OpenGL案例绘制正方形并移动

绘制各个方法的执行顺序和各自的业务。

main函数

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;
    
}

main函数做了一系列初始化的工作

初始化GLUT库
初始化双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模版缓冲区
设置窗口大小,窗口标题
注册回调函数
1.glutReshapeFunc()
2.glutDisplayFunc()
手动调用SetupRC()

setRC()函数
//为程序作一次性的设置
void SetupRC()
{
    //设置背影颜色
    glClearColor(0.3f,0.4f,0.5f,1.0f);
    
    //初始化着色管理器
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    //批次处理
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES,3);
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    triangleBatch.End();
}

这个函数只执行一次,在main函数中手动触发

设置窗口背景颜色
初始化着色管理器
利用GLBatch 三角形批次类将数据传递到着色器

ChangeSize函数
/*
 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);
    
}

ChangeSize在main函数中注册,自动触发,触发条件是

第一次创建窗口
窗口尺寸发生改变
处理的业务

设置OpenGL视口
设置OpenGL投影方式等

RenderScene函数
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();
    
}

RenderScene在main函数中注册

自动触发
开发者手动调用 glutPostRedisplay();
处理的业务

清理缓存区(颜色,深度,模板缓存区等)
使用存储着色器绘制图形
因此绘制正方形只要改变顶点数组和传递数据的GLBatch即可。

定义图形顶点到坐标轴的距离为blockSize,则四个顶点的坐标为

GLfloat blockSize = 0.1f;
GLfloat vVerts[] = {
    
    -blockSize,blockSize,0.0f,
    blockSize,blockSize,0.0f,
    blockSize,-blockSize,0.0f,
    -blockSize,-blockSize,0.0f,
};

将GLBatch的设置函数修改为

triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN,4);

如果我们想要通过键盘方向键控制方块的移动,我们就需要注册监听特殊按键点击的方法

glutSpecialFunc(SpecialKeys);

然后在该方法中实现计算移动后的各点位的坐标值;

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[10];
    
    printf("v[0] = %f\n",blockX);
    printf("v[10] = %f\n",blockY);
    
    
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        
        blockY += stepSize;
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        
        blockY -= stepSize;
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        blockX -= stepSize;
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        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();
}

在代码中我们加入了移动到边界的判断,最后我们调用批次类将数据传递给着色器triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);并调用函数重新渲染 glutPostRedisplay()。

每一次移动过程中,都需要手动计算每个顶点的坐标很是繁琐,可以直接通过平移矩阵来实现。只需要在RenderScene添加以下代码

 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);

在这里我们声明了三个矩阵,平移矩阵、旋转矩阵和最终的矩阵,我们只需把相应的参数传进去,最后合并到最终矩阵,然后提交给固定着色器,最后void SpecialKeys(int key, int x, int y)方法就可以写成

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();
    
}

由此可以看出使用矩阵运算,可以简化方便好多流程。

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