OpenGL案例-绘制一个正方形并用键盘控制移动

一、案例及相关函数说明

使用OpenGL绘制一个正方形,并且利用键盘的上下左右键控制正方形的上下左右移动。效果如下:


效果.gif

本次案例需要的几个函数:

  • int main(int argc,char *argv[]) main函数
    类似于我们开发中的main函数,是APP程序的入口,在OPenGL中是程序⼊⼝。
    OpenGL 是⾯向过程编程.所以你会发现利用OpenGL处理图形/图像都是链式形式.
    以及基于OpenGL封装的图像处理理框架也是链式编程。
  • void changeSize(int w ,int h):changeSize 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/或者第⼀次创建窗口时,会调用该函数调整窗口⼤小/视⼝口⼤小。
  • void RenderScene(void) RenderScene函数
    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/或者开发者主动渲染会调⽤此函数,用来实现数据->渲染过程。
  • void setupRC(void) setupRC函数
    自定义函数,设置你需要渲染的图形的相关顶点数据/颜⾊色数据等数据准备工作,可以理解为初始化配置函数。
  • void SpecialKeys(int key, int x, int y) SpecialKey函数
    自定义函数,接收到键盘上下左右按键的响应,根据按键进行计算并且触发重绘API。

接下来看下整个案例的流程图:


流程图.png

二、上代码

main()函数:

程序启动的入口,在这里主要是做程序的准备工作:

  1. 初始化OpenGL,设置当前工作目录,初始化GLUT库等;
  2. 设置窗口大小和标题显示相关的内容
  3. 注册各种监听回调函数(本案例中主要是以下几种:changeSize窗口大小发生改变的回调;RenderScene绘制/重绘回调;SpecialKeys键盘特殊键位点击后的的回调)
  4. 调用setupRC(),开启glutMainLoop(类似iOS中的RunLoop)。
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);  glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
    
    //GLUT窗口大小、窗口标题
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Triangle");
    //注册重塑函数,当窗口大小发生改变时,会触发changeSize()回调
    glutReshapeFunc(changeSize);
    //注册显示函数;当changeSize触发时,或者glutPostRedisplay()会触发
    //RenderScene()回调
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    //注册特殊函数(键盘按键点击监听),当点击键盘时触发;
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    GLenum status = glewInit();
    if (GLEW_OK != status) {
        printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
        return 1;
    }
    //设置我们的渲染环境
    setupRC();
    glutMainLoop();
    return  0;
}

setupRC()函数:

setupRC主要做了一些初始化操作,可以理解为iOS中在初始化UIView时进行的UI开发配置

  1. 设置窗口背景颜⾊色
  2. 初始化存储着⾊色器shaderManager
  3. 设置图形顶点数据
  4. 利用GLBatch三⻆形批次类,将数据传递到着色器器
    setupRC只能在main函数中调用手动触发。
void setupRC()
{
    //设置清屏颜色(背景颜色)
    glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
    //初始化着色管理器
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    //修改为GL_TRIANGLE_FAN ,4个顶点
    //其实就是在以某种方式构造数据,后面的渲染会用到这些数据
    //这里用到了GLBatch批次类,是一个容器类
    //装什么样的数据
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    //数据是什么
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    //装完了
    triangleBatch.End();
}

changeSize()函数:

changeSize中主要做两件事:

  1. 设置OpenGL 视⼝
  2. 设置OpenGL 投影⽅式等.
    changeSize触发方式主要有两种:手动触发(新建窗⼝)和回调触发(改变视口位置大小后)。
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()函数:

RenderScene主要处理的就是屏幕上具体呈现的内容:

  1. 清理理缓存区(颜⾊色,深度,模板缓存区等)
  2. 使⽤用存储着⾊色器器
  3. 绘制图形.

可以理解为UIView下的drawInRect:
RenderScene触发方式主要有两种:系统自动触发(changeSize调用后)和回调触发(调用glutPostRedisplay重绘)。

void RenderScene(void)
{
   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    //设置一个颜色{R,G,B,A}
    GLfloat vRed[] = {1.0f,0.0f,0.0f,0.0f};
    //4x4矩阵
    M3DMatrix44f mTransfromMatrix;
    //平移
    m3dTranslationMatrix44(mTransfromMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    //将矩阵结果 提交给固定着色器(平面着色器)中绘制
 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,mTransfromMatrix,vRed);
    triangleBatch.Draw();

    //执行交换缓存区 (因为是双缓存区)
    glutSwapBuffers();
}

值得注意的是,这里我们移动视图的时候是通过矩阵来实现的,除此之外我们还有分点单独计算,但是那样在顶点数据很多的情况下效率是极其低的。所以合理运用矩阵对我们使用OpenGL起到非常重要的作用。

SpecialKeys()函数:

SpecialKeys是我们在main()中添加的对键盘按钮点击后的监听回调,该回调会返回一个int类型的key,我们根据曾这个key可以判断我们点击了键盘上的哪个键,进而实现后面的计算。这个方法是按键控制屏幕上视图移动的效果的核心方法,所以这里主要捕获上,下,左,右键,并做一些数据处理。

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;
    }
    //这是触发重绘的一个API,类似于调用setNeedsDisplay()
    glutPostRedisplay();
}

代码中的碰撞检测实际是显示边界问题,防止我们在移动过程中正方形视图移出了我们的显示视图区域。

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