案例 03：金字塔、六边形、圆环的绘制

OpenGL + OpenGL ES +Metal 系列文章汇总

该案例主要是对常见的图元连接方式的运用，常见的基本图元连接方式见此链接

最终实现的效果如图所示：

最终效果

如图所示，整体的绘制流程如下

整体流程

• main函数：程序入口
• ChangeSize函数：主要是设置视口及投影方式
• SetupRC函数：图形数据配置，主要是顶点数据及图元连接方式
• RenderScene函数：主要用于图形的绘制，可以系统触发，也可以开发者手动触发
• SpecialKeys函数：对特殊键位的回调处理
• KeyPressFunc：针对空格键的回调处理
• DrawWireFrameBatch：用于立体图形的填充及边框绘制

主要对其中三个函数进行一些说明

ChangeSize函数

在之前的demo中，changeSize主要是用来设置视口大小以及当视口发生变化时调用的，而本案例中立体图形的绘制需要使用投影矩阵，因此需要在该函数中设置投影矩阵
主要涉及以下几个步骤

• 设置图形投影的方式：因为是立体图形，所以选择透视投影

//参数1：垂直方向上的视场角度
//参数2：视口纵横比 = w/h
//参数3：近裁剪面距离
//参数4：远裁剪面距离
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 500.0f);

• 通过设置的投影方式获得投影矩阵，并将其存入投影矩阵中

projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());

• 初始化模型视图矩阵堆栈，压入一个单元矩阵

modelViewMatrix.LoadIdentity();

SetupRC函数

从流程图上可以看出，除了基本的背景色设置，存储着色器初始化以及顶点数据的创建及传输外，还需要对阵矩阵及观察者做一下设置

• 将模型视图矩阵和投影矩阵放到变换管道中，变换管道的作用是能帮助快速进行矩阵相乘，在RenderScene函数中可以直接通过变换管道的Get方法得到相应的矩阵

transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);

其中，变换管道通过get可获得的矩阵有4种

方法	说明
GetProjectionMatrix()	投影矩阵
GetNormalMatrix()	法线矩阵
GetModelViewMatrix()	模型视图矩阵，简称mv
GetModelViewProjectionMatrix()	模型视图投影矩阵，简称mvp

• 设置观察者位置

cameraFrame.MoveForward(-15.0f);

观察者位置的设置有三种

方法	说明
void MoveForward(float fDelta)	向外移动的像素点，修改z
void MoveUp(float fDelta)	向上移动的像素点，修改y
void MoveRight(float fDelta)	向右移动的像素点，修改x

RenderScene函数

其流程如下所示，主要是立体图形的渲染过程

渲染流程

从流程图中可以看出，这个过程是将物体坐标转换为裁剪坐标，然后经过OpenGL的处理，转换为NDC，并显示到屏幕上的一个过程。在此过程中栈的变化如下所示

栈中变化过程

• ChangeSize函数中向栈中初始化了一个单元矩阵
• RenderScene函数中再次向栈中压入一个单元矩阵：主要是为了图形绘制完成后，矩阵的复原，所以此时栈中有两个单元矩阵

modelViewMatrix.PushMatrix();

• 将cameraFrame构建为 观察者矩阵，将栈顶单元矩阵取出，与观察者矩阵相乘，得到新的观察者矩阵，再将其入栈

    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);

• 将objectFrame构建为 物体矩阵，取出栈顶的观察者矩阵，与物体矩阵相乘，得到模型视图矩阵，并将其入栈
• 然后利用固定管线渲染图形，在图像渲染完成后，将栈中模型视图矩阵pop，恢复其初始状态。

具体代码见Github 04_OpenGL点/线...

最后，附一个圆形中顶点坐标（x，y）的求解图示

圆中顶点坐标的求解

补充：
图形中关于边框的绘制的详解见案例03 补充：金字塔等图形边框的绘制