
	GL4.uniform3f(GL4.get_uniform_location(@mask_shader, 'uOrigin'), glyph['x_min'], glyph['y_min'], 0.0)
	#制御点3つでパッチ1つ
	GL4.patch_parameter(OpenGL4::PatchParameterInt.patch_vertices, 3)
	#文字データから頂点配列オブジェクトを作って設定する
	vao = (glyph['vao'] \|\|= create_glyph_vertex_array(glyph))
	GL4.bind_vertex_array(vao)
	#1番の頂点属性(色として扱う)を一律(1,1,1,1)に
	GL4.vertex_attrib4(1, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
	#パッチとして描画する。0番目の頂点から文字の頂点数分描画する
	GL4.draw_arrays(OpenGL4::PrimitiveType.patches, 0, glyph['points'].size/2)
	#あと片付け
	GL4.bind_vertex_array(0)
	GL4.use_program(0)

	#文字の進み分を返す
	return glyph['advance']*size/em
	end
	end

	require 'yaml'
	FontData = YAML.load(<<EOS)
	---
	em: 1000.0
	glyphs:
	あ:
	advance: 1000
	x_min: 97
	y_min: -63
	x_max: 903
	y_max: 903
	points: [596, 3, 596.0, 3.0, 596, 3, 596, 3, 705, 24, 767.5, 84.0, 767.5, 84.0, 830, 144, 830, 227, 830, 227, 830, 357, 704, 406, 704, 406, 638, 213, 512.5, 100.0, 512.5, 100.0, 387, -13, 263, -13, 263, -13, 185, -13, 141.0, 33.5, 141.0, 33.5, 97, 80, 97, 163, 97, 163, 97, 265, 163.5, 345.5, 163.5, 345.5, 230, 426, 347, 465, 347, 465, 347.0, 539.0, 347, 613, 347, 613, 240.0, 613.0, 133, 613, 133, 613, 133.0, 645.0, 133, 677, 133, 677, 240.0, 677.0, 347, 677, 347, 677, 347.0, 740.0, 347, 803, 347, 803, 383.5, 803.0, 420, 803, 420, 803, 420.0, 740.0, 420, 677, 420, 677, 643.5, 677.0, 867, 677, 867, 677, 867.0, 645.0, 867, 613, 867, 613, 643.5, 613.0, 420, 613, 420, 613, 420.0, 548.5, 420, 484, 420, 484, 487, 497, 553, 497, 553, 497, 717, 497, 810.0, 424.5, 810.0, 424.5, 903, 352, 903, 227, 903, 227, 903, 116, 826.0, 39.0, 826.0, 39.0, 749, -38, 614, -63, 614, -63, 605.0, -30.0, 596, 3, 637, 424, 637.0, 424.0, 637, 424, 637, 424, 599, 430, 553, 430, 553, 430, 482, 430, 420, 415, 420, 415, 420.0, 263.0, 420, 111, 420, 111, 486, 159, 543.5, 239.5, 543.5, 239.5, 601, 320, 637, 424, 347, 392, 347.0, 392.0, 347, 392, 347, 392, 265, 358, 217.5, 299.5, 217.5, 299.5, 170, 241, 170, 170, 170, 170, 170, 114, 196.0, 83.5, 196.0, 83.5, 222, 53, 270, 53, 270, 53, 308, 53, 347, 69, 347, 69, 347.0, 230.5, 347, 392]
	い:
	advance: 1000
	x_min: 117
	y_min: -33
	x_max: 910
	y_max: 910
	points: [701, 673, 701.0, 673.0, 701, 673, 701, 673, 736.0, 685.0, 771, 697, 771, 697, 838, 572, 874.0, 408.0, 874.0, 408.0, 910, 244, 910, 70, 910, 70, 871.5, 70.0, 833, 70, 833, 70, 833, 234, 798.5, 393.0, 798.5, 393.0, 764, 552, 701, 673, 236, 682, 236.0, 682.0, 236, 682, 236, 682, 193, 527, 193, 350, 193, 350, 193, 220, 239.0, 131.5, 239.0, 131.5, 285, 43, 332, 43, 332, 43, 364, 43, 414.5, 107.5, 414.5, 107.5, 465, 172, 510, 291, 510, 291, 545.0, 277.5, 580, 264, 580, 264, 531, 125, 459.5, 46.0, 459.5, 46.0, 388, -33, 327, -33, 327, -33, 249, -33, 183.0, 79.0, 183.0, 79.0, 117, 191, 117, 350, 117, 350, 117, 539, 162, 692, 162, 692, 199.0, 687.0, 236, 682]
	う:
	advance: 1000
	x_min: 132
	y_min: -40
	x_max: 870
	y_max: 870
	points: [132, 460, 132.0, 460.0, 132, 460, 132, 460, 390, 523, 577, 523, 577, 523, 733, 523, 801.5, 466.0, 801.5, 466.0, 870, 409, 870, 320, 870, 320, 870, 173, 728.5, 77.0, 728.5, 77.0, 587, -19, 331, -40, 331, -40, 322.0, -5.0, 313, 30, 313, 30, 545, 52, 669.0, 130.0, 669.0, 130.0, 793, 208, 793, 317, 793, 317, 793, 453, 573, 453, 573, 453, 410, 453, 148, 392, 148, 392, 140.0, 426.0, 132, 460, 272, 702, 272.0, 702.0, 272, 702, 272, 702, 276.5, 736.0, 281, 770, 281, 770, 513, 733, 723, 733, 723, 733, 723.0, 698.0, 723, 663, 723, 663, 526, 663, 272, 702]
	え:
	advance: 1000
	x_min: 102
	y_min: -38
	x_max: 908
	y_max: 908
	points: [167, 553, 167.0, 553.0, 167, 553, 167, 553, 477.5, 553.0, 788, 553, 788, 553, 788.0, 516.0, 788, 479, 788, 479, 664.0, 377.0, 540, 275, 540, 275, 540.5, 274.5, 541, 274, 541, 274, 551, 276, 557, 276, 557, 276, 591, 276, 611.5, 249.0, 611.5, 249.0, 632, 222, 653, 142, 653, 142, 671, 74, 691.5, 56.0, 691.5, 56.0, 712, 38, 767, 38, 767, 38, 832, 38, 895, 56, 895, 56, 901.5, 23.0, 908, -10, 908, -10, 835, -30, 760, -30, 760, -30, 680, -30, 643.0, -2.0, 643.0, -2.0, 606, 26, 587, 102, 587, 102, 570, 170, 552.0, 194.5, 552.0, 194.5, 534, 219, 507, 219, 507, 219, 491, 219, 481.0, 216.0, 481.0, 216.0, 471, 213, 431.5, 185.5, 431.5, 185.5, 392, 158, 333.0, 111.5, 333.0, 111.5, 274, 65, 146, -38, 146, -38, 124.0, -10.0, 102, 18, 102, 18, 391.5, 251.5, 681, 485, 681, 485, 680.5, 486.0, 680, 487, 680, 487, 423.5, 487.0, 167, 487, 167, 487, 167.0, 520.0, 167, 553, 272, 707, 272.0, 707.0, 272, 707, 272, 707, 276.5, 740.0, 281, 773, 281, 773, 506, 737, 723, 737, 723, 737, 723.0, 702.5, 723, 668, 723, 668, 526, 668, 272, 707]
	お:
	advance: 1000
	x_min: 87
	y_min: -47
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