最终效果预览
包含以下几个元素：
- 绿线网格地板
- 远处有若干个静止的小蓝球
- 一个固定的大红球
- 一个围绕着红球公转的蓝球 另外还可以通过点击上下左右按键移动观察者。
导入的头文件
#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include "StopWatch.h"
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
预先声明的变量
GLShaderManager shaderManager; // 着色器管理器
GLMatrixStack modelViewMatrix; // 模型视图矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix; // 投影矩阵
GLFrustum viewFrustum; // 视景体
GLGeometryTransform transformPipeline; // 几何图形变换管道
GLTriangleBatch torusBatch; //大球
GLTriangleBatch sphereBatch; //小球
GLBatch floorBatch; //地板
//角色帧 照相机角色帧
GLFrame cameraFrame;
// 添加附加随机球
#define NUM_SPHERES 50
GLFrame spheres[NUM_SPHERES];
main函数
int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
// 初始化GLUT库,这个函数只是传输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
--GLUT_DOUBLE`：双缓存窗口，是指绘图命令实际上是离屏缓存区执行的，然后迅速转换成窗口视图，这种方式，经常用来生成动画效果；
--GLUT_DEPTH`：标志将一个深度缓存区分配为显示的一部分，因此我们能够执行深度测试；
--GLUT_STENCIL`：确保我们也会有一个可用的模板缓存区。
*/
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
// GLUT窗口大小、窗口标题
glutInitWindowSize(800,600);
glutCreateWindow("OpenGL SphereWorld");
// 注册重塑函数
glutReshapeFunc(ChangeSize);
// 注册显示函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
// 注册特殊键位函数
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 err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
// 设置渲染环境
SetupRC();
// 类似于iOS runloop运行循环
glutMainLoop();
return 0;
}
SetupRC函数
void SetupRC()
{
//1.初始化
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
shaderManager.InitializeStockShaders();
//2.开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//3.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();
//4.设置红球模型
gltMakeSphere(torusBatch, 0.4f, 40, 80);
//5.设置蓝球模型
gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13);
//6.随机位置放置小球球
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函数
//屏幕更改大小或已初始化
void ChangeSize(int nWidth, int nHeight)
{
//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);
//viewFrustum.GetProjectionMatrix() 获取viewFrustum投影矩阵
//并将其加载到投影矩阵堆栈上
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//3.设置变换管道以使用两个矩阵堆栈（变换矩阵modelViewMatrix ，投影矩阵projectionMatrix）
//初始化GLGeometryTransform的实例transformPipeline, 通过将它的内部指针设置为模型视图矩阵堆栈 和 投影矩阵堆栈实例 来完成初始化
//当然这个操作也可以在SetupRC函数中完成，但是在窗口大小改变时或者窗口创建时设置它们并没有坏处。而且这样可以一次性完成矩阵和管线的设置。
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}
RenderScene函数
//进行调用以绘制场景
void RenderScene(void)
{
//1.颜色值(地板,大球,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 vSphereColor[] = { 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};
//2.基于时间动画
static CStopWatch rotTimer;
float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f;
//3.清除颜色缓存区和深度缓冲区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//4.加入观察者 平移10步(地板,大球,小球,小小球)
M3DMatrix44f mCamera;
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera);
//5.获取光源位置
M3DVector4f vLightPos = {0.0f,10.0f,5.0f,1.0f};
//6.绘制地面
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vFloorColor);
floorBatch.Draw();
//7.使得红球位置向屏幕里面平移3个单位长度，只移动1次
modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);
//8.压栈(复制栈顶)
modelViewMatrix.PushMatrix();
//9.红球自转
modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
//10.指定合适的着色器(点光源着色器)
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightPos, vTorusColor);
torusBatch.Draw();
//11.绘制完毕则Pop
modelViewMatrix.PopMatrix();
//12.画远处若干个蓝球
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, vSphereColor);
sphereBatch.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();
}
//13.让一个蓝球围绕红球公转+自转
//这里可以加PushMatrix/PopMatrix，但是因为是最后的绘图所以不加也不会有影响
modelViewMatrix.PushMatrix();
modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vSphereColor);
sphereBatch.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();
modelViewMatrix.PopMatrix();
//14.执行缓存区交换
glutSwapBuffers();
//15.手动触发重新渲染
glutPostRedisplay();
}
SpecialKeys函数
void SpecialKeys(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);
}
}
