今天我们来做一个关于OpenGL的一个综合案例，里面包含了点，线，三角形，金字塔等图形的绘制。
需要准备的东西之前已经说过了，不知道的，可以去翻之前的文章。
第一步：
引入头文件
#include "GLTools.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include <math.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
头文件解读：
GLTools.h:包含了大量类似c语言的独立函数
GLMatrixStack.h:矩阵的工具类，可以利用GLMatrixStack加载单元矩阵/矩阵/矩阵相乘/压栈/出栈等功能的实现
GLFrame.h:矩阵工具类，表示位置
GLFrustum.h:矩阵工具类，用来快速设置正/透视投影矩阵，完成坐标从3D->2D的转换
GLBatch.h:三角形批次类，帮助类，利用它可以传输顶点/光照/纹理/颜色等数据存储到着色器中。在本案例中，创建了7个批次类。
GLGeometryTransform.h:变换管道类，用来快速在代码中传输视图矩阵/投影矩阵/透视投影变换矩阵等。
第二步：
准备各种需要的类
//各种需要的类
GLShaderManager shaderManager;//存储着色器管理工具类
GLMatrixStack modelViewMatrix;//模型视图矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix;//投影矩阵
GLFrame cameraFrame;//设置观察者视图坐标
GLFrame objectFrame;//设置图形环绕时，视图坐标
GLFrustum viewFrustum;//设置图元绘制时的投影方式
//容器类（7中不同的图元对应7中容器对象）
GLBatch pointBatch;
GLBatch lineBatch;
GLBatch lineStripBatch;
GLBatch lineLoopBatch;
GLBatch triangleBatch;
GLBatch triangleStripBatch;
GLBatch triangleFanBatch;
//几何变换的管道
GLGeometryTransform transformPipleline;
GLfloat vGreen[] = {0.0f,1.0f,0.0f,1.0f};
GLfloat vBlack[] = {0.0f,0.0f,0.0f,1.0f};
//跟踪效果步骤
int nStep = 0;
第三步
自定义函数：
1、SetupRC函数：设置你需要渲染的图形的顶点数据/颜色数据等
2、RenderScene函数：通过glutDisplayFun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，实现数据的渲染过程。
3、ChangeSize函数：通过glutReshaperFunc注册为重塑函数，当屏幕大小发生变化或第一次创建窗口时，会调用该函数调整窗口大小
键位函数：
1、SpecialKeys：特殊键位处理（上下左右）
2、KeyPressFunc：空格键位处理（按空格切换图像。）
下面来具体实现每个函数的功能：
setupRC函数：
void SetupRC(){
//灰色的背景
glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f);
//初始化着色器管理器
shaderManager.InitializeStockShaders();
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//设置变换管线以使用两个矩阵堆栈
transformPipleline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
//以观擦者的眼光去
cameraFrame.MoveForward(-30.0f);
//定义一些点，三角形形状。
GLfloat vCoast[9] = {
3,3,0,0,3,0,3,0,0
};
//用点的形式
pointBatch.Begin(GL_POINTS, 3);
pointBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
pointBatch.End();
//通过线的方式
lineBatch.Begin(GL_LINES, 3);
lineBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineBatch.End();
//通过线段方式
lineStripBatch.Begin(GL_LINE_STRIP, 3);
lineStripBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineStripBatch.End();
//通过线环的形式
lineLoopBatch.Begin(GL_LINE_LOOP, 3);
lineLoopBatch.CopyVertexData3f(vCoast);
lineLoopBatch.End();
//通过三角形创建金字塔
GLfloat vPyramid[12][3] = {
-2.0f, 0.0f, -2.0f,
2.0f, 0.0f, -2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
2.0f, 0.0f, -2.0f,
2.0f, 0.0f, 2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
2.0f, 0.0f, 2.0f,
-2.0f, 0.0f, 2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
-2.0f, 0.0f, 2.0f,
-2.0f, 0.0f, -2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f
};
//GL_TRIANGLES 每3个顶点定义一个新的三角形
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 12);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vPyramid);
triangleBatch.End();
//三角形扇形--六边形
GLfloat vPoints[100][3];
int nVerts = 0;
//半径
GLfloat r = 3.0f;
//原点(x,y,z) = (0,0,0);
vPoints[nVerts][0] = 0.0f;
vPoints[nVerts][1] = 0.0f;
vPoints[nVerts][2] = 0.0f;
//M3D_2PI 就是2pi的意思，绘制圆形
for (GLfloat angle = 0; angle < M3D_2PI; angle += M3D_2PI/6.0f) {
//数组下标自增(每自增1次表示一个顶点)
nVerts++;
/*
弧长=半径*角度，这里的角度是弧度制，不是平时的角度制
既然知道cos值，那么角度=arccos，求一个反三角函数
*/
//x点坐标cos(angle) * 半径
vPoints[nVerts][0] = float(cos(angle))*r;
//y点坐标sin(angle) * 半径
vPoints[nVerts][1] = float(sin(angle))*r;
//z点坐标
vPoints[nVerts][2] = -0.5;
}
//结束扇形 前面一共绘制7个顶点（包括圆心）
//添加闭合的终点
nVerts++;
vPoints[nVerts][0] = r;
vPoints[nVerts][1] = 0;
vPoints[nVerts][2] = 0.0f;
//加载
//GL_TRIANGLE_FAN 以一个圆心为中心呈扇形排列，共用相邻顶点的一组三角形
triangleFanBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 8);
triangleFanBatch.CopyVertexData3f(vPoints);
triangleFanBatch.End();
//三角形带，一个小环或圆柱段
// 顶点下标
int iCount = 0;
//半径
GLfloat radius = 3.0f;
//从0度到360度，以0.3弧度为步长
for (GLfloat angle = 0.0f; angle<=(2.0f*M3D_PI); angle+=0.3f) {
//获取圆形的顶点x，y
GLfloat x = radius * sin(angle);
GLfloat y = radius * cos(angle);
//绘制2个三角形
vPoints[iCount][0] = x;
vPoints[iCount][1] = y;
vPoints[iCount][2] = 0.5;
iCount++;
vPoints[iCount][0] = x;
vPoints[iCount][1] = y;
vPoints[iCount][2] = 0.5;
iCount++;
}
//关闭循环
printf("三角形带的顶点数:%d\n",iCount);
//结束循环，在循环位置生成2个三角形
vPoints[iCount][0] = vPoints[0][0];
vPoints[iCount][1] = vPoints[0][1];
vPoints[iCount][2] = -0.5;
iCount++;
vPoints[iCount][0] = vPoints[1][0];
vPoints[iCount][1] = vPoints[1][1];
vPoints[iCount][2] = 0.5;
iCount++;
// GL_TRIANGLE_STRIP 共用一个条带（strip）上的顶点的一组三角形
triangleStripBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, iCount);
triangleStripBatch.CopyVertexData3f(vPoints);
triangleStripBatch.End();
}
此函数主要是渲染图形数据，做一系列数据加载初始化工作：
功能解读：
1、初始化工作
背景颜色
存储着色器管理器初始化
开启深度测试
设置变换管道中模型视图矩阵/投影矩阵
设置观察者视图坐标位置
2、三角形绘制
定义三角形顶点数据
使用三角形批次类，使用点/线/线环方式绘制图形
3、绘制金字塔准备工作
定义金字塔顶点数据
使用三角形批次类，使用GL_TRIANGLES绘制金字塔
4、绘制六角形准备
循环定义顶点数据
使用三角形批次类，使用GL_TRIANGLES_FAN传输数据
5、绘制三角形环准备
循环定义顶点数据
使用三角形批次类，使用GL_TRIANGLES_STRIP。传输数据
RenderScene函数
void DrwaWireFrameBatch(GLBatch *pBatch){
//设置着色器，变换矩阵，背景颜色
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipleline.GetModelViewProjectionMatrix(),vGreen);
pBatch->Draw();
//画黑色边框
glPolygonOffset(-1.0f, -1.0f);//偏移深度，在同一位置要绘制填充和边线，会产生z冲突，所以要偏移
glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
//画反锯齿
glEnable(GL_LINE_SMOOTH);
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
//绘制线框几何黑色版 三种模式，实心，边框，点，可以作用在正面，背面，或者两面
//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为线框模式，实现线框渲染
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
//设置线条宽度
glLineWidth(2.5f);
//绘制边线，黑边
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipleline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);
pBatch->Draw();
// 复原原本的设置
//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为全部填充模式
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
glLineWidth(1.0f);
glDisable(GL_BLEND);
glDisable(GL_LINE_SMOOTH);
}
void RenderScene(){
//清空缓冲区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//压栈
modelViewMatrix.PushMatrix();
M3DMatrix44f mCamera;
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
//矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存在堆栈的顶部。
modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
M3DMatrix44f mObjectFrame;
//只要使用GetMatrix函数就可以获取矩阵堆栈顶部的值，这个函数可以进行2次重载。用来使用GLShaderManager的使用。或者是获取顶部矩阵的顶点副本数据
objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
//矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存在堆栈的顶部。
modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
参数1：平面着色器
参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
--transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix() 获取的
GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值
参数3：颜色值（黑色）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipleline.GetModelViewProjectionMatrix(),vBlack);
switch (nStep) {
case 0:
//设置点的大小
glPointSize(5.0f);
pointBatch.Draw();
glPointSize(1.0f);
break;
case 1:
//设置线宽度
glLineWidth(2.0f);
lineBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 2:
//设置线宽度
glLineWidth(2.0f);
lineStripBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 3:
//设置线宽度
glLineWidth(2.0f);
lineLoopBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 4:
DrwaWireFrameBatch(&triangleBatch);
break;
case 5:
DrwaWireFrameBatch(&triangleStripBatch);
break;
case 6:
DrwaWireFrameBatch(&triangleFanBatch);
break;
}
//还原到以前的模型视图矩阵(单位矩阵)
modelViewMatrix.PopMatrix();
//进行缓冲区交换
glutSwapBuffers();
}
1、此函数主要用于渲染，首先是清空缓冲区数据，将观察者坐标系压栈，将图形环绕坐标系压栈，固定管线渲染点线环等。
2、修改图形属性：判断金字塔/六边形/三角形环时，添加边框，让图形更逼真
3、绘制完毕则还原矩阵
4、交换缓冲区
DrwaWireFrameBatch函数：
1、填充图形内容
2、绘制边框部分
多边形偏移
颜色混合
绘制边框
3、将设置的属性还原
ChangeSize函数
void ChangeSize(int w,int h){
glViewport(0, 0, w, h);
//创建投影矩阵，并将它载入投影矩阵堆栈中
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, floor(w)/floor(h), 1.0f, 500.0f);
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//调用顶部载入单元矩阵
modelViewMatrix.LoadIdentity();
}
创建窗口视图函数，用于显示图像的窗口，在第一次创建或窗口大小发生改变时，会触发此函数。
SpecialKeys函数
void SpecialKeys(int key,int x,int y){
if(key == GLUT_KEY_UP){
//围绕一个指定的x,y,z轴旋转
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);
//重新提交渲染
glutPostRedisplay();
}
上下左右方向键移动图形切换图形坐标，然后重新提交渲染，绘制图形。
KeyPressFunc函数
void KeyPressFunc(unsigned char key,int x,int y){
if(key == 32){
nStep++;
if(nStep>6)
nStep = 0;
}
switch (nStep) {
case 0:
glutSetWindowTitle("GL_POINTS");
break;
case 1:
glutSetWindowTitle("GL_LINES");
break;
case 2:
glutSetWindowTitle("GL_LINE_STRIP");
break;
case 3:
glutSetWindowTitle("GL_LINE_LOOP");
break;
case 4:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLES");
break;
case 5:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLES_STRIP");
break;
case 6:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_FAN");
break;
}
//重新提交渲染
glutPostRedisplay();
}
按下空格时，会不断的切换图形，循环切换7个图形，glutPostRedisplay是用于重新提交渲染的函数，每次切换都是重新绘制图形
main函数
int main(int argc,char* argv[]){
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
//申请一个颜色缓冲区，森度缓冲区，双缓冲区，模版缓冲区
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
//设置window尺寸
glutInitWindowSize(800, 600);
//创建window名称
glutCreateWindow("GL_POINTS");
//注册回调函数
glutReshapeFunc(ChangeSize);
//点击空格，调用函数
glutKeyboardFunc(KeyPressFunc);
//特殊键位函数(上下左右)
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
//显示函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
//判断一下是否能初始化glew库，确保项目能正常使用OpenGL框架
GLenum err = glewInit();
if(GLEW_OK != err){
fprintf(stderr, "GLEW ERROR: %s\n",glewGetErrorString(err));
return 1;
}
//绘制
SetupRC();
//runloop运行循环
glutMainLoop();
return 0;
}
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