案例 03:金字塔、六边形、圆环的绘制

OpenGL + OpenGL ES +Metal 系列文章汇总

该案例主要是对常见的图元连接方式的运用,常见的基本图元连接方式见此链接

最终实现的效果如图所示:


最终效果

如图所示,整体的绘制流程如下


整体流程
  • main函数:程序入口
  • ChangeSize函数:主要是设置视口及投影方式
  • SetupRC函数:图形数据配置,主要是顶点数据及图元连接方式
  • RenderScene函数:主要用于图形的绘制,可以系统触发,也可以开发者手动触发
  • SpecialKeys函数:对特殊键位的回调处理
  • KeyPressFunc:针对空格键的回调处理
  • DrawWireFrameBatch:用于立体图形的填充及边框绘制

主要对其中三个函数进行一些说明

ChangeSize函数

在之前的demo中,changeSize主要是用来设置视口大小以及当视口发生变化时调用的,而本案例中立体图形的绘制需要使用投影矩阵,因此需要在该函数中设置投影矩阵
主要涉及以下几个步骤

  • 设置图形投影的方式:因为是立体图形,所以选择透视投影
//参数1:垂直方向上的视场角度
//参数2:视口纵横比 = w/h
//参数3:近裁剪面距离
//参数4:远裁剪面距离
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 500.0f);
  • 通过设置的投影方式获得投影矩阵,并将其存入投影矩阵中
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
  • 初始化模型视图矩阵堆栈,压入一个单元矩阵
modelViewMatrix.LoadIdentity();

SetupRC函数

从流程图上可以看出,除了基本的背景色设置,存储着色器初始化以及顶点数据的创建及传输外,还需要对阵矩阵及观察者做一下设置

  • 将模型视图矩阵和投影矩阵放到变换管道中,变换管道的作用是能帮助快速进行矩阵相乘,在RenderScene函数中可以直接通过变换管道的Get方法得到相应的矩阵
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);

其中,变换管道通过get可获得的矩阵有4种

方法 说明
GetProjectionMatrix() 投影矩阵
GetNormalMatrix() 法线矩阵
GetModelViewMatrix() 模型视图矩阵,简称mv
GetModelViewProjectionMatrix() 模型视图投影矩阵,简称mvp
  • 设置观察者位置
cameraFrame.MoveForward(-15.0f);

观察者位置的设置有三种

方法 说明
void MoveForward(float fDelta) 向外移动的像素点,修改z
void MoveUp(float fDelta) 向上移动的像素点,修改y
void MoveRight(float fDelta) 向右移动的像素点,修改x

RenderScene函数

其流程如下所示,主要是立体图形的渲染过程


渲染流程

从流程图中可以看出,这个过程是将物体坐标转换为裁剪坐标,然后经过OpenGL的处理,转换为NDC,并显示到屏幕上的一个过程。在此过程中栈的变化如下所示


栈中变化过程
  • ChangeSize函数中向栈中初始化了一个单元矩阵
  • RenderScene函数中再次向栈中压入一个单元矩阵:主要是为了图形绘制完成后,矩阵的复原,所以此时栈中有两个单元矩阵
modelViewMatrix.PushMatrix();
  • 将cameraFrame构建为 观察者矩阵,将栈顶单元矩阵取出,与观察者矩阵相乘,得到新的观察者矩阵,再将其入栈
    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
  • 将objectFrame构建为 物体矩阵,取出栈顶的观察者矩阵,与物体矩阵相乘,得到模型视图矩阵,并将其入栈
  • 然后利用固定管线渲染图形,在图像渲染完成后,将栈中模型视图矩阵pop,恢复其初始状态。

具体代码见Github 04_OpenGL点/线...

最后,附一个圆形中顶点坐标(x,y)的求解图示


圆中顶点坐标的求解

补充:
图形中关于边框的绘制的详解见案例03 补充:金字塔等图形边框的绘制

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