案例一:绘制正方形并通过键位控制

绘制正方形,以改变顶点坐标的方式键位控制上下左右平移--->通过重新计算顶点坐标,来达到移动效果

这里主要分为两步实现:

  • 绘制正方形
  • 特殊键位移动函数

绘制正方形

之前我们做过三角形的绘制,这里正方形的绘制只需要改变顶点坐标,然后修改setupRC函数中图元的连接方式GL_TRIANGLES修改为 GL_TRIANGLE_FAN ,4就行了。

//blockSize 边长
GLfloat blockSize = 0.3f;
//正方形四个点的坐标
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, blockSize, 0.0f,
    -blockSize, blockSize, 0.0f,
};

键位控制效果

主要是指正方形根据选择键盘的上下左右键移动。

该效果的实现有两种方式

  • 坐标更新方式
  • 矩阵方式

打个比方,有100件需要染同一种颜色的衣服,你可以选择一件一件的染色,也可以选择同时将100件放入染缸,一起染色,

其中一件一件染色指代的就是坐标更新方式,适用于顶点较少的图形,
同时放入染色指代的就是矩阵方式,当图形顶点非常多的,再用坐标更新就不合适了,需要使用矩阵来同时更新。

坐标更新方式

顶点根据相对顶点逐个更新顶点坐标,在SpecialKeys函数中完成键位移动时坐标的更新,并手动调用渲染。

三个自定义函数的流程图如下:

坐标更新方式

主要函数代码

changeSize

/*
 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);
    
}

RenderScene

void RenderScene(void)
{

    //1.清除一个或者一组特定的缓存区
    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};
    
    //顶点数据传递到存储着色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,vRed);
    
    //提交着色器
    triangleBatch.Draw();

    //将后台缓冲区进行渲染,然后结束后交换给前台
    glutSwapBuffers();
    
}

setupRC

void setupRC()
{
    //设置清屏颜色(背景颜色)
    glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
    
    //初始化一个渲染管理器。
    shaderManager.InitializeStockShaders();

  //指定顶点
    //修改为GL_TRIANGLE_FAN ,4个顶点
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    triangleBatch.End();
    
}

SpecialKeys

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[10];

    
    
    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;
        
    }

    
    // Recalculate vertex positions
    vVerts[0] = blockX;
    vVerts[1] = blockY - blockSize*2;
    
    vVerts[3] = blockX + blockSize*2;
    vVerts[4] = blockY - blockSize*2;
    
    vVerts[6] = blockX + blockSize*2;
    vVerts[7] = blockY;
    
    vVerts[9] = blockX;
    vVerts[10] = blockY;
    
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    
    glutPostRedisplay();
}

矩阵方式

主要是根据x轴、y轴移动的距离,生成一个平移矩阵,通过图形*平移矩阵 = 移动后的图形,得到最终效果

涉及两个函数:RenderScene、SpecialKeys

矩阵方式中自定义函数的流程如下:

矩阵方式

SpecialKeys 函数

  • 定义步长及两个全局变量(相对于x轴和y轴的平移距离)
//记录移动图形时,在x轴上平移的距离
GLfloat xPos = 0.0f;
//记录移动图形时,在y轴上平移的距离
GLfloat yPos = 0.0f;

GLfloat stepSize = 0.025f;

  • 根据移动方向,计算移动距离
  • 边缘碰撞处理
  • 手动触发重新渲染

具体实现如下:

//使用矩阵方式(一起搞定),不需要修改每个顶点,只需要记录移动步长,碰撞检测
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 xPos是平移距离,即移动量
    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();

}

RenderScene 函数
主要步骤如下:

  • 清理特定缓存区
  • 根据平移距离计算平移矩阵
  • 将矩阵结果交给存储着色器(平面着色器)中绘制
    在位置更新方式中,使用的是单元着色器,而矩阵方式中,涉及的矩阵是4*4的,单元着色器不够用,所以使用平面着色器

具体的代码实现如下

//开始渲染
void RenderScene(void)

{
    //1.清除一个或者一组特定的缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

    //1.设置颜色RGBA
    GLfloat vRed[] = {1.0f, 0.5f, 0.0f, 1.0f};

    //定义矩阵
    M3DMatrix44f mTransformMatrix;

    //平移矩阵
    m3dTranslationMatrix44(mTransformMatrix, xPos, yPos, 0.0f);

    //当单元着色器不够用时,使用平面着色器
    //参数1:存储着色器类型
    //参数2:使用什么矩阵变换
    //参数3:颜色
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mTransformMatrix, vRed);

    //提交着色器
    triangleBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}
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