二 . OpenGL-实现正方形移动代码解析

流程图

1.绘制正方形

1.1 设置正方形顶点坐标

• 共四个顶点,每个顶点由 x,y,z三个坐标轴参数构成,1 为整个窗口长度

//blockSize 边长
GLfloat blockSize = 0.1f;

//正方形的4个点坐标
GLfloat vVerts[] = {
        -blockSize,-blockSize,0.0f,
        blockSize,-blockSize,0.0f,
        blockSize,blockSize,0.0f,
        -blockSize,blockSize,0.0f
};

1.2 main() 函数

• 这里我们只做一些初始化设置及函数注册工作

int main(int argc,char *argv[])
{
    //设置当前工作目录，针对MAC OS X
    /*
     `GLTools`函数`glSetWorkingDrectory`用来设置当前工作目录。
     */
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    //初始化GLUT库,这个函数只是传说命令参数并且初始化glut库
    glutInit(&argc, argv);
    /*
     初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
     双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区
     
     --GLUT_DOUBLE`：双缓存窗口，是指绘图命令实际上是离屏缓存区执行的，然后迅速转换成窗口视图，这种方式，经常用来生成动画效果；
     --GLUT_DEPTH`：标志将一个深度缓存区分配为显示的一部分，因此我们能够执行深度测试；
     --GLUT_STENCIL`：确保我们也会有一个可用的模板缓存区。
     深度、模板测试后面会细致讲到
     */
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
        //GLUT窗口大小、窗口标题
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Triangle");
    //注册重塑函数
    glutReshapeFunc(changeSize);
    //注册显示函数
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    //注册特殊函数
   glutSpecialFunc(SpecialKeys);

   /*
     初始化一个GLEW库,确保OpenGL API对程序完全可用。
     在试图做任何渲染之前，要检查确定驱动程序的初始化过程中没有任何问题
     */
    GLenum status = glewInit();
    if (GLEW_OK != status) {
        
        printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
        return 1;
        
    }
    //设置我们的渲染环境
    setupRC();
    glutMainLoop();
     return  0;
}

1.3 setupRC()

• setupRC() 为main()主动调用 主要设置窗口颜色 初始化渲染管理器,传入顶点数据

//设置清屏颜色（背景颜色）
    glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
 shaderManager.InitializeStockShaders();//初始化固定管线着色器 完成渲染管理工作
//修改为GL_TRIANGLE_FAN ，4个顶点
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    triangleBatch.End();

1.4 changeSize()

• 系统在初始化与窗口大小改变时自动调用,设置视口,投影方式等

/*
      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);

1.5 RenderScene()

完成渲染工作

• 清理缓存区,若不知道具体清理哪个,最好全部清理

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

• 设置颜色 选择着色器 提交着色器 绘制图形

GLfloat vRed[] = {1.0,0.0,0.0,1.0f};
        //传递到存储着色器，即GLT_SHADER_IDENTITY着色器，这个着色器只是使用指定颜色以默认笛卡尔坐标第在屏幕上渲染几何图形
    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();

以上代码可以实现绘制一个正方形到屏幕上

2 键盘控制移动

坐标图

2.1 坐标更新

定义每次移动距离 - > 点击键盘后计算每个顶点变换后的位置 -> 重新渲染

• 获取当前正方形 D点的位置

   GLfloat stepSize = 0.025f;
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[10];

• 根据移动方向修改D点后续坐标

    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

    if (blockX < -1.0f) {
        blockX = -1.0f;
    }
 if (blockX > (1.0 - blockSize * 2)) {
        blockX = 1.0f - blockSize * 2;
    }
    if (blockY < -1.0f + blockSize * 2 ) {
        
        blockY = -1.0f + blockSize * 2;
    }
    if (blockY > 1.0f) {
          blockY = 1.0f;
     }

• 根据D点坐标修改剩余三个坐标 重新渲染

    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();

2.2 矩阵 实现方案

• 坐标更新实现移动适合顶点较少的图形,当图形复杂后代码会变的很复杂,这个时候我们可以引入矩阵的概念,让计算机统一处理顶点坐标.
• SpecialKeys

GLfloat xPos = 0.0f;
GLfloat yPos = 0.0f;
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;
    }
    
    //碰撞检测相关代码添加    .....
    glutPostRedisplay();
    
}

• RenderScene

    GLfloat vRed[] = {1.0f,0.0f,0.0f,0.0f};

    M3DMatrix44f mFinalTransform,mTransfromMatrix,mRotationMartix;

    //平移
    m3dTranslationMatrix44(mTransfromMatrix, xPos, yPos, 0.0f);

    //每次平移时，旋转5度
    static float yRot = 0.0f;
    yRot += 5.0f;
    m3dRotationMatrix44(mRotationMartix, m3dDegToRad(yRot), 0.0f, 0.0f, 1.0f);

    //将旋转和移动的矩阵结果 合并到mFinalTransform （矩阵相乘）
    m3dMatrixMultiply44(mFinalTransform, mTransfromMatrix, mRotationMartix);

    //将矩阵结果 提交给固定着色器（平面着色器）中绘制
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,mFinalTransform,vRed);
    triangleBatch.Draw();

    //执行交换缓存区
    glutSwapBuffers();

• 矩阵与矩阵相乘
  将 A(i, j) 作为矩阵 A 中第 i 行、第 j 列的项。例如，A（3, 2）是矩阵 A 中第 3 行、第 2 列的项。假定 A、B 和 C 是矩阵，且 AB = C，则 C 的项计算如下：C(i, j) =（A 的第 i 行）与（B 的第 j 列）对应乘积和。

  
  向上即向Y轴平移五个单位

假如有矩阵ABC分别为旋转 90 度,在 x 方向上缩放 2 倍,在 y 方向上平移 3 个单位,我们可以先将ABC三个矩阵相乘,得到最后的复合变换矩阵.复合变换的矩阵可通过将几个单独的变换矩阵相乘而得到，这就意味着任何仿射变换的序列均可存储于单个的 Matrix 对象中。
警告：复合变换的顺序非常重要。一般说来，先旋转、再缩放、然后平移，与先缩放、再旋转、然后平移是不同的。同样，矩阵相乘的顺序也是重要的。一般说来，ABC 与 BAC 不同。

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