OpenGL之利用矩阵的平移、旋转、综合变换等实现矩阵的移动

程序员文章站 2024-03-20 14:46:28

...

核心业务

矩形的绘制

    // 加载矩形
    squareBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    squareBatch.End();

碰撞检测

    // 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;
    
    // 每次操作方向键之后, 重新调用RenderScene进行新的场景渲染
    glutPostRedisplay();

矩阵的变换（平移、旋转、综合变换）

    // 矩阵变化
    M3DMatrix44f mFinalTransform, mTranslationMatrix, mRotationMatrix;
    
    // 平移 xPos,yPos
    m3dTranslationMatrix44(mTranslationMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    
    // 每次重绘时，旋转5度
    static float yRot = 0.0f;
    yRot += 5.0f;
    m3dRotationMatrix44(mRotationMatrix, m3dDegToRad(yRot), 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    
    // 将旋转和移动的结果合并到 mFinalTransform 中
    m3dMatrixMultiply44(mFinalTransform, mTranslationMatrix, mRotationMatrix);

示例代码

#include <stdio.h>

// GLTool.h头⽂文件包含了大部分GLTool中类似C语言的独立函数
#include "GLTools.h"
// 矩阵的⼯具类.可以利于GLMatrixStack 加载单元矩阵/矩阵/矩阵相乘/压栈/出栈/缩放/平移/旋转
#include "GLMatrixStack.h"
// 矩阵工具类,表示位置.通过设置vOrigin,vForward,vUps等
#include "GLFrame.h"
// 矩阵⼯具类,⽤来快速设置正/透视投影矩阵.完成坐标从3D->2D的映射过程
#include "GLFrustum.h"
// 三⻆形批次类,帮助类,利用它可以传输顶点/光照/纹理/颜⾊数据到存储着⾊器中
#include "GLBatch.h"
// 变换管道类,⽤来快速在代码中传输视图矩阵/投影矩阵/视图投影变换矩阵等
#include "GLGeometryTransform.h"


//  在Mac 系统下，`#include<glut/glut.h>`在Windows 和 Linux上，我们使用freeglut的静态库版本并且需要添加一个宏
#include <math.h> // 数学库
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif

GLShaderManager        shaderManager;
GLBatch                squareBatch;


GLfloat blockSize = 0.1f;
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize,  blockSize, 0.0f,
    -blockSize,  blockSize, 0.0f};

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

void SetupRC() {
    // 背景颜色
    glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f );
    
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    // 加载矩形
    squareBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    squareBatch.End();
}

// 移动（移动只是计算了X,Y移动的距离，以及碰撞检测）
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;
    
    // 每次操作方向键之后, 重新调用RenderScene进行新的场景渲染
    glutPostRedisplay();
}

void RenderScene(void) {

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    GLfloat vRed[] = {0.5f, 0.0f, 0.5f, 1.0f};
    
    // 矩阵变化
    M3DMatrix44f mFinalTransform, mTranslationMatrix, mRotationMatrix;
    
    // 平移 xPos,yPos
    m3dTranslationMatrix44(mTranslationMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    
    // 每次重绘时，旋转5度
    static float yRot = 0.0f;
    yRot += 5.0f;
    m3dRotationMatrix44(mRotationMatrix, m3dDegToRad(yRot), 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    
    // 将旋转和移动的结果合并到 mFinalTransform 中
    m3dMatrixMultiply44(mFinalTransform, mTranslationMatrix, mRotationMatrix);
    
    // 将矩阵结果提交到固定着色器（平面着色器）中。
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mFinalTransform, vRed);

    // 矩形重新绘制, 即会出现一个既平移了方向又旋转了角度的新矩形
    squareBatch.Draw();
    
    // 执行缓冲区交换
    glutSwapBuffers();
}

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


int main(int argc, char* argv[]) {
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(600, 600);
    glutCreateWindow("Move Block with Arrow Keys");
    
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    
    // 设置视口大小
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    // 渲染场景
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    // 键盘方向键操作
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    
    SetupRC();
    
    glutMainLoop();
    return 0;
}