OpenGL 案例——正方形渲染并键位控制

基于上篇三角形渲染案例进行调整，我们可以基本实现正方形的渲染。
另外，通过注册特殊键位函数，对图形顶点数据坐标值的修改并重新渲染，来实现键位控制图形移动。
效果如下：

图形键位控制

案例分析

工具类引入，定义全局变量及准备函数和三角形渲染案例类似，此处不再赘述。

设置正方形的顶点坐标为全局变量，方便调整正方形的顶点位移

//blockSize 在规范坐标系中的相对值， 正方形边长 = blockSize * 2
// 规范坐标系的范围[-1,1]
GLfloat blockSize = 0.1f;

//正方形的4个点坐标
GLfloat vVerts[] = {
        -blockSize,-blockSize,0.0f,
        blockSize,-blockSize,0.0f,
        blockSize,blockSize,0.0f,
        -blockSize,blockSize,0.0f
};

修改setupRC函数中图元连接方式

    //将 GL_TRIANGLES 修改为 GL_TRIANGLE_FAN ,4个顶点
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);

OpenGL 图元连接方式

在main函数里注册特殊键位控制函数

   //注册特殊函数
   glutSpecialFunc(SpecialKeys);

键位控制函数

void SpecialKeys(int key, int x, int y)
1.根据不同键位，调整图形各个顶点坐标位移
2.边界检测，确保图形移动不超过窗口边界
3.重新渲染

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    // 设定步长
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    //以D点为相对点，定义相对顶点的x和y值
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[10];
    
    printf("v[0] = %f\n",blockX);
    printf("v[10] = %f\n",blockY);
    
    // 选择键盘的上下左右键移动，调整位移 
    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);
    
    // Recalculate vertex positions
    vVerts[0] = blockX;
    vVerts[1] = blockY - blockSize*2;
    
    printf("(%f,%f)\n",vVerts[0],vVerts[1]);
    
    vVerts[3] = blockX + blockSize*2;
    vVerts[4] = blockY - blockSize*2;
    printf("(%f,%f)\n",vVerts[3],vVerts[4]);
    
    vVerts[6] = blockX + blockSize*2;
    vVerts[7] = blockY;
    printf("(%f,%f)\n",vVerts[6],vVerts[7]);
    
    // 以D点为相对点，更新各点坐标值
    vVerts[9] = blockX;
    vVerts[10] = blockY;
    printf("(%f,%f)\n",vVerts[9],vVerts[10]);
    //将更新的顶点数据传递给存储着色器
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    
    //触发重新渲染
    glutPostRedisplay();
}

案例优化

由上述分析我们可以看出，图形位移需要计算各个顶点的位移坐标。但当图形有大量顶点时，逐个更新顶点坐标就不太现实了。这时可以利用位移矩阵，实现对顶点的批量位移计算。

根据x轴、y轴移动的距离，生成一个平移矩阵，通过图形*平移矩阵 = 移动后的图形，得到最终效果

全局变量, 定义步长及x,y轴上平移的距离

// 相对于x轴和y轴的平移距离
//记录移动图形时，在x轴上平移的距离
GLfloat xPos = 0.0f;
//记录移动图形时，在y轴上平移的距离
GLfloat yPos = 0.0f;
//定义步长
GLfloat stepSize = 0.025f;

键位控制函数

//使用矩阵方式，不需要修改每个顶点，只需要记录移动步长，碰撞检测
void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    
    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 xPos是平移距离，即移动量
    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;
    }
    
    glutPostRedisplay();
}

渲染函数

根据平移距离计算平移矩阵
将矩阵结果交给存储着色器（平面着色器）中绘制
在前面逐个更新顶点坐标方式中，使用的是单元（顶点）着色器，而矩阵方式中，涉及的矩阵是4*4的，单元着色器不够用，所以使用平面着色器

//开始渲染
void RenderScene(void)

{
    //1.清除一个或者一组特定的缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    //2.设置颜色RGBA
    GLfloat vRed[] = {1.0f, 0.5f, 0.0f, 1.0f};

    //3.定义矩阵
    M3DMatrix44f mTransformMatrix;
    
    //4.平移矩阵
    m3dTranslationMatrix44(mTransformMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    
    //5.当单元着色器不够用时，使用平面着色器
    //参数1：存储着色器类型
    //参数2：使用什么矩阵变换
    //参数3：颜色
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mTransformMatrix, vRed);
    
    //6.提交着色器
    triangleBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}