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案例一:绘制正方形并通过键位控制

案例一:绘制正方形并通过键位控制

作者: Y丶舜禹 | 来源:发表于2021-04-19 10:58 被阅读0次

    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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