OpenGL学习之路(5.0) 三角形批次类案例

作者: velue | 来源:发表于2019-03-04 22:56 被阅读0次

通过三角形批次类画图形示例

球体

//球
    /**
     gltMakeSphere(GLTriangleBatch &sphereBatch, GLfloat fRadius, GLint iSlices, GLint iStacks)
     参数一：sphereBatch 三角形批次类对象
     参数二：fRadius , 球体半径
     参数三：iSlices   从球体底部堆叠到顶部的三角形带的数量；其实s球体是一圈一圈三角形带组成
     参数四：iStacks   围绕球体一圈排列的三角形对数
     
     建议：一个对称性较好的球体的片段数量是堆叠数量的2倍，就是iStacks = 2 * iSlices;
     绘制球体都是围绕Z轴，这样+z就是球体的顶点，-z就是球体的底部。
     */
    gltMakeSphere(sphereBatch, 3.0, 10, 20);

image.png

环面


//环面
    /**
     gltMakeTorus(GLTriangleBatch &torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor)
     参数一：torusBatch ： 三角形批次类对象
     参数二：majorRadius ：甜甜圈中心到外边缘的半径
     参数三：minorRadius ：甜甜圈中心到内边缘的半径
     参数四：numMajor   ： 沿着主半径的三角形数量
     参数五：numMinor   ： 沿着内部较小半径的三角形数量
     
     */
    gltMakeTorus(torusBatch, 3.0f, 0.75f, 15, 15);

image.png

圆柱


//圆柱
    /**
     gltMakeCylinder(GLTriangleBatch &cylinderBatch, GLfloat baseRadius, GLfloat topRadius, GLfloat fLength, GLint numSlices, GLint numStacks)
     参数一：cylinderBatch：三角形批次对象
     参数二：baseRadius：   底部半径
     参数三：topRadius：    头部半径
     参数四：fLength        圆形长度
     参数五：numSlices：    围绕Z轴的三角形对的数量
     参数六：numStacks：    圆柱底部堆叠到顶部圆环的三角形数量
     */
    gltMakeCylinder(cylinderBatch, 2.0f, 2.0, 3.0f, 13, 2);

image.png

圆锥体


 //锥体
    /**
     gltMakeCylinder(GLTriangleBatch &cylinderBatch, GLfloat baseRadius, GLfloat topRadius, GLfloat fLength, GLint numSlices, GLint numStacks)
     参数一：cylinderBatch：三角形批次对象
     参数二：baseRadius：   底部半径
     参数三：topRadius：    头部半径
     参数四：fLength        圆形长度
     参数五：numSlices：    围绕Z轴的三角形对的数量
     参数六：numStacks：    圆柱底部堆叠到顶部圆环的三角形数量
     */
    //圆柱体，从0开始向Z轴正方向延伸。
    //圆锥体，是一端的半径为0，另一端半径可指定。
    gltMakeCylinder(coneBatch, 2.0f, 0.0, 3.0f, 13, 2);

image.png

磁盘


    //磁盘
    /**
    gltMakeDisk(GLTriangleBatch &diskBatch, GLfloat innerRadius, GLfloat outerRadius, GLint nSlices, GLint nStacks)
     参数一：diskBatch  三角形批次类对象
     参数二：innerRadius    内圆半径
     参数三：outerRadius    外圆半径
     参数四：nSlices        圆盘围绕Z轴的三角形对的数量
     参数五：nStacks。      圆盘外网到内为的三角形数量
     */
    gltMakeDisk(diskBatch, 1.5, 3.0f, 13, 3);

image.png

代码案例

该代码案例需要搭建OpenGL环境

#include "GLTools.h"    // OpenGL toolkit
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include "StopWatch.h"

#include <math.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif


GLShaderManager     shaderManager;
//模型视图矩阵堆栈
GLMatrixStack       modelViewMatrix;

//投影视图矩阵堆栈
GLMatrixStack       projectionMatrix;

//观察者位置
GLFrame             cameraFrame;

//世界坐标位置
GLFrame             objectFrame;

//视景体，用来构造投影矩阵
GLFrustum           viewFrustum;

//三角形批次类
GLTriangleBatch     CC_Triangle;
//球
GLTriangleBatch     sphereBatch;
//环
GLTriangleBatch     torusBatch;
//圆柱
GLTriangleBatch     cylinderBatch;
//锥
GLTriangleBatch     coneBatch;
//磁盘
GLTriangleBatch     diskBatch;

//管道，用来管理投影视图矩阵堆栈和模型视图矩阵堆栈的
GLGeometryTransform transformPipeline;

//颜色值，绿色、黑色
GLfloat vGreen[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
GLfloat vBlack[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

//空格的标记
int nStep = 0;

//2
// 将上下文中，进行必要的初始化
void SetupRC()
{
    //清理屏幕颜色
    glClearColor(0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.f);
    
    //初始化固定着色管理器
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    //当渲染立体图形的时，开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    
    //通过GLGeometryTransform管理矩阵
    //使用transformPipeline管道管理模型视图矩阵和投影矩阵
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
    
    //将观察者坐标位置Z移动往屏幕里移动15个单位位置
    //表示离l屏幕之间的距离 负数、是往屏幕后面移动；正数代表往屏幕前面移动
    cameraFrame.MoveForward(-15);
    
    //例如三角形批次类构造图形对象
    //球
    /**
     gltMakeSphere(GLTriangleBatch &sphereBatch, GLfloat fRadius, GLint iSlices, GLint iStacks)
     参数一：sphereBatch 三角形批次类对象
     参数二：fRadius , 球体半径
     参数三：iSlices   从球体底部堆叠到顶部的三角形带的数量；其实s球体是一圈一圈三角形带组成
     参数四：iStacks   围绕球体一圈排列的三角形对数
     
     建议：一个对称性较好的球体的片段数量是堆叠数量的2倍，就是iStacks = 2 * iSlices;
     绘制球体都是围绕Z轴，这样+z就是球体的顶点，-z就是球体的底部。
     */
    gltMakeSphere(sphereBatch, 3.0, 10, 20);
    
    //环面
    /**
     gltMakeTorus(GLTriangleBatch &torusBatch, GLfloat majorRadius, GLfloat minorRadius, GLint numMajor, GLint numMinor)
     参数一：torusBatch ： 三角形批次类对象
     参数二：majorRadius ：甜甜圈中心到外边缘的半径
     参数三：minorRadius ：甜甜圈中心到内边缘的半径
     参数四：numMajor   ： 沿着主半径的三角形数量
     参数五：numMinor   ： 沿着内部较小半径的三角形数量
     
     */
    gltMakeTorus(torusBatch, 3.0f, 0.75f, 15, 15);
    
    //圆柱
    /**
     gltMakeCylinder(GLTriangleBatch &cylinderBatch, GLfloat baseRadius, GLfloat topRadius, GLfloat fLength, GLint numSlices, GLint numStacks)
     参数一：cylinderBatch：三角形批次对象
     参数二：baseRadius：   底部半径
     参数三：topRadius：    头部半径
     参数四：fLength        圆形长度
     参数五：numSlices：    围绕Z轴的三角形对的数量
     参数六：numStacks：    圆柱底部堆叠到顶部圆环的三角形数量
     */
    gltMakeCylinder(cylinderBatch, 2.0f, 2.0, 3.0f, 13, 2);
    

    
    //锥体
    /**
     gltMakeCylinder(GLTriangleBatch &cylinderBatch, GLfloat baseRadius, GLfloat topRadius, GLfloat fLength, GLint numSlices, GLint numStacks)
     参数一：cylinderBatch：三角形批次对象
     参数二：baseRadius：   底部半径
     参数三：topRadius：    头部半径
     参数四：fLength        圆形长度
     参数五：numSlices：    围绕Z轴的三角形对的数量
     参数六：numStacks：    圆柱底部堆叠到顶部圆环的三角形数量
     */
    //圆柱体，从0开始向Z轴正方向延伸。
    //圆锥体，是一端的半径为0，另一端半径可指定。
    gltMakeCylinder(coneBatch, 2.0f, 0.0, 3.0f, 13, 2);
    
    //磁盘
    /**
    gltMakeDisk(GLTriangleBatch &diskBatch, GLfloat innerRadius, GLfloat outerRadius, GLint nSlices, GLint nStacks)
     参数一：diskBatch  三角形批次类对象
     参数二：innerRadius    内圆半径
     参数三：outerRadius    外圆半径
     参数四：nSlices        圆盘围绕Z轴的三角形对的数量
     参数五：nStacks。      圆盘外网到内为的三角形数量
     */
    gltMakeDisk(diskBatch, 1.5, 3.0f, 13, 3);
}

//4
void DrawWireFramedBatch(GLTriangleBatch* pBatch)
{
    //平面着色器管理器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vGreen);
    
    //传过来的参数，对应不同的图形Batch
    pBatch->Draw();
    
    //画出黑色轮廓
    glPolygonOffset(-1.0f, -1.0f);
    //开启处理线
    glEnable(GL_LINE_SMOOTH);
    
    //开启混合功能
    glEnable(GL_BLEND);
    
    //颜色混合
    //表示源颜色乘以自身的alpha 值，目标颜色乘以1.0减去源颜色的alpha值，这样一来，源颜色的alpha值越大，则产生的新颜色中源颜色所占比例就越大，而目标颜色所占比例则减 小。这种情况下，我们可以简单的将源颜色的alpha值理解为“不透明度”。这也是混合时最常用的方式。
    //设置混合方程式
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    
    //通过程序点大小模式来设置点的大小
    glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
    
    //多变形模型（背面，线）将多边形背面设为线框模式
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
    
    //线条宽度
    glLineWidth(2.5f);
    
    //平面着色器绘制线条
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vBlack);
    
    pBatch->Draw();
    
    //恢复多边形模式和深度测试
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
    glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
    glLineWidth(1.0f);
    glDisable(GL_BLEND);
    glDisable(GL_LINE_SMOOTH);

}

//3
//召唤场景
void RenderScene(void)
{
    //用当前清理颜色清除窗口背景
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    //模型视图矩阵堆栈，压栈
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    //获取摄像头矩阵
    M3DMatrix44f mCamera;
    //从camereaFrame中获取矩阵到mCamera
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    //模型视图堆栈的矩阵与mCamera矩阵相乘之后，储存到modelViewMatrix矩阵堆栈中
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
    
    //创建矩阵mObjectFrame
    M3DMatrix44f mObjectFrame;
    //从ObjectFrame 获取矩阵到mObjectFrame中
    objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
    //将modelViewMatrix的堆栈中的矩阵与 mObjectFrame 矩阵相乘，存储到modelViewMatrix矩阵堆栈中
    modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
    
    //然后使用平面着色器
    /**
     参数一：GLT_SHADER_FLAT 平面着色器
     参数二：通过transformPipeline获取模型视图矩阵
     参数三：颜色
     */
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);
    
    //判断你目前是绘制第几个图形
    switch (nStep) {
        case 0:
            DrawWireFramedBatch(&sphereBatch); //球体
            break;
        case 1:
            DrawWireFramedBatch(&torusBatch);//环面
            break;
        case 2:
            DrawWireFramedBatch(&cylinderBatch);//圆体
            break;
        case 3:
            DrawWireFramedBatch(&coneBatch);//锥体
            break;
        case 4:
            DrawWireFramedBatch(&diskBatch); // 磁盘
            break;
    }
    //前面压栈了，需要出栈
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    glutSwapBuffers();
}

//1
void ChangeSize(int w, int h)
{
    //设置窗口尺寸
    glViewport(0, 0, w, h);
    
    //设置投影矩阵
    viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 500.f);
    
    //获取并加载投影矩阵
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    
    //modelViewMatrix 矩阵堆栈 加载单元矩阵
    modelViewMatrix.LoadIdentity();
}


//上下左右，移动图形
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
    if(key == GLUT_KEY_UP)
        //移动世界坐标系，而不是去移动物体。
        //将世界坐标系在X方向移动-5.0
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_DOWN)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_LEFT)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    
    glutPostRedisplay();
}




//点击空格，切换渲染图形
void KeyPressFunc(unsigned char key, int x, int y)
{
    if(key == 32)
    {
        nStep++;
        
        if(nStep > 4)
            nStep = 0;
    }
    
    switch(nStep)
    {
        case 0:
            glutSetWindowTitle("Sphere");
            break;
        case 1:
            glutSetWindowTitle("Torus");
            break;
        case 2:
            glutSetWindowTitle("Cylinder");
            break;
        case 3:
            glutSetWindowTitle("Cone");
            break;
        case 4:
            glutSetWindowTitle("Disk");
            break;
    }
    
    glutPostRedisplay();
}




int main(int argc, char* argv[])
{
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Sphere");
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    glutKeyboardFunc(KeyPressFunc);
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    
    
    SetupRC();
    
    glutMainLoop();
    return 0;
}

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