OpenGL渲染正方形，并实现移动

丸疯
179 阅读7分钟

实现如下效果

方块及移动.gif

配置OpenGL需要的环境

可以参考OpenGL环境配置

搭建项目的基本框架

  • 引入工具类
/*
 包含了大部分GLTool中类似C语言的独立函数
 */
#include "GLTools.h"
/*
 移入了GLTool着色管理器(shaderMananger)类。
 没有着色管理器，我们就不能再OpenGL(核心框架)进行着色。
 着色管理器不仅允许我们创建并管理着色器，还提供”存储着色器“。
 */
#include "GLShaderManager.h"
/*
 在Mac 系统下，`#include<glut/glut.h>`
 在Windows 和 Linux上，我们使⽤用freeglut的静
 态库版本并且需要添加⼀一个宏
 */
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
  • 定义帮助类
 //定义⼀一个，着⾊色管理理器器
GLShaderManager shaderManager;
  //简单的批次容器器，是GLTools的⼀一个简单的容器器类。
GLBatch triangleBatch;
  • 构建基本函数
/*
 自定义函数，通过glutReshaperFunc(函数名)注册为重塑函数，当屏幕大小发生变化、第一次创建窗口，会调用改函数来调整窗口和视口的大小。
 */
void ChangeSize(int w,int h){
    
}

/*
 自定义函数，需要渲染图形的相关配置在这里完成(顶点数据，颜色数据)
 */
void SetupRC(){
   
}

/*
 自定义函数。通过glutDisplayFunc(函数名)注册为显示渲染函数。当屏幕发生变化/或开发者主动渲染会调用此函数
 */
void RenderScene(void){
    
}

/*
 //自定义函数。特殊键位响应 函数.(当⽤用户使⽤用特殊键位则会调⽤用该函数)
 */
void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    
}
/*
 主函数：程序入口。
 OpenGL是面向过程编程
 */
int main(int argc,char* argv[]){
    
}
  • 基本工作准备完毕，现在开始准备顶点数据
// 定一个长度
GLfloat blockSize = 0.1f;
// 用这个长度创建一个中心在坐标原点的矩形
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, blockSize, 0.0f,
    -blockSize, blockSize, 0.0
};

想象中图片的样子

  • 在主函数里完成准备工作
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
    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_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
    
    //GLUT窗口大小，标题窗口
    glutInitWindowSize(800,600);
    glutCreateWindow("Triangle");
    
    //注册回调函数
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    
    //驱动程序的初始化中没有出现任何问题。
    GLenum err = glewInit();
    if(GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr,"glew error:%s\n",glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    //调用SetupRC，设置数据
    SetupRC();
    //类似iOS runloop
    glutMainLoop();
    return 0;
}
  • 方块的代码实现
/*
 自定义函数，需要渲染图形的相关配置在这里完成(顶点数据，颜色数据)
 */
void SetupRC(){
    //设置清屏颜色（背景颜色）
    glClearColor(0.9f, 0.9f, 0.9f, 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();
   
    //修改为GL_TRIANGLE_FAN ，4个顶点
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);

    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    triangleBatch.End();
}

/*
 自定义函数。通过glutDisplayFunc(函数名)注册为显示渲染函数。当屏幕发生变化/或开发者主动渲染会调用此函数
 */
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[] = {1.0,0.0,0.0,1.0f};
    
    //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
    shaderManager.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();
}
  • 移动方块在我们的自定义函数void SpecialKeys(int key, int x, int y)中完成
  1. 最易于理解的方式

因为我们可以通过任意一个顶点来推出我们其余的四个顶点，所以我们只需要记录一个点的变化，然后再来推出其它3个点在变化后的位置，就会得到一个全新的顶点数组，再进行重新渲染就会得到移动之后的方块

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    // 设置每一步移动的距离
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    
    /*
     因为我们可以通过任意一个顶点来推出我们其余的四个顶点，所以我们只需要记录一个点的变化，然后再来推出其它3个点在变化后的位置，就会得到一个全新的点，再进行重新渲染就会得到移动之后的方块
     */
    
    //取D点的x,y
    GLfloat blockX = vVerts[9];
    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);
    
    // 推出点A，B，C
    vVerts[0] = blockX;
    vVerts[1] = blockY - blockSize*2;
    printf("A移动后在坐标系的位置：(%f,%f)\n",vVerts[0],vVerts[1]);
    
    vVerts[3] = blockX + blockSize*2;
    vVerts[4] = blockY - blockSize*2;
    printf("B移动后在坐标系的位置：(%f,%f)\n",vVerts[3],vVerts[4]);
    
    vVerts[6] = blockX + blockSize*2;
    vVerts[7] = blockY;
    printf("C移动后在坐标系的位置：(%f,%f)\n",vVerts[6],vVerts[7]);
    
    vVerts[9] = blockX;
    vVerts[10] = blockY;
    printf("D移动后在坐标系的位置：(%f,%f)\n",vVerts[9],vVerts[10]);
    
    // 将顶点数组通过GLBatch帮助类将顶点传输到存储着⾊色器器中
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    
    //手动触发渲染函数
    glutPostRedisplay();
}
  1. 上述方法存在局限性，当我们的顶点数据很很多很多，这样通过对应的关系一一推出其余顶点就会显得很困难，这时我们可以借助矩阵来完成顶点数组的变换。

定义一个向量，来记录坐标的变换

// 在x轴的移动距离
GLfloat xPos = 0.0f;
// 在y轴上的移动距离
GLfloat yPos = 0.0;

在自定义函数void SpecialKeys(int key, int x, int y)做出如下变化

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    // 设置每一步移动的距离
    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;
    }
    
    //手动触发渲染函数
    glutPostRedisplay();
}

渲染函数void RenderScene(void)

首先定义一个矩阵

    // 定义一个矩阵
    M3DMatrix44f mTransfromMatrix;

使用平移矩阵函数，得到平移变换后的矩阵 mTransfromMatrix变换后得到的矩阵，xPos，yPos，0.0f，变换向量

    //平移矩阵
    m3dTranslationMatrix44(mTransfromMatrix, xPos, yPos, 0.0f);

使用平面着色器对变换后的矩阵进行渲染

    //平面着色器(固定着色器)
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mTransfromMatrix, vRed);

以上就是实现方块及移动的思路 源码地址

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