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案例09:球体世界

案例09:球体世界

作者: Style_月月 | 来源:发表于2020-07-21 01:51 被阅读0次

    OpenGL + OpenGL ES +Metal 系列文章汇总

    本案例是基于案例06:大球自转+小球公转+移动的基础上增加了纹理和镜像显示,最终的效果如图所示

    案例09-球体世界_效果图

    整体的流程图如下所示


    整体流程

    其中涉及改动的函数主要有:

    • SetupRC:在原有代码的基础上,增加纹理相关数据及设置
    • loadTGATexture:将TGA文件加载为2D纹理
    • RenderScene:镜面球体部分、地板、非镜面球体部分的绘制
    • Drawsomething:大球、静态小球、动态小球的绘制

    SetupRC函数

    该函数主要是数据的初始化,包括顶点、纹理等,函数流程图如下


    SetupRC函数流程

    纹理相关的有以下几部分

    • 地板数据由原来的线条相交,更改为仅设置4个顶点坐标&纹理坐标
        //6.设置地板顶点数据&地板纹理
        GLfloat texSize = 10.0f;
        floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4,1);
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-20.f, -0.41f, 20.0f);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, 20.f);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, texSize);
        floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, -20.0f);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, texSize);
        floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.41f, -20.0f);
        floorBatch.End();
    
    • 命名纹理对象
      由于使用了3种纹理,传入的纹理个数为3,并传入纹理数组
    glGenTextures(3, uiTextures);
    
    • 绑定纹理&加载纹理
      地板、大球、小球都需要分别绑定纹理和加载纹理

      • glBindTexture绑定
      • LoadTGATexture方法加载纹理

      以地板为例

    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[0]);
    LoadTGATexture("marble.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT);
    

    loadTGATexture函数

    主要是将TGA文件从内存中读取出来,加载为2D纹理数据,主要有以下几步(这部分在案例07:纹理金字塔已有详细说明,这里不过多阐述),简述下大概的步骤即可

    • 读取纹理 -- gltReadTGABits
    • 设置纹理参数(S和T的环绕模式、放大/缩小的过滤方式) -- glTexParameteri
    • 载入纹理 -- glTexImage2D
    • 释放
    • 加载Mip

    RenderScene函数

    主要是三部分内容的绘制,函数流程图如下


    RenderScene函数流程
    • 镜面部分绘制
      • push压栈:此处压栈的目的是由于观察者矩阵是作用于全局的,为了不影响后续图形的绘制,所以需要压栈
      • 翻转Y轴:通过Scale函数,沿着y轴,从+y翻转到-y绝对值相等的坐标
      • 围绕Y轴平移:平移的目的是为了镜面效果更逼真,现实中的照镜子,镜子里与镜子外也是有一定间隔的
      • 指定顺时针为正面:需要绘制的-y轴的镜面部分,所以需要更改系统默认的逆时针正面,改为顺时针为正面,绘制完成后,在恢复默认设置
      • 绘制镜面部分
      • 恢复逆时针为正面:此处必须恢复,不然会影响后续图形的绘制
      • pop出栈栈顶:恢复到堆栈栈顶是观察者矩阵的状态
        //6.压栈(镜面)
        modelViewMatrix.PushMatrix();
        
        //7.---添加反光效果---
        //翻转Y轴
        modelViewMatrix.Scale(1.0f, -1.0f, 1.0f);
        //镜面世界围绕Y轴平移一定间距
        modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.8f, 0.0f);
        
        //8.指定顺时针为正面
        glFrontFace(GL_CW);
      
        //9.绘制地面以外其他部分(镜面)
        drawSomething(yRot);
       
        //10.恢复为逆时针为正面
        glFrontFace(GL_CCW);
        
        //11.绘制镜面,恢复矩阵
        modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    • 地板绘制
      • 开启混合,并指定混合方程式:开启混合的目的是地板需要与镜面部分进行颜色混合,且地板需要设置一个半透明的基本色,用于颜色混合,如果不设置,则无法看到地面以下内容,将看到的是一个实体的地板
      • 绑定地板纹理
      • 绘制地板
      • 关闭混合
    //12.开启混合功能(绘制地板)
    glEnable(GL_BLEND);
    //13. 指定glBlendFunc 颜色混合方程式
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
        
    //14.绑定地面纹理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[0]);
        
     /*15.
        纹理调整着色器(将一个基本色乘以一个取自纹理的单元nTextureUnit的纹理)
        参数1:GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE
        参数2:模型视图投影矩阵
        参数3:颜色
        参数4:纹理单元(第0层的纹理单元),level
    */
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,
                                     transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vFloorColor,0);
       
    //开始绘制
     floorBatch.Draw();
    //关闭混合
    glDisable(GL_BLEND);
    
    • 非镜面部分绘制
      • 非镜面除地板以外部分绘制
      • pop出栈栈顶,恢复矩阵初始状态
    //16.绘制地面以外其他部分
    drawSomething(yRot);
        
    //17.绘制完,恢复矩阵
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    

    Drawsomething函数

    主要是对大球,小球绘制的封装,封装的原因是镜面效果的实现,其实是将除了地板以外的其他部分都重新绘制了一遍,一次来实现镜面球体,主要流程图如下


    Drawsomething函数流程

    包含以下4部分操作

    • 初始化:光源位置和漫反射颜色
    • 绘制静态小球
    • 绘制大球
    • 绘制小球

    注:大球和小球的绘制均有push和pop,是因为他们都需要绘制两次,为了不影响后续的绘制,所以需要push和pop

    完整的代码见github - 09_OpenGL_球体世界

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