十五 OpenGL 案例分析（公转/自转）

显示效果

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实现流程

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重要函数功能分析

• 重塑函数 changeSize

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• 显示函数 RenderScene

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• 功能按键函数 SpecialKeys

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源码分析

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

#include <math.h>
#include <stdio.h>

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




//定义一个，着色管理器
GLShaderManager shaderManager;//着色器管理器
GLMatrixStack modelViewMatrix;//模型视图矩阵堆栈
GLMatrixStack projectionMatrix;//投影矩阵堆栈
GLFrustum viewFrustum; //视景体:设置和获取投影矩阵
GLGeometryTransform transformPipeline;// 几何图形变换管道


//简单的批次容器，是GLTools的一个简单的容器类。
GLBatch floorBatch;
GLTriangleBatch torusBatch;
GLTriangleBatch sphereBatch;

#define NUM_SPHERE 50
GLFrame sphere[NUM_SPHERE]; //GLFrame ->#include "GLFrustum.h"

    //角色帧 照相机角色帧
GLFrame   cameraFrame;
GLFrame  objectFrame; //物体角色帧

/*
 在窗口大小改变时，接收新的宽度&高度。
 */
void changeSize(int w,int h)
{
    if(h ==0){
        h = 1;
    }
    /*
      设置视口
     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);

    //投影矩阵
    viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0, 100.0f);
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());

    //初始化变换管道
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
    
}

void RenderScene(void)
{


    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

        //1. 颜色(地板,大球颜色,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 vSpereColor[] = {0.0f,0.0f,1.0f,1.0f};
    static GLfloat vBigSpereColor[] = {0.0f,0.6f,1.0f,0.8f};

    //设置点光源位置
    M3DVector4f vLightPos = {0,10,5,1};

    //动画
    static CStopWatch rotTimer;
    float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds()*60.0f;

    //单元矩阵
    modelViewMatrix.PopMatrix();


    //观察者角色帧矩阵入栈
    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera);

    //绘制地板
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vFloorColor);
    floorBatch.Draw();

    //平移模型视图矩阵,往里平移3个单位
    modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);

    //绘制大球 及自转
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0, 1.0, 0);
    //点光源着色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vTorusColor);
    torusBatch.Draw();
    modelViewMatrix.PopMatrix();

    //绘制小球
    for(int i = 0 ; i < NUM_SPHERE; i++){
        modelViewMatrix.PushMatrix();
        modelViewMatrix.MultMatrix(sphere[i]);
        shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vSpereColor);
        sphereBatch.Draw();
        modelViewMatrix.PopMatrix();
    }

    //小球围着大球公转;
    modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0, 1, 0);
    modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f);
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF,transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vBigSpereColor);
    sphereBatch.Draw();

    modelViewMatrix.PopMatrix();
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    glutSwapBuffers();
    glutPostRedisplay();

    
}

void setupRC()
{
    //设置清屏颜色（背景颜色）
   glClearColor(0, 0, 0, 1);
    
    
    //没有着色器，在OpenGL 核心框架中是无法进行任何渲染的。初始化一个渲染管理器。
    shaderManager.InitializeStockShaders();

    //开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

//    地板数据
    
    floorBatch.Begin(GL_LINES, 324); //[-20,20]以0.5的步进,横向和纵向每个方向81条线段,每条线段连个顶点 ;所有定点数是81*2*2=324
    for(GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x+= 0.5) {
        //平行于x轴的线段
        floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f);
        floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f);

        //平行于z轴的线段
        floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x);
        floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x);
    }
    floorBatch.End();


        //设置一个球体(基于gltools模型)
    gltMakeSphere(torusBatch, 0.4f, 40, 80);

        //绘制小球;
    gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 20, 40);

    //随机放置小球
    for(int i = 0; i < NUM_SPHERE;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);

            //对spheres数组中的每一个顶点，设置顶点数据
        sphere[i].SetOrigin(x,0.0,z);
    }
    
}

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    float linner  = 0.2f;
    float arg = float(m3dDegToRad(5.0)); //#include "math3d.h"
    if(key == GLUT_KEY_UP){
        cameraFrame.MoveForward(linner);
    }
    if(key == GLUT_KEY_DOWN){
        cameraFrame.MoveForward(-linner);
    }
    if(key == GLUT_KEY_LEFT){
        cameraFrame.RotateLocal(arg, 0, 1.0, 0);
    }
    if(key == GLUT_KEY_RIGHT){
        cameraFrame.RotateLocal(-arg, 0, 1.0, 0);
    }
}

int main(int argc,char *argv[])
{

    //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);
    

   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);
    //注册功能按键函数
    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;
    
}