效果图

我们知道点、线、三角形是OpenGL的基本图元。

在绘制图元之前，我们先来了解下OpenGL常见的图元连接方式

图片来源于网络

了解了图元绘制方式之后，我们用OpenGL画一个三角形，并且可以通过键盘方向键控制三角形旋转。

画三角形

首先先定义一些必要的类

GLShaderManager shaderManager; // 着色器管理类

GLMatrixStack modelViewMatrix; // 模型视图矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix; // 投影矩阵

GLFrame cameraFrame; // 观察者
GLFrame objectFrame; // 物体

GLFrustum viewFrustum; // 投影

GLBatch lineLoopBatch; // 线环批次类（因为是三角形）


GLGeometryTransform transformPipeLine; // 几何变换管道


// 定义3个点(三角形的三个点)
GLfloat vCoast[9] = {
    3, 3, 0,
    0, 3, 0,
    3, 0, 0
};

GLfloat vGreen[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f }; // 绿色
GLfloat vBlack[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f }; // 黑色

自定义changeSize函数

changeSize主要是用来设置视口大小以及当视口发生变化时调用的，而本案例中立体图形的绘制需要使用投影矩阵，因此还需要在该函数中设置投影矩阵。

• 设置视口

// 设置视口
glViewport(0, 0, w, h);

• 创建透视投影

// 创建透视投影
//参数1：垂直方向上的视场角度
//参数2：视口纵横比 = w/h
//参数3：近裁剪面距离
//参数4：远裁剪面距离
viewFrustum.SetPerspective(35.0, float(w) / float(h), 1.0, 500.0);

• 通过设置的投影方式获得投影矩阵，并将其存入投影矩阵中

// 通过设置的投影方式获得投影矩阵，并将其存入投影矩阵中projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());

• 初始化模型视图矩阵堆栈，压入一个单元矩阵

// 初始化模型视图矩阵堆栈，压入一个单元矩阵
modelViewMatrix.LoadIdentity();

自定义setupRC函数

setupRC主要做一些初始化的准备工作。

• 设置背景颜色

// 背景颜色
glClearColor(0.7, 0.7, 0.7, 1.0);

• 初始化固定着色器

// 初始化固定着色器
shaderManager.InitializeStockShaders();

• 设置变换管道中的模型视图矩阵和投影矩阵

// 设置变换管道中的模型视图矩阵和投影矩阵
transformPipeLine.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);

• 设置下观察者的位置

// 设置下观察者的位置
cameraFrame.MoveForward(-15.0);

• 通过线环的形式

lineLoopBatch.Begin(GL_LINE_LOOP, 3);
lineLoopBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineLoopBatch.End();

自定义renderScene函数

renderScene函数主要做渲染

• 清理缓存区

// 清理缓存区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

• 压栈

// 压栈
modelViewMatrix.PushMatrix();

• 获取观察者矩阵，并将观察者矩阵*矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后存储在堆栈的顶部

// 获取观察者矩阵
M3DMatrix44f mCamera;
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
// 观察者矩阵*矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后存储在堆栈的顶部
// 观察者矩阵*栈顶单元矩阵 = 新观察者矩阵，压栈
modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);

• 获取物体的矩阵，并将物体矩阵*矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后存储在堆栈的顶部

// 获取物体的矩阵
M3DMatrix44f mObjectFrame;
objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
// 物体矩阵*矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后存储在堆栈的顶部
modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);

• 使用固定管线

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeLine.GetModelViewProjectionMatrix(), vGreen);

• 设置线宽

glPointSize(10.0);
lineLoopBatch.Draw();
glLineWidth(10.0); 

• 出栈

// 出栈
modelViewMatrix.PopMatrix();

• 交换缓冲区

// 交换缓冲区
glutSwapBuffers();

这儿引用一下别人的一张图

图片来源于网络

• changeSize函数中向栈中初始化了一个单元矩阵
• renderScene函数中再次向栈中压入一个单元矩阵，主要是为了图形绘制完成后，矩阵的复原，所以此时栈中有两个单元矩阵
• 将cameraFrame构建为观察者矩阵，将栈顶单元矩阵取出，与观察者矩阵相乘，得到新的观察者矩阵，再将其入栈
• 将objectFrame构建为物体矩阵，取出栈顶的观察者矩阵，与物体矩阵相乘，得到模型视图矩阵，并将其入栈
• 然后利用固定管线渲染图形，在图像渲染完成后，将栈中模型视图矩阵pop，恢复其初始状态。

自定义specialKeys函数，控制三角形方式

void specialKeys(int key, int x, int y) {
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        // 绕x轴旋转
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 1.0, 0.0, 0.0);
    }
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        // 绕x轴旋转
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0), 1.0, 0.0, 0.0);
    }
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        // 绕y轴旋转
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 0.0, 1.0, 0.0);
    }
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        // 绕y轴旋转
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    }
    glutPostRedisplay();
}

main函数

int main(int argc,char* argv[]) {
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("OpenGL图元");

    glutReshapeFunc(changeSize);
    glutDisplayFunc(renderScene);
    glutSpecialFunc(specialKeys);
    
    GLenum status = glewInit();
    if (status != GLEW_OK) {
        printf("error: %s\n", glewGetString(status));
        return 1;
    }
    
    setupRC();
    
    glutMainLoop();
    
    return 0;
}

Demo

传送门