007-综合应用--两个球自转和公转

2020-07-18 本文已影响0人清风烈酒2157

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前言

运用OpenGL的基础知识,画一个大球,小球,并且能自转和公转.

效果图:

bed8ebf3dafeda0ca28a2a3d92da5758

初始化工作

创建要使用的相关类

着色管理器

GLShaderManager     shaderManager;          // 着色器管理器

模型矩阵和观察者矩阵

GLMatrixStack       modelViewMatrix;        // 模型视图矩阵堆栈
GLMatrixStack       projectionMatrix;       // 投影矩阵堆栈

视景体用来创建投影矩阵

GLFrustum           viewFrustum;            // 视景体

几何图形变换管道，用来获取MVP获取其他类型矩阵

GLGeometryTransform transformPipeline;      // 几何图形变换管道

提交图形的批次类

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

角色帧

cameraFrame 视图变换使用,可以修改观察者的位置
objectFrame 模型变换使用，修改物体的位置，相对于观察者的位置

//角色帧 照相机角色帧
GLFrame   cameraFrame; //观察者 视图变换使用
GLFrame   objectFrame; //

7.添加附加随机球

#define NUM_SPHERES 50
GLFrame spheres[NUM_SPHERES];

main函数

gltSetWorkingDirectory(argv[0]);

初始化设置渲染类型和视口，窗口名称

    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(800,600);
    glutCreateWindow("OpenGL SphereWorld");

注册回调函数

    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    glutSpecialFunc(SpeacialKeys);

判断GLEW初始化是否成功

 GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }

6.SetupRC

SetupRC();

加到runloop中

    glutMainLoop();

开始绘制

工作流程原理图：

image.png

步骤

先画地板
大球
小球
大球小球公转自转
大球小球公转自转、移动

准备数据

使用批次类构建图形顶点数

初始化着色管理器屏幕颜开启深度测试
提交地板的点数据
提交大球数据
提交小球数据
创建随机摆放的小球

void SetupRC()
{
     //1. 初始化
    glClearColor(0, 0, 0, 1);
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
   
    //2. 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();
    
    //大球数据 
    gltMakeSphere(torusBatch, 0.4f, 40, 80);
    
     //绘制小球;
    gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 13, 26);
    
    
    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);
    }
 }

ChangeSize

设置显示的视口大小
创建一个投影矩阵
将模型矩阵压入一个单元矩阵
投影矩阵和视图矩阵管理管线

    //1. 设置视口
    glViewport(0, 0, nWidth, nHeight);

    //2. 创建投影矩阵
    viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(nWidth)/float(nHeight), 1.0f, 100.0f);
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    
    //3. 变换管道设置2个矩阵堆栈(管理)
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);

RenderScene

每次绘制之前要清屏
设置地板球体的颜色
绘制地板
绘制大球和大球动画
绘制小球
单个小球绕大球旋转

void RenderScene(void)
{
   //清屏 
   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
   
   //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};
   
   
   
   
   //2. 动画 绕y轴的度数
   static CStopWatch rotTimer;
   float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds()*60.0f;
   
   
   //观察者矩阵  作用于全局 
   modelViewMatrix.PushMatrix();
   M3DMatrix44f mCamera;
   cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
   modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera);
  
   
   //4.地面绘制;
      shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPi    peline.GetModelViewProjectionMatrix(),vFloorColor);
   floorBatch.Draw();
   
   
   //5. 设置点光源位置
   M3DVector4f vLightPos = {0,10,5,1};
   
   //6. 使得整个大球往里平移3.0
   modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);
   
   /******分开平移一次 下面的旋转是多次*******/
   
   //7. 大球
   modelViewMatrix.PushMatrix();
   modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0, 1, 0);
 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF,transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vTorusColor);
   torusBatch.Draw();
   modelViewMatrix.PopMatrix();
   
   
   //8. 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,vSpereColor);
       sphereBatch.Draw();
       modelViewMatrix.PopMatrix();
       
   }
   
   
   //9.让一个小球围着大球公转;
   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,vSpereColor);
   sphereBatch.Draw();
   modelViewMatrix.PopMatrix();
   
   
   
   
   modelViewMatrix.PopMatrix();
   glutSwapBuffers();
   glutPostRedisplay();
   
   
}

注意点:

压栈出栈一定要成对出现，OpenGL里面模型视图矩阵是全局的，PushMatrix的作用是把当前的栈顶拷贝一份复制在栈顶上，利用这个新的栈顶记录新的变化，绘制新的变化，绘制完毕，PopMatrix是把这个新的栈顶删除掉，栈顶变为记录这次变化之前的栈顶，也就是说通过push和pop达到了既绘制了当前的变化，又没有影响到之前的栈顶状态

绘制Object的变化，不影响全局的模型视图矩阵
modelViewMatrix.PushMatrix();
模型视图矩阵变化A
模型视图矩阵变化B
模型视图矩阵变化C
Object.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();

SpeacialKeys

注册特殊键回调函数
cameraFrame修改观察者的位置


void SpeacialKeys(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) {
        //MoveForward 平移
        cameraFrame.MoveForward(linear);
    }
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        cameraFrame.MoveForward(-linear);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        //RotateWorld 旋转
        cameraFrame.RotateWorld(angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        cameraFrame.RotateWorld(-angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    }
    

}

压栈入栈流程提取


    // PushMatrix->1
    // cameraFrame是摄像机矩阵，被模型视图矩阵modelViewMatrix作用，第一个PushMatrix前面影响全局
   modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera);

    // 模型视图矩阵发生变化2，作用在后续所有需要绘制的物体上面
     modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);
    
    // PushMatrix->2
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    //9.大球自转
    // 这个模型视图矩阵的变化在PushMatrix->2和PopMatrix->2之间，只对torusBatch的绘制起作用，大球的变化
    modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    // 大球绘制完毕PopMatrix->2
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    //12.画小球
    for (int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) {
        // PushMatrix->3 绘制若干小球
        modelViewMatrix.PushMatrix();
        // 是作用在若干小球上的模型视图矩阵modelViewMatrix的变化
        modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[i]);
        // PopMatrix->3 若干小球绘制完毕
        modelViewMatrix.PopMatrix();
    }

    // PushMatrix->4 绘制围绕大球公转的一个小球
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    // 公转小球的变化只作用在自身上
    modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f);
    // PopMatrix->4 绘制完毕
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    // PopMatrix->1 全部结束PopMatrix
   modelViewMatrix.PopMatrix();

Demo

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