OpenGL 学习 03 - 移动的矩形

学习书籍： OpenGL 超级宝典(中文第五版) 密码:fu4w

书籍源码：OpenGL 超级宝典第五版源代码 密码:oyb4

环境搭建：OpenGL 学习 01 - Mac 搭建 OpenGL 环境

上一节我们学了如何在窗口上渲染一个三角形，这节我们在此基础上加入图形的移动，并且图形从三角形变成矩形。

画矩形

上一节我们设置三角形数据代码如下：

//开始构建批次，GL_TRIANGLES 表示三角形，后面参数是顶点数
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 3);
//批次增加存储属性，顶点数据
triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
//结束批次属性设置，表明完成数据复制操作，不能再添加新属性
triangleBatch.End();

和三角形相似，而设置矩形数据用到的是 GL_TRIANGLE_FAN， 顶点数为 4 个

//开始构建批次，GL_TRIANGLE_FAN 表示四边形，后面参数是顶点数
squareBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
//批次增加存储属性，顶点数据
squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
//结束批次属性设置，表明完成数据复制操作，不能再添加新属性
squareBatch.End();

这个具体有多少种图形类型（也叫图元），以后我们会逐步介绍，这里就不详细讲了

按键移动

检测键盘的方向键点击，需要调用 GLUT 的键盘特殊按键回调注册函数，和窗口大小变化、窗口渲染回调注册函数形式一样

//注册窗口大小变化回调函数
glutReshapeFunc(ChangeSize);
//注册窗口渲染回调函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
//注册键盘特殊按键点击回调函数
glutSpecialFunc(SpecialKeys);

注意：这里是键盘特殊按键点击回调注册（glutSpecialFunc），GLUT 语法中，特殊按键指功能键或者方向键（上、下、左、右箭头键等），它还有另外一个键盘普通按键点击的回调注册（glutKeyboardFunc），比如空格。

/* 
 * 参数 key 表示按键的唯一标识，(x, y) 是发生按键事件时鼠标点所处位置(以左上角为起点)
 * 上、下、左、右箭头按键分别对应的 key 值为: 
 * GLUT_KEY_UP、GLUT_KEY_DOWN、GLUT_KEY_LEFT、GLUT_KEY_RIGHT
 */
void SpecialKey(GLint key, GLint x, GLint y);

边界检测

我们不希望矩形移动出我们的窗口范围，这里就需要在移动时进行边界检测，在做边界检测前，我们需要了解窗口的坐标系

窗口坐标系默认是从 -1.0f 到 1.0f，中央是坐标原点，而我们的矩形起始位置的中央也是原点，边长为 0.4f，所以顶点坐标为：

// 这里用 blockSize 来存储矩形的半边长，便于之后修改矩形边长
GLfloat blockSize = 0.2f;
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f, //左下角
    blockSize, -blockSize, 0.0f,  //右下角
    blockSize,  blockSize, 0.0f,  //右上角
    -blockSize,  blockSize, 0.0f  //左上角
};

边界检测，这里我以左下角顶点为标准进行判断，如上图可以得到以下边界检测代码：

//左下角坐标的 (x, y)
GLfloat blockX = vVerts[0];
GLfloat blockY = vVerts[1];
//中间进行移动
...
//边界检测，让矩形没法超出边界
if(blockX < -1.0f) blockX = -1.0f;
if(blockX > (1.0f - blockSize * 2)) blockX = 1.0f - blockSize * 2;
if(blockY < -1.0f) blockY = -1.0f;
if(blockY > (1.0f - blockSize * 2)) blockY = 1.0f - blockSize * 2;

矩形按键移动

#include <iostream>
#include <GLShaderManager.h>
#include <GLTools.h>
#include <glut/glut.h>

GLBatch squareBatch;
GLShaderManager shaderManager;

GLfloat blockSize = 0.2f;
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f, //左下角
    blockSize, -blockSize, 0.0f,  //右下角
    blockSize,  blockSize, 0.0f,  //右上角
    -blockSize,  blockSize, 0.0f  //左上角
};

void  BourceFunction(int key) {
    //每次按键的矩形移动距离
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    //左下角坐标的 (x, y)
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[1];

    //判断键盘点击的是哪个按钮，计算下一个点的位置
    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;

    //边界检测，让矩形没法超出边界
    if(blockX < -1.0f) blockX = -1.0f;
    if(blockX > (1.0f - blockSize * 2)) blockX = 1.0f - blockSize * 2;
    if(blockY < -1.0f) blockY = -1.0f;
    if(blockY > (1.0f - blockSize * 2)) blockY = 1.0f - blockSize * 2;

    //设置下个位置的 4 个顶点坐标
    //左下角
    vVerts[0] = blockX;
    vVerts[1] = blockY;
    //右下角
    vVerts[3] = blockX + blockSize * 2;
    vVerts[4] = blockY;
    //右上角
    vVerts[6] = blockX + blockSize * 2;
    vVerts[7] = blockY + blockSize * 2;
    //左上角
    vVerts[9] = blockX;
    vVerts[10] = blockY + blockSize * 2;

    //批次里面的数据更新
    squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
}

// 监控特殊按键（功能键和方向键）点击
void SpecialKeys(int key, int x, int y) {
    //计算下一个矩形位置
    BourceFunction(key);

    //触发重画事件 -> RenderScene
    glutPostRedisplay();
}

//窗口渲染
void RenderScene(void) {
    //清除一个或一组特定的缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

    //利用单位着色器设置矩形颜色为红色
    GLfloat vRed[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vRed);
    //画图
    squareBatch.Draw();

    //将在后台缓冲区进行渲染，然后在结束时交换到前台
    glutSwapBuffers();
}

//为程序作一次性的设置
void SetupRC() {
    //设置背景颜色为蓝色
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f);

    //着色器初始化
    shaderManager.InitializeStockShaders();

    //批次初始化
    squareBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    squareBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    squareBatch.End();
}

//窗口大小改变时接受新的宽度和高度，其中0,0代表窗口中视口的左下角坐标，w，h代表像素
void ChangeSize(int width, int height) {
    glViewport(0, 0, width, height);
}

//程序入口
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);

    /*初始化渲染模式，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);

    //初始化窗口大小
    glutInitWindowSize(800, 600);
    //创建窗口
    glutCreateWindow("MoveDemo");

    //注册窗口大小变化回调函数
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    //注册窗口渲染回调函数
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    //注册键盘特殊按键点击回调函数
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);

    //确保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;
    }

    //初始化设置
    SetupRC();

    //进入调用循环
    glutMainLoop();
    return 0;
}

矩形自动移动，按键控制方向

这里我们注意到在 SpecialKeys 方法中调用了 glutPostRedisplay 方法触发窗口渲染，得到的效果是我们按一下矩形就走一下，如果我们想让矩形自己动，我们只控制方向，怎么办呢？

矩形自己动，就需要自动持续刷新，只需要修改窗口渲染 RenderScene 代码为以下代码即可：

//窗口渲染
void RenderScene(void) {
    //清除一个或一组特定的缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

    //利用单位着色器设置矩形颜色为红色
    GLfloat vRed[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, vRed);
    //画图
    squareBatch.Draw();

    //将在后台缓冲区进行渲染，然后在结束时交换到前台
    glutSwapBuffers();

    //计算下一个矩形位置，specialKey 是全局记录的特殊按键 key
    BounceFunction(specialKey);

    //触发重画事件 -> RenderScene
    glutPostRedisplay();
}

注意：这里不是一个无限循环，重绘消息实际上是一条传递到一个内部消息循环中的消息，在屏幕刷新的间隔中，也会发生其他窗口事件，我们仍可以检测按键、鼠标移动、改变窗口大小等动作。

specialKey 的记录代码如下：

int specialKey = GLUT_KEY_RIGHT;
// 监控特殊按键（功能键和方向键）点击
void SpecialKeys(int key, int x, int y) {
    specialKey = key;
}

Demo 源代码在这里：02-MoveDemo

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