OpenGL(二) 使用OpenGL画一个正方形，并且控制其移动

2020-07-06 本文已影响0人探索者的旅途

上篇文章介绍了与OpenGL相关的一些常用的名词，这篇文章，我们就开始正式上手了，用OpenGL画一个正方形，并且可以通过键盘的方向键，控制这个正方形的移动。

一、OpenGL环境搭建

新建macOS项目

image.png
下载相关资源，然后解压缩

image.png
解压缩后，里面有两个文件，include和libGLTools.a，把这两个文件拖进刚刚新建好的项目中

image.png
添加系统库OpenGl.framework、GLUT.framework

image.png
在Build Setting选项卡里面，添加include文件夹的路径

image.png
删除AppDelegate.h、AppDelegate.m、main.m、ViewController.h、ViewController.m，并新建一个main.cpp文件(文件名一定要为main)

image.png
image.png
在main.cpp文件里面添加如下代码

#include <stdio.h>
#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include <GLUT/GLUT.h>

int main(int argc,char* argv[]) {
    return 0;
}

command + B，编译一下，如果不报错，说明OpenGL的环境搭建已经成功，🎉🎉🎉

二、画一个正方形

示例代码:

#include "GLTools.h"
#include <GLUT/GLUT.h>
#include "GLShaderManager.h"

// 着色管理器
GLShaderManager shaderManager;
// 批次容器
GLBatch squareBatch;

// 正方形边长
GLfloat squareWidth = 0.1f;

// 初始正方形的4个点的坐标
GLfloat vVerts[] = {
        -squareWidth, -squareWidth, 0.0f,
        squareWidth,  -squareWidth, 0.0f,
        squareWidth,  squareWidth,  0.0f,
        -squareWidth, squareWidth,  0.0f
};

void changeSize(int w, int h) {
    glViewport(0, 0, w, h);
}

void renderScene() {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    GLfloat vRedColor[] = {1.0, 0.0, 0.0, 1.0};
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vRedColor);
    squareBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}

void setupRC() {
    glClearColor(0.98, 0.4, 0.7, 1.0);
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    squareBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    squareBatch.End();
}

int main(int argc,char* argv[]) {
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);
    
    glutInitWindowSize(500, 500);
    
    glutCreateWindow("正方形移动");
    glutReshapeFunc(changeSize);
    glutDisplayFunc(renderScene);

    GLenum status = glewInit();
    if (status != GLEW_OK) {
        return 1;
    }
    setupRC();
    glutMainLoop();
    return 0;
}

主要函数说明

函数	触发时机	处理业务
`void changeSize(int w, int h)`	1、新建窗口的时候 2、改变窗口大小的时候	设置OpenGL视口
`void renderScene()`	系统自动调用	1、清除缓冲区 2、使用存储着色器 3、绘制图形
`void setupRC()`	手动调用	1、设置窗口颜色 2、初始化固定着色器 3、设置图形定点数据 4、利用`GLBatch`批次类，将数据传递到着色器
`int main(int argc,char* argv[])`	程序入口	1、绘制的准备工作，例如初始化缓冲区，设置窗口大小、注册自定义函数回调等 2、启动运行循环，类型RunLoop

具体流程

图片来自于网络
最终显示效果

image.png

三、通过键盘方向键控制正方形移动

示例.gif

有两种方式控制正方形的移动
1、坐标更新的方式
2、矩阵方式
在OpenGL坐标系中，窗口大小为-1到1，我们选取左上角的点（由于z轴为0，因此在图上没有画出来）

image.png

坐标更新的方式

我们需要在上面的示例代码里面加上一个自定义控制函数。注意：注意我们选取的是左上角那个点

void specialKeys(int key, int x, int y) {
    // 步长
    GLfloat stepSize = 0.025;
    
    // 取出其中一个点(左上角的那个点)
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[10];
    
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        // 上
        blockY += stepSize;
    }
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        // 左
        blockX -= stepSize;
    }
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        // 下
        blockY -= stepSize;
    }
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        // 右
        blockX += stepSize;
    }
    
    // 碰撞检测
    // 上边
    if (blockY > 1.0) {
        blockY = 1.0;
    }
    // 左边
    if (blockX < -1.0) {
        blockX = -1.0;
    }
    // 下边
    if (blockY < -(1.0 - squareWidth * 2)) {
        blockY = -(1.0 - squareWidth * 2);
    }
    // 右边
    if (blockX > 1.0 - squareWidth * 2) {
        blockX = 1.0 - squareWidth * 2;
    }
    
    // 第三象限
    vVerts[0] = blockX;
    vVerts[1] = blockY - squareWidth * 2;
    vVerts[2] = 0;
    
    // 第四象限
    vVerts[3] = blockX + squareWidth * 2;
    vVerts[4] = blockY - squareWidth * 2;
    vVerts[5] = 0;
    
    // 第一象限
    vVerts[6] = blockX + squareWidth * 2;
    vVerts[7] = blockY;
    vVerts[8] = 0;
    
    // 第二象限
    vVerts[9] = blockX;
    vVerts[10] = blockY;
    vVerts[11] = 0;
    
    // 更新
    squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    
    glutPostRedisplay();
    
}

int main(int argc,char* argv[]) {
    .
    .
    .
    // 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。
    GLenum status = glewInit();
    
    const GLubyte *description = glewGetErrorString(status);
    printf("初始化状态: %s\n", description);
    if (status != GLEW_OK) {
        return 1;
    }
    
    // 设置渲染环境
    setupRC();
    
    glutMainLoop();
    
    return 0;
}

主要流程:
1、定义一个步长
2、选取一个顶点（这儿选取的是左上角）
3、根据键位方向，更新x,y,z
4、边缘碰撞检测
5、重新渲染

矩阵的方式

我们需要修改下renderScene和specialKeys的代码

// 记录移动图形时，在x轴上平移的距离
GLfloat xPos = 0.0f;
// //记录移动图形时，在y轴上平移的距离
GLfloat yPos = 0.0f;

void specialKeys(int key, int x, int y) {
    // 步长
    GLfloat stepSize = 0.025;
    // 以正方形中心点为基准，中心点移动
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        // 上
        yPos += stepSize;
    }
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        // 左
        xPos -= stepSize;
    }
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        // 下
        yPos -= stepSize;
    }
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        // 右
        xPos += stepSize;
    }
    // 碰撞检测
    if (xPos < -1.0 + squareWidth) {
        xPos = -1.0 + squareWidth;
    }
    if (xPos > 1.0 - squareWidth) {
        xPos = 1.0 - squareWidth;
    }
    if (yPos < -1.0 + squareWidth) {
        yPos = -1.0 + squareWidth;
    }
    if (yPos > 1.0 - squareWidth) {
        yPos = 1.0 - squareWidth;
    }
    glutPostRedisplay();
}

void renderScene() {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    // 设置正方形的颜色
    GLfloat vRedColor[] = {1.0, 0.0, 0.0, 1.0};

    M3DMatrix44f mTransfromMatrix;    
    // 平移
    m3dTranslationMatrix44(mTransfromMatrix, xPos, yPos, 0.0);
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mTransfromMatrix, vRedColor);

    squareBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}

主要流程:
1、定义步长及两个全局变量（相对于x轴和y轴的平移距离）
2、根据移动方向，计算移动距离（以正方形中心点为基准进行移动）
3、边缘碰撞处理
4、手动触发重新渲染

OpenGL(二) 使用OpenGL画一个正方形，并且控制其移动

一、OpenGL环境搭建

二、画一个正方形

三、通过键盘方向键控制正方形移动

坐标更新的方式

矩阵的方式

完整Demo链接: Demo

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