OpenGL 综合案例

结合前面学到的知识，做一个球公转自转的综合程序，代码如下：

#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include "StopWatch.h"

//在Mac 系统下，`#include<glut/glut.h>` 在Windows 和 Linux上，我们使⽤freeglut的静态库版本并且需要添加⼀个宏
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif


GLShaderManager shaderManager; //着色器管理器
GLMatrixStack modelViewMatrix; //模型视图矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix; //投影矩阵
GLFrustum viewFrustum; //视景体
GLGeometryTransform transformPipeline; //几何图形变换管道

GLBatch floorBatch; //地板
GLTriangleBatch torusBatch; //大球
GLTriangleBatch sphereBatch; //小球

GLFrame cameraFrame; //照相机角色帧

//球随机数
#define NUM_SPHERES 50
GLFrame spheres[NUM_SPHERES];





//ChangeSize 函数:⾃定义函数.通过glutReshaperFunc(函数名)注册为重塑函数.当屏幕⼤⼩发⽣变化/或者第⼀次创建窗⼝时,会调⽤该函数调整窗⼝⼤⼩/视⼝⼤⼩.
void ChangeSize(int w ,int h)
{
    //设置视口窗口尺寸
    glViewport(0, 0, w, h);
    
    //创建投影矩阵，
    viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 100.0f);
    //加载到投影矩阵堆栈上
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    
    //设置变换管道以使用两个矩阵堆栈
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}


void SetupRC()
{
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f );
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    //开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    
    //设置地板顶点数据
    floorBatch.Begin(GL_LINES, 324);
    for(GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x+= 0.5) {
        floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f);
        floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f);
        
        floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x);
        floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x);
    }
    floorBatch.End();
    
    //设置大球模型
    gltMakeSphere(torusBatch, 0.4f, 40, 80);
    
    //设置小球模型
    gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13);

    //随机位置放置小球
    for (int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++)
    {
        //y轴不变，X,Z产生随机值
        GLfloat x = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200 ) * 0.1f);
        GLfloat z = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200 ) * 0.1f);

        //在y方向，将球体设置为0.0的位置，这使得它们看起来是飘浮在眼睛的高度
        //对spheres数组中的每一个顶点，设置顶点数据
        spheres[i].SetOrigin(x, 0.0f, z);
    }
    
    
}

//上下左右键位控制移动
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
    //移动步长
    float linear = 0.1f;
    //旋转度数
    float angular = float(m3dDegToRad(5.0f));
    

    if (key == GLUT_KEY_UP)
    {
        cameraFrame.MoveForward(linear);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_DOWN)
    {
        cameraFrame.MoveForward(-linear);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_LEFT)
    {
        cameraFrame.RotateWorld(angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT)
     {
         cameraFrame.RotateWorld(-angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
     }
}

//RenderScene 函数:⾃定义函数.通过glutDisplayFunc(函数名)注册为显示渲染函数.当屏幕发⽣变化/或者开发者主动渲染会调⽤此函数,⽤来实现数据->渲染过程
void RenderScene(void)
{
    
    //清理缓存区(颜⾊,深度,模板缓存区等)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    
    //颜色值(地板,大球,小球颜色)
    static GLfloat vFloorColor[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f};
    static GLfloat vTorusColor[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
    static GLfloat vSphereColor[] = { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};
    
    //基于时间动画
    static CStopWatch rotTimer;
    float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f;
    
    //加入观察者
    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera);
    
    //获取光源位置
    M3DVector4f vLightPos = {0.0f,10.0f,5.0f,1.0f};
    
    //绘制地板
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vFloorColor);
    floorBatch.Draw();
    
    //大球默认位置(0,0,0)Z深度(3.0) 正负指的是方向, 数字指的移动距离
    //使得大球位置平移(3.0)向屏幕里面  只移动1次
    modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);

    //压栈(复制栈顶)
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    //大球自转
    modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

    //指定合适的着色器(点光源着色器)
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF,transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vTorusColor);
    torusBatch.Draw();
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    //画小球
    for (int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++)
    {
        modelViewMatrix.PushMatrix();
        modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[i]);
        shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF,transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vSphereColor);
        sphereBatch.Draw();
        modelViewMatrix.PopMatrix();
    }


    modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f);
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vSphereColor);
    sphereBatch.Draw();

    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    
    //同步绘制命令
    glutSwapBuffers();
    
    glutPostRedisplay();
    
    
    
}


//main 函数: 程序⼊⼝.OpenGL 是⾯向过程编程.所以你会发现利⽤OpenGL处理图形/图像都是链式形式.以及基于OpenGL封装的图像处理框架也是链式编程
int main(int argc, char* argv[])
{
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    glutInit(&argc, argv);
    //申请一个颜色缓存区、双缓存区、深度缓存区
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
    //设置窗口的尺寸
    glutInitWindowSize(800, 800);
    //设置窗口的名称
    glutCreateWindow("球的公转自转");
    //注册回调函数（改变尺寸）
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    //注册显示函数
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err)
    {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    
    SetupRC();
   
    //runloop运行循环
    glutMainLoop();
    
    return 0;
}

运行后效果图 1.png