OpenGL-绘制正方形并键位控制移动setupRC(): ⾃定义函数,设置你需要渲染的图形的相关顶点数据/颜⾊数据等数

绘制正方形并键位控制移动效果图如下：

今天使用 OpenGL 实现一个小案例，主要包括一下两部分：

OpenGL 绘制正方形
特殊键位控制移动

一、OpenGL 绘制正方形

结合这个小 demo 分析一下正方形是如何渲染到窗口上的

main()函数，程序⼊⼝，做了一下几件事情：

初始化GLUT库和双缓冲窗口
设置窗口大小和标题
注册回调函数（窗口大小改变函数、渲染函数）
setupRC() 函数，设置渲染环境
GLUT 内部运行本地消息循环

int main(int argc,char *argv[]) {
    //设置当前工作目录，针对MAC OS X
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    //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);
    /*
    初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
    双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区
    */
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|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);
     //注册特殊函数
    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 (status != GLEW_OK) {
        printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
        return 1;
    }    //设置我们的渲染环境
    setupRC(); 
    glutMainLoop();
    return  0;
}

setupRC(): ⾃定义函数,设置你需要渲染的图形的相关顶点数据/颜⾊数据等数据装备⼯作。触发条件:⼿动main函数触发

处理业务:

设置窗⼝背景颜⾊
初始化存储着⾊器shaderManager

设置图形顶点数据

//定义顶点到原心距离，正方形边长 = blockSize * 2
GLfloat blockSize = 0.1f;//正方形四个点的坐标
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, blockSize, 0.0f,
    -blockSize, blockSize, 0.0f,
};

利⽤GLBatch 正方形批次类,将数据传递到着⾊器

void setupRC (){
    //设置清屏颜色（背景颜色）
    glClearColor(0, 0, 1, 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。
    shareManager.InitializeStockShaders();
    
    //修改setupRC函数中图元的连接方式，修改为GL_TRIANGLE_FAN ，4个顶点
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    triangleBatch.End();
    
}

changeSize(): 首次加载或者窗口大小发生改变时，会触发该回调，其内部内部会触发重绘操作；

changeSize 触发条件:

新建窗⼝
窗⼝尺⼨发⽣调整

处理业务:

设置OpenGL 视⼝
设置OpenGL 投影⽅式等

void changeSize(int w, int h) {
    /*
     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);
    
}

RenderScene()：当屏幕发⽣变化/或者开发者主动渲染会调⽤此函数,⽤来实现数据->渲染过程。

RenderScene 触发条件:

系统⾃动触发
开发者⼿动调⽤函数触发.

处理业务:

清理缓存区(颜⾊,深度,模板缓存区等)
使⽤存储着⾊器
绘制图形

void RenderScene(void) {
    //1.清除一个或者一组特定的缓存区
    /*
     缓冲区是一块存在图像信息的储存空间，红色、绿色、蓝色和alpha分量通常一起分量通常一起作为颜色缓存区或像素缓存区引用。
     OpenGL 中不止一种缓冲区（颜色缓存区、深度缓存区和模板缓存区）
      清除缓存区对数值进行预置
     参数：指定将要清除的缓存的
     GL_COLOR_BUFFER_BIT :指示当前激活的用来进行颜色写入缓冲区
     GL_DEPTH_BUFFER_BIT :指示深度缓存区
     GL_STENCIL_BUFFER_BIT:指示模板缓冲区
     */
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    //2.设置一组浮点数来表示红色
    GLfloat vRed[] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
    
    //传递到存储着色器，即GLT_SHADER_IDENTITY着色器，这个着色器只是使用指定颜色以默认笛卡尔坐标第在屏幕上渲染几何图形
    shareManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vRed);
    
    //提交着色器
    triangleBatch.Draw();
    
    //在开始的设置openGL 窗口的时候，我们指定要一个双缓冲区的渲染环境。这就意味着将在后台缓冲区进行渲染，渲染结束后交换给前台。这种方式可以防止观察者看到可能伴随着动画帧与动画帧之间的闪烁的渲染过程。缓冲区交换平台将以平台特定的方式进行。
    //将后台缓冲区进行渲染，然后结束后交换给前台
    glutSwapBuffers();
}

问题: 为什么Demo里坐标描述是正方形可是显示却不是正方形?

答案:
因为标准NDC坐标系显示到屏幕上要与窗口是映射关系.
你映射的窗口是(600,800)所以不是正方形.
将你映射的窗口大小改成(600,600).即可

二、特殊键位控制移动

SpecialKeys():在main()中注册的对键盘按钮点击后的监听回调，主要捕获上,下,左,右键，并响应一些事件，该回调会返回一个int 类型的key,来判断我们点击了键盘上的哪个键，监听这个方法是为了实现上面 gif图的效果。

该效果的实现有两种方式

坐标更新方式
矩阵方式

坐标更新方式：

void SpecialKeys(int key, int x, int y) {
    GLfloat stepSize = 0.025f;
      
      GLfloat blockX = vVerts[0];
      GLfloat blockY = vVerts[10];
      
      printf("v[0] = %f\n",blockX);
      printf("v[10] = %f\n",blockY);
      
      
      if (key == GLUT_KEY_UP) {
          
          blockY += stepSize;
      }
      
      if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
          
          blockY -= stepSize;
      }
      
      if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
          blockX -= stepSize;
      }
      
      if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
          blockX += stepSize;
      }

      //触碰到边界（4个边界）的处理
      
      //当正方形移动超过最左边的时候
      if (blockX < -1.0f) {
          blockX = -1.0f;
      }
      
      //当正方形移动到最右边时
      //1.0 - blockSize * 2 = 总边长 - 正方形的边长 = 最左边点的位置
      if (blockX > (1.0 - blockSize * 2)) {
          blockX = 1.0f - blockSize * 2;
      }
      
      //当正方形移动到最下面时
      //-1.0 - blockSize * 2 = Y（负轴边界） - 正方形边长 = 最下面点的位置
      if (blockY < -1.0f + blockSize * 2 ) {
          
          blockY = -1.0f + blockSize * 2;
      }
      
      //当正方形移动到最上面时
      if (blockY > 1.0f) {
          
          blockY = 1.0f;
          
      }

      printf("blockX = %f\n",blockX);
      printf("blockY = %f\n",blockY);
      
      // Recalculate vertex positions
      vVerts[0] = blockX;
      vVerts[1] = blockY - blockSize*2;
      printf("(%f,%f)\n",vVerts[0],vVerts[1]);
      
      vVerts[3] = blockX + blockSize*2;
      vVerts[4] = blockY - blockSize*2;
      printf("(%f,%f)\n",vVerts[3],vVerts[4]);
      
      vVerts[6] = blockX + blockSize*2;
      vVerts[7] = blockY;
      printf("(%f,%f)\n",vVerts[6],vVerts[7]);
      
      vVerts[9] = blockX;
      vVerts[10] = blockY;
      printf("(%f,%f)\n",vVerts[9],vVerts[10]);
      
      triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
      
      glutPostRedisplay();
}

矩阵方式：

定义两个全局变量（相对于x轴和y轴的平移距离）

GLfloat xPos = 0.0f;
GLfloat yPos = 0.0f;

键位控制移动

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    
   
    
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        
        yPos += stepSize;
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        yPos -= stepSize;
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        xPos -= stepSize;
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        xPos += stepSize;
    }
    
    //碰撞检测
    if (xPos < (-1.0f + blockSize)) {
        
        xPos = -1.0f + blockSize;
    }
    
    if (xPos > (1.0f - blockSize)) {
        xPos = 1.0f - blockSize;
    }
    
    if (yPos < (-1.0f + blockSize)) {
        yPos = -1.0f + blockSize;
    }
    
    if (yPos > (1.0f - blockSize)) {
        yPos = 1.0f - blockSize;
    }
    
    glutPostRedisplay();
    
}

重新渲染

//开始渲染
void RenderScene(void)

{
    //1.清除一个或者一组特定的缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    //1.设置颜色RGBA
    GLfloat vRed[] = {1.0f, 0.5f, 0.0f, 1.0f};
    
    
    //定义矩阵
    M3DMatrix44f mTransformMatrix;
    
    //平移矩阵
    m3dTranslationMatrix44(mTransformMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    
    //当单元着色器不够用时，使用平面着色器
    //参数1：存储着色器类型
    //参数2：使用什么矩阵变换
    //参数3：颜色
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mTransformMatrix, vRed);
    
    //提交着色器
    triangleBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}

整体流程图：

待更新

附：Github完整Demo

03-OpenGL-绘制正方形键盘控制移动（坐标更新）

04-OpenGL-绘制正方形键盘控制(矩阵)