关于OpenGL中通过鼠标平移缩放平行投影图像

前言

这是我第一次在简书上发表一些个人的笔记或经验,可能没什么人看,我也尽量写清楚一些。(个人的语言表达有些差,当作锻炼锻炼,不喜勿喷)
  这个标题我自己都感觉有些啰嗦,大概意思就是:使用C++和开源库 freeglut 在 Visuai Studio 2015 上编写的一个可以 通过鼠标操作图形的缩放,移动等功能的小demo。我这片文章不会详细介绍OpenGL的一些函数说明,需要大家自行搜索。
  当然在最后,我会提供代码的下载地址。

正文

1.效果实现的核心思想.

就是为了维护一个矩形的四个数值(left,right,bottom,top)。矩阵左下角为(left,bottom),右上角角为(right,top)。看到这里我想到大家都猜到是“glOrtho”这个函数了,核心就是为了维护这个函数的一个在freeglut的一个封装”gluOrtho2D“。
  在我的理解中,gluOrtho2D这个函数通常是和”glViewPort“一起使用。
  gluOrtho2D:叫做正射投影,或者叫做平行投影。形象的说就是生成我们了解的正视图,俯视图,侧视图类似的图像。但是它不是将图形的”正视图“给画出来,而是只画出局部的”正视图“,这个局部的范围就是由上面那四个数字确定。
  glViewPort:设置我们的窗口尺寸大小。这个函数和”gluOrtho2D“可以这样联系起来:我们有一个能够拍摄平行投影的数码相机,我们可以通过”gluOrtho2D“来选取我们要拍摄风景的哪个局部,通过”glViewPort“设置我们通过这个相机获取照片保存的像素尺寸大小。
  现在,我们就是通过维护这四个数值来达到我们demo的希望的效果。

2.实现平移

首先我们先声明一个函数:
    void move (int x0 ,int y0 ,int x1 ,int y1)
  注意:我们默认显示窗口的像素尺寸为( width,height ),且之后的代码里面出现,定义与此一样。还有窗口坐标和我们的opengl默认坐标系不一样。OpenGL默认的是左下角为(0,0),x轴水平向右增加,y轴竖子向上增加。而窗口坐标系 是以左上角为(0,0),x轴水平向右增加,y轴竖子向下增加。
  函数定义说明:坐标(x0,y0)是鼠标拖动时的初始的窗口坐标,坐标(x1,y1)是鼠标拖动后,希望移动到的窗口坐标。
    double _x = -(x1 - x0);
    double _y = +(y1 - y0);
    double c_x = (right - left) / double(width);
    double c_y = (top - bottom) / double(height);
    _x *= c_x;
    _y *= c_y;
    right+=_x;
    left+=_x;
    top+=_y;
    bottom+=_y;
    /*...更新opengl的一些设置包括 gluOrtho2D 和 glViewPort */
  第1,2行是求在窗口坐标中的差值。
  第3,4行是求窗口尺寸和正射投影的尺寸的比例关系
  第5,6行是讲窗口坐标平移尺寸映射到正射投影的世界坐标系中。
  第7-10行是更新这四个数值,改变它们达到图像跟随鼠标移动的效果
  第11,行,看注释说明,我们也了解是重新设置OpenGL的一些参数,具体可以看最后的代码。

3.实现缩放

同样,我需要先定义下我们的函数
    void scale(int x, int y, double s_x, double s_y)
  对函数的中参数定义如下:
    (x,y)是窗口坐标系的坐标,是我们的缩放的中心。
    (s_x,s_y) 是缩放的比例,小于1.0是缩小,大于1.0是放大,等于1.0 没有什么变化。
  下面是实现代码:

auto p = this->getWorldPoint(x, y);
left = p.x-(p.x - left) / s_x;
bottom = p.y-(p.y - bottom) / s_y;
right = p.x+(right  - p.x) / s_x;
top = p.y+(top - p.y) / s_y; 

先通过”getWorldPoint“求出( x,y)在正射投影的世界的对应坐标 p 。接下来为了保证 p 在新的投影矩阵中的相对位置不变。对这四个值进行了单独更新。后四行代码,自己可以通过简单例子推算的。
  有关地方值得注意,我们的这后四行代码都是除以它们对应的缩放倍数。原因和我们的使用放大镜类似,假设我们的放大镜的镜片面积不变。我改变放大镜的放大倍数后,我们通过放大镜看到的真实场景的面积是是变小的,反正依然。所以当我们要放大时,我们就要减小这个正视投影的矩阵大小,反正则增加。

杂项 (未补齐)

1.getWorldPoint(得到窗口坐标对应的世界坐标)
2.代码下载地址

日志

  1. 于2016年11月05日第一次编写,添加主要内容。计划于下次补充一些图片,和编写 ”杂项“
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