前言
接着上一篇OpenGL在MAC上的配置流程，接下来我们用OpenGL代码来练练手，实现两个效果
- 画一个三角形
- 画正方形并通过键盘移动
画一个三角形
- 打开main.cpp并导入以下头文件
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLTools.h"
#include <GLUT/GLUT.h>
GLShaderManager :移入了GLTool 着色器管理器（shader Mananger）类。没有着色器，我们就不能在OpenGL（核心框架）进行着色。着色器管理器不仅允许我们创建并管理着色器，还提供一组“存储着色器”，他们能够进行一些初步䄦基本的渲染操作。
GLTools:包含了大部分GLTools中类似C语言的独立函数
GLUT:
在Mac 系统下，#include<glut/glut.h>
在Windows 和 Linux上，我们使用freeglut的静态库版本并且需要添加一个宏
- 定义一个，着色管理器
GLShaderManager shaderManager;
- 定义一个简单的批次容器，是GLTools的一个简单的容器类。
GLBatch triangleBatch;
- 在main函数中按以下步骤进行
int main(int argc,char *argv[])
{
//初始化GLUT库,这个函数只是传说命令参数并且初始化glut库
glutInit(&argc, argv);
/*
初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区
--GLUT_DOUBLE`：双缓存窗口，是指绘图命令实际上是离屏缓存区执行的，然后迅速转换成窗口视图，这种方式，经常用来生成动画效果；
--GLUT_DEPTH`：标志将一个深度缓存区分配为显示的一部分，因此我们能够执行深度测试；
--GLUT_STENCIL`：确保我们也会有一个可用的模板缓存区。
深度、模板测试后面会细致讲到
*/
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
//GLUT窗口大小、窗口标题
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("Triangle");
/*
GLUT 内部运行一个本地消息循环，拦截适当的消息。然后调用我们不同时间注册的回调函数。我们一共注册2个回调函数：
1）为窗口改变大小而设置的一个回调函数
2）包含OpenGL 渲染的回调函数
*/
//注册重塑函数
glutReshapeFunc(changeSize);
//注册显示函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
/*
初始化一个GLEW库,确保OpenGL API对程序完全可用。
在试图做任何渲染之前，要检查确定驱动程序的初始化过程中没有任何问题
*/
GLenum status = glewInit();
if (GLEW_OK != status) {
printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
return 1;
}
//设置我们的渲染环境
setupRC();
//类似iOS中的RunLoop，开启运行循环
glutMainLoop();
return 0;
}
- 其中涉及到三个函数（changeSize、RenderScene、setupRC）需要我们编写在main函数的上方
/*
在窗口大小改变时，接收新的宽度&高度。
*/
void changeSize(int w,int h)
{
/*
x,y 参数代表窗口中视图的左下角坐标，而宽度、高度是像素为表示，通常x,y 都是为0
*/
glViewport(0, 0, w, h);
}
void RenderScene(void)
{
//1.清除一个或者一组特定的缓存区
/*
缓冲区是一块存在图像信息的储存空间，红色、绿色、蓝色和alpha分量通常一起分量通常一起作为颜色缓存区或像素缓存区引用。
OpenGL 中不止一种缓冲区（颜色缓存区、深度缓存区和模板缓存区）
清除缓存区对数值进行预置
参数：指定将要清除的缓存的
GL_COLOR_BUFFER_BIT :指示当前激活的用来进行颜色写入缓冲区
GL_DEPTH_BUFFER_BIT :指示深度缓存区
GL_STENCIL_BUFFER_BIT:指示模板缓冲区
*/
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//2.设置一组浮点数来表示红色
GLfloat vRed[] = {1.0,1.00,0.0,0.5f};
//传递到存储着色器，即GLT_SHADER_IDENTITY着色器，这个着色器只是使用指定颜色以默认笛卡尔坐标第在屏幕上渲染几何图形
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,vRed);
//提交着色器
triangleBatch.Draw();
//在开始的设置openGL 窗口的时候，我们指定要一个双缓冲区的渲染环境。这就意味着将在后台缓冲区进行渲染，渲染结束后交换给前台。这种方式可以防止观察者看到可能伴随着动画帧与动画帧之间的闪烁的渲染过程。缓冲区交换平台将以平台特定的方式进行。
//将后台缓冲区进行渲染，然后结束后交换给前台
glutSwapBuffers();
}
void setupRC()
{
//设置清屏颜色（背景颜色）
glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
//没有着色器，在OpenGL 核心框架中是无法进行任何渲染的。初始化一个渲染管理器。
//在前面的课程，我们会采用固管线渲染，后面会学着用OpenGL着色语言来写着色器
shaderManager.InitializeStockShaders();
//指定顶点
//在OpenGL中，三角形是一种基本的3D图元绘图原素。
GLfloat vVerts[] = {
-0.5f,0.0f,0.0f,
0.5f,0.0f,0.0f,
0.0f,0.5f,0.0f
};
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 3);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
triangleBatch.End();
}
changeSize和RenderScene是在main函数中注册的回调函数，方法的名字是自定义的。
changeSize：系统调用，在窗口大小改变时就会回调这个方法，接收新的宽度&高度，会多次回调。
RenderScene：系统调用，重新渲染缓冲区的时候就会回调这个方法，会多次回调。
setupRC：手动调用，设置一些顶点数组信息，有关绘制的操作，调用一次。
-
运行工程，得到一个三角形
画正方形并通过键盘移动（方法一：通过坐标更新）
该效果是在上面三角形的基础上注册多一个监听键盘方向控制事件的函数（glutSpecialFunc）
思路
当我们注册了glutSpecialFunc函数后，就可以在回调函数中通过判断参数key（有宏定义，告诉我们按了键盘的哪个键）来做位移处理，我们可以通过相对坐标更新的方法来实现
- 定义一个浮点数代表每次点击所产生的位移值（自定义），意思就是如果我设了0.5，那么当点击键盘的向上移动按键的时候，正方形就会向上移动0.5
- 选择正方形的某一个顶点作为参照点D，其他三个顶点ABC会跟着D的坐标值X/Y变化而相对变化
以下是代码实现部分
#include "GLShaderManager.h"
/*
`#include<GLShaderManager.h>` 移入了GLTool 着色器管理器（shader Mananger）类。没有着色器，我们就不能在OpenGL（核心框架）进行着色。着色器管理器不仅允许我们创建并管理着色器，还提供一组“存储着色器”，他们能够进行一些初步䄦基本的渲染操作。
*/
#include "GLTools.h"
/*
`#include<GLTools.h>` GLTool.h头文件包含了大部分GLTool中类似C语言的独立函数
*/
#include <GLUT/GLUT.h>
/*
在Mac 系统下，`#include<glut/glut.h>`
在Windows 和 Linux上，我们使用freeglut的静态库版本并且需要添加一个宏
*/
//定义一个，着色管理器
GLShaderManager shaderManager;
//简单的批次容器，是GLTools的一个简单的容器类。
GLBatch triangleBatch;
//blockSize 边长
GLfloat blockSize = 0.3f;
//正方形的4个点坐标
GLfloat vVerts[] = {
-blockSize,-blockSize,0.0f,
blockSize,-blockSize,0.0f,
blockSize,blockSize,0.0f,
-blockSize,blockSize,0.0f
};
/*
在窗口大小改变时，接收新的宽度&高度。
*/
void changeSize(int w,int h)
{
/*
x,y 参数代表窗口中视图的左下角坐标，而宽度、高度是像素为表示，通常x,y 都是为0
*/
glViewport(0, 0, w, h);
}
void RenderScene(void)
{
//1.清除一个或者一组特定的缓存区
/*
缓冲区是一块存在图像信息的储存空间，红色、绿色、蓝色和alpha分量通常一起分量通常一起作为颜色缓存区或像素缓存区引用。
OpenGL 中不止一种缓冲区（颜色缓存区、深度缓存区和模板缓存区）
清除缓存区对数值进行预置
参数：指定将要清除的缓存的
GL_COLOR_BUFFER_BIT :指示当前激活的用来进行颜色写入缓冲区
GL_DEPTH_BUFFER_BIT :指示深度缓存区
GL_STENCIL_BUFFER_BIT:指示模板缓冲区
*/
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//2.设置一组浮点数来表示红色
GLfloat vRed[] = {1.0,0.0,0.0,1.0f};
//传递到存储着色器，即GLT_SHADER_IDENTITY着色器，这个着色器只是使用指定颜色以默认笛卡尔坐标第在屏幕上渲染几何图形
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,vRed);
//提交着色器
triangleBatch.Draw();
//在开始的设置openGL 窗口的时候，我们指定要一个双缓冲区的渲染环境。这就意味着将在后台缓冲区进行渲染，渲染结束后交换给前台。这种方式可以防止观察者看到可能伴随着动画帧与动画帧之间的闪烁的渲染过程。缓冲区交换平台将以平台特定的方式进行。
//将后台缓冲区进行渲染，然后结束后交换给前台
glutSwapBuffers();
}
void setupRC()
{
//设置清屏颜色（背景颜色）
glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
//没有着色器，在OpenGL 核心框架中是无法进行任何渲染的。初始化一个渲染管理器。
//在前面的课程，我们会采用固管线渲染，后面会学着用OpenGL着色语言来写着色器
shaderManager.InitializeStockShaders();
// //指定顶点
// //在OpenGL中，三角形是一种基本的3D图元绘图原素。
// GLfloat vVerts[] = {
// -0.5f,0.0f,0.0f,
// 0.5f,0.0f,0.0f,
// 0.0f,0.5f,0.0f
// };
//修改为GL_TRIANGLE_FAN ，4个顶点
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
triangleBatch.End();
}
void SpecialKeys(int key, int x, int y){
//把每一步移动的距离设为0.025f
GLfloat stepSize = 0.025f;
//vVerts是顶点数组，里面分别存储着4个顶点（顺序为DCBA）（x,y,z）共12个值，vVerts[0]代表顶点D的x值，vVerts[10]代表顶点A的y值
GLfloat blockX = vVerts[0];
GLfloat blockY = vVerts[10];
printf("v[0] = %f\n",blockX);
printf("v[10] = %f\n",blockY);
//向上移动
if (key == GLUT_KEY_UP) {
//X不变，Y变大
blockY += stepSize;
}
//向下移动
if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
//X不变，Y变小
blockY -= stepSize;
}
//向左移动
if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
//Y不变，X变小
blockX -= stepSize;
}
//向右移动
if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
//Y不变，X变大
blockX += stepSize;
}
//触碰到边界（4个边界）的处理
//当正方形移动超过最左边的时候
if (blockX < -1.0f) {
blockX = -1.0f;
}
//当正方形移动到最右边时
//1.0 - blockSize * 2 = 总边长 - 正方形的边长 = 最左边点的位置
if (blockX > (1.0 - blockSize * 2)) {
blockX = 1.0f - blockSize * 2;
}
//当正方形移动到最下面时
//-1.0 - blockSize * 2 = Y（负轴边界） - 正方形边长 = 最下面点的位置
if (blockY < -1.0f + blockSize * 2 ) {
blockY = -1.0f + blockSize * 2;
}
//当正方形移动到最上面时
if (blockY > 1.0f) {
blockY = 1.0f;
}
printf("blockX = %f\n",blockX);
printf("blockY = %f\n",blockY);
// Recalculate vertex positions
vVerts[0] = blockX;
vVerts[1] = blockY - blockSize*2;
printf("(%f,%f)\n",vVerts[0],vVerts[1]);
vVerts[3] = blockX + blockSize*2;
vVerts[4] = blockY - blockSize*2;
printf("(%f,%f)\n",vVerts[3],vVerts[4]);
vVerts[6] = blockX + blockSize*2;
vVerts[7] = blockY;
printf("(%f,%f)\n",vVerts[6],vVerts[7]);
vVerts[9] = blockX;
vVerts[10] = blockY;
printf("(%f,%f)\n",vVerts[9],vVerts[10]);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
glutPostRedisplay();
}
int main(int argc,char *argv[])
{
//设置当前工作目录，针对MAC OS X
/*
`GLTools`函数`glSetWorkingDrectory`用来设置当前工作目录。实际上在Windows中是不必要的，因为工作目录默认就是与程序可执行执行程序相同的目录。但是在Mac OS X中，这个程序将当前工作文件夹改为应用程序捆绑包中的`/Resource`文件夹。`GLUT`的优先设定自动进行了这个中设置，但是这样中方法更加安全。
*/
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
//初始化GLUT库,这个函数只是传说命令参数并且初始化glut库
glutInit(&argc, argv);
/*
初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区
--GLUT_DOUBLE`：双缓存窗口，是指绘图命令实际上是离屏缓存区执行的，然后迅速转换成窗口视图，这种方式，经常用来生成动画效果；
--GLUT_DEPTH`：标志将一个深度缓存区分配为显示的一部分，因此我们能够执行深度测试；
--GLUT_STENCIL`：确保我们也会有一个可用的模板缓存区。
深度、模板测试后面会细致讲到
*/
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
//GLUT窗口大小、窗口标题
//glutInitWindowSize(600, 800);
glutInitWindowSize(500, 500);
glutCreateWindow("Square");
/*
GLUT 内部运行一个本地消息循环，拦截适当的消息。然后调用我们不同时间注册的回调函数。我们一共注册2个回调函数：
1）为窗口改变大小而设置的一个回调函数
2）包含OpenGL 渲染的回调函数
*/
//注册重塑函数
glutReshapeFunc(changeSize);
//注册显示函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
//注册特殊函数
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
/*
初始化一个GLEW库,确保OpenGL API对程序完全可用。
在试图做任何渲染之前，要检查确定驱动程序的初始化过程中没有任何问题
*/
GLenum status = glewInit();
if (GLEW_OK != status) {
printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
return 1;
}
//设置我们的渲染环境
setupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
效果图
画正方形并通过键盘移动（方法二：通过矩阵更新）
问题
方法一实现了绘制正方形并且可以通过键盘移动，但实际编写代码的时候，我们会发现，这种方式十分麻烦，这里只有4个点可能看不出来，假如有100个点需要移动，那么就要编写100次相对移动的代码，所以方法一是不可取的。
另一种做法
更有效率的是通过矩阵来更新，关于矩阵的概念这里不会介绍，如不懂请百度。
思路
设置一个矩形的相对偏移坐标（xPos，yPos），在SpecialKeys中只需要计算xPos和yPos的偏移量，然后再回到RenderScene中使用矩阵3D变换实现平移效果，另外还可以再添加一个旋转的效果
以下是代码实现部分
#include "GLShaderManager.h"
/*
`#include<GLShaderManager.h>` 移入了GLTool 着色器管理器（shader Mananger）类。没有着色器，我们就不能在OpenGL（核心框架）进行着色。着色器管理器不仅允许我们创建并管理着色器，还提供一组“存储着色器”，他们能够进行一些初步䄦基本的渲染操作。
*/
#include "GLTools.h"
/*
`#include<GLTools.h>` GLTool.h头文件包含了大部分GLTool中类似C语言的独立函数
*/
#include <GLUT/GLUT.h>
/*
在Mac 系统下，`#include<glut/glut.h>`
在Windows 和 Linux上，我们使用freeglut的静态库版本并且需要添加一个宏
*/
//定义一个，着色管理器
GLShaderManager shaderManager;
//简单的批次容器，是GLTools的一个简单的容器类。
GLBatch triangleBatch;
//blockSize 边长
GLfloat blockSize = 0.3f;
//正方形的4个点坐标
GLfloat vVerts[] = {
-blockSize,-blockSize,0.0f,
blockSize,-blockSize,0.0f,
blockSize,blockSize,0.0f,
-blockSize,blockSize,0.0f
};
GLfloat xPos = 0.0f;
GLfloat yPos = 0.0f;
/*
在窗口大小改变时，接收新的宽度&高度。
*/
void changeSize(int w,int h)
{
/*
x,y 参数代表窗口中视图的左下角坐标，而宽度、高度是像素为表示，通常x,y 都是为0
*/
glViewport(0, 0, w, h);
}
void RenderScene(void)
{
//1.清除一个或者一组特定的缓存区
/*
缓冲区是一块存在图像信息的储存空间，红色、绿色、蓝色和alpha分量通常一起分量通常一起作为颜色缓存区或像素缓存区引用。
OpenGL 中不止一种缓冲区（颜色缓存区、深度缓存区和模板缓存区）
清除缓存区对数值进行预置
参数：指定将要清除的缓存的
GL_COLOR_BUFFER_BIT :指示当前激活的用来进行颜色写入缓冲区
GL_DEPTH_BUFFER_BIT :指示深度缓存区
GL_STENCIL_BUFFER_BIT:指示模板缓冲区
*/
//glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//2.设置一组浮点数来表示红色
//GLfloat vRed[] = {1.0,0.0,0.0,1.0f};
//传递到存储着色器，即GLT_SHADER_IDENTITY着色器，这个着色器只是使用指定颜色以默认笛卡尔坐标第在屏幕上渲染几何图形
//shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,vRed);
//提交着色器
//triangleBatch.Draw();
//在开始的设置openGL 窗口的时候，我们指定要一个双缓冲区的渲染环境。这就意味着将在后台缓冲区进行渲染，渲染结束后交换给前台。这种方式可以防止观察者看到可能伴随着动画帧与动画帧之间的闪烁的渲染过程。缓冲区交换平台将以平台特定的方式进行。
//将后台缓冲区进行渲染，然后结束后交换给前台
//glutSwapBuffers();
//---------方法2--------
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
GLfloat vRed[] = {1.0f,0.0f,0.0f,0.0f};
M3DMatrix44f mFinalTransform,mTransfromMatrix,mRotationMartix;
//平移
m3dTranslationMatrix44(mTransfromMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
//每次平移时，旋转5度
static float yRot = 0.0f;
yRot += 5.0f;
m3dRotationMatrix44(mRotationMartix, m3dDegToRad(yRot), 0.0f, 0.0f, 1.0f);
//将旋转和移动的矩阵结果 合并到mFinalTransform （矩阵相乘）
m3dMatrixMultiply44(mFinalTransform, mTransfromMatrix, mRotationMartix);
//将矩阵结果 提交给固定着色器（平面着色器）中绘制
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,mFinalTransform,vRed);
triangleBatch.Draw();
//执行交换缓存区
glutSwapBuffers();
}
void setupRC()
{
//设置清屏颜色（背景颜色）
glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
//没有着色器，在OpenGL 核心框架中是无法进行任何渲染的。初始化一个渲染管理器。
//在前面的课程，我们会采用固管线渲染，后面会学着用OpenGL着色语言来写着色器
shaderManager.InitializeStockShaders();
//修改为GL_TRIANGLE_FAN ，4个顶点
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
triangleBatch.End();
}
void SpecialKeys(int key, int x, int y){
GLfloat stepSize = 0.025f;
if (key == GLUT_KEY_UP) {
yPos += stepSize;
}
if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
yPos -= stepSize;
}
if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
xPos -= stepSize;
}
if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
xPos += stepSize;
}
//碰撞检测
if (xPos < (-1.0f + blockSize)) {
xPos = -1.0f + blockSize;
}
if (xPos > (1.0f - blockSize)) {
xPos = 1.0f - blockSize;
}
if (yPos < (-1.0f + blockSize)) {
yPos = -1.0f + blockSize;
}
if (yPos > (1.0f - blockSize)) {
yPos = 1.0f - blockSize;
}
glutPostRedisplay();
}
int main(int argc,char *argv[])
{
//设置当前工作目录，针对MAC OS X
/*
`GLTools`函数`glSetWorkingDrectory`用来设置当前工作目录。实际上在Windows中是不必要的，因为工作目录默认就是与程序可执行执行程序相同的目录。但是在Mac OS X中，这个程序将当前工作文件夹改为应用程序捆绑包中的`/Resource`文件夹。`GLUT`的优先设定自动进行了这个中设置，但是这样中方法更加安全。
*/
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
//初始化GLUT库,这个函数只是传说命令参数并且初始化glut库
glutInit(&argc, argv);
/*
初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区
--GLUT_DOUBLE`：双缓存窗口，是指绘图命令实际上是离屏缓存区执行的，然后迅速转换成窗口视图，这种方式，经常用来生成动画效果；
--GLUT_DEPTH`：标志将一个深度缓存区分配为显示的一部分，因此我们能够执行深度测试；
--GLUT_STENCIL`：确保我们也会有一个可用的模板缓存区。
深度、模板测试后面会细致讲到
*/
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
//GLUT窗口大小、窗口标题
glutInitWindowSize(800, 600);
glutCreateWindow("Triangle");
/*
GLUT 内部运行一个本地消息循环，拦截适当的消息。然后调用我们不同时间注册的回调函数。我们一共注册2个回调函数：
1）为窗口改变大小而设置的一个回调函数
2）包含OpenGL 渲染的回调函数
*/
//注册重塑函数
glutReshapeFunc(changeSize);
//注册显示函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
//注册特殊函数
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
/*
初始化一个GLEW库,确保OpenGL API对程序完全可用。
在试图做任何渲染之前，要检查确定驱动程序的初始化过程中没有任何问题
*/
GLenum status = glewInit();
if (GLEW_OK != status) {
printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
return 1;
}
//设置我们的渲染环境
setupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
效果图
