OpenGL + OpenGL ES +Metal 系列文章匯總

效果圖如下所示：

02、正方形鍵位控制.gif

整體的流程圖如下

正方形鍵位控制整體流程圖

主要需要實現(xiàn)以下兩部分：

• 繪制正方形
• 特殊鍵位移動函數(shù)

繪制正方形

在之前的三角形繪制中，我們已經(jīng)了解了圖形繪制的一個基本流程，那么正方形的繪制就是水到渠成的，只需要在三角形代碼的基礎上做以下修改：

• 定義頂點到原心距離，即 正方形邊長 = blockSize * 2

GLfloat blockSize = 0.1f;

• 修改頂點數(shù)組

//正方形四個點的坐標
GLfloat vVerts[] = {
    -blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, -blockSize, 0.0f,
    blockSize, blockSize, 0.0f,
    -blockSize, blockSize, 0.0f,
};

• 修改setupRC函數(shù)中圖元的連接方式

//將 GL_TRIANGLES 修改為 GL_TRIANGLE_FAN ,4個頂點
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);

到此，正方形就繪制完成了，接下來我們需要完成正方形鍵位控制效果

鍵位控制效果

主要是指正方形根據(jù)選擇鍵盤的上下左右鍵移動。

該效果的實現(xiàn)有兩種方式

• 坐標更新方式
• 矩陣方式

打個比方，有100件需要染同一種顏色的衣服，你可以選擇一件一件的染色，也可以選擇同時將100件放入染缸，一起染色，

• 其中一件一件染色指代的就是坐標更新方式，適用于頂點較少的圖形，
• 同時放入染色指代的就是矩陣方式，當圖形頂點非常多的，再用坐標更新就不合適了，需要使用矩陣來同時更新。

坐標更新方式

頂點根據(jù)相對頂點逐個更新頂點坐標，在SpecialKeys函數(shù)中完成鍵位移動時坐標的更新，并手動調用渲染。

三個自定義函數(shù)的流程圖如下：

坐標更新-自定義函數(shù)實現(xiàn)流程

ChangeSize和RenderScene就不做解釋了，在繪制時，這部分已經(jīng)完成了，主要說說SpecialKeys函數(shù)

• 首先需要定義一個步長

• 定義一個相對頂點的x和y值
  假設正方形如下圖所示，以D為相對頂點

  
  
  正方形.png
• 根據(jù)鍵位方向，分別更新x 和 y

• 邊緣碰撞處理
  如果沒有這個步驟，圖形移動到邊緣時，就會移動到屏幕不可見的區(qū)域，下圖可以說明4個方向對邊緣碰撞處理是如何計算的，這里就不做詳細說明了

  
  
  坐標更新-邊緣碰撞計算

具體的代碼實現(xiàn)如下：

//key 枚舉值，x、y是位置
void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    //步長
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    
    //相對點的坐標
    GLfloat blockX = vVerts[0];
    GLfloat blockY = vVerts[10];
    
    printf("v[0] = %f\n",blockX);
    printf("v[10] = %f\n",blockY);
    
    //根據(jù)移動方向，更新相對坐標
    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;
    }
    
    //觸碰到邊界（4個邊界）的處理
    
    //當正方形移動超過最左邊的時候
    if (blockX < -1.0f) {
        blockX = -1.0f;
    }
    //當正方形移動到最右邊時
    //1.0 - blockSize * 2 = 總邊長 - 正方形的邊長 = 最左邊點的位置
    if (blockX > (1.0f - blockSize * 2)) {
        blockX = 1.0f - blockSize * 2;
    }
    //當正方形移動到最下面時
    //-1.0 - blockSize * 2 = Y（負軸邊界） - 正方形邊長 = 最下面點的位置
    if (blockY < -1.0f + blockSize * 2) {
        blockY = -1.0f + blockSize * 2;
    }
    //當正方形移動到最上面時
    if (blockY > 1.0f) {
        blockY = 1.0f;
    }
    
    printf("blockX = %f\n",blockX);
    printf("blockY = %f\n",blockY);
    
    //重新計算正方形的位置
    //一個頂點有三個數(shù) x、y、z
    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]);
    
    vVerts[9] = blockX;
    vVerts[10] = blockY;
    printf("(%f,%f)\n",vVerts[9],vVerts[10]);
    
    //更新頂點數(shù)據(jù)
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    
    //重新渲染提交 --> RenderScene
    glutPostRedisplay();
    
}

矩陣方式

主要是根據(jù)x軸、y軸移動的距離，生成一個平移矩陣，通過圖形*平移矩陣 = 移動后的圖形，得到最終效果

涉及兩個函數(shù)：RenderScene、SpecialKeys

矩陣方式中自定義函數(shù)的流程如下：

矩陣-自定義函數(shù)

SpecialKeys 函數(shù)

• 定義步長及兩個全局變量（相對于x軸和y軸的平移距離）

//記錄移動圖形時，在x軸上平移的距離
GLfloat xPos = 0.0f;
//記錄移動圖形時，在y軸上平移的距離
GLfloat yPos = 0.0f;

GLfloat stepSize = 0.025f;

• 根據(jù)移動方向，計算移動距離

• 邊緣碰撞處理
  其移動距離計算的理解如圖所示
  ==> 可以將初始化的平移距離理解為正方形的中心，即原點，在圖形移動時，其中心點也發(fā)生了移動，所以我們要計算的邊緣的移動距離就是兩個中心店之間的平移距離

  
  
  矩陣-邊緣碰撞處理邏輯
• 手動觸發(fā)重新渲染

具體實現(xiàn)如下：

//使用矩陣方式（一起搞定），不需要修改每個頂點，只需要記錄移動步長，碰撞檢測
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;
    }
    
    //碰撞檢測 xPos是平移距離，即移動量
    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();
    
}

RenderScene 函數(shù)
主要步驟如下：

• 清理特定緩存區(qū)
• 根據(jù)平移距離計算平移矩陣
• 將矩陣結果交給存儲著色器（平面著色器）中繪制
  在位置更新方式中，使用的是單元著色器，而矩陣方式中，涉及的矩陣是4*4的，單元著色器不夠用，所以使用平面著色器

具體的代碼實現(xiàn)如下

//開始渲染
void RenderScene(void)

{
    //1.清除一個或者一組特定的緩存區(qū)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    //1.設置顏色RGBA
    GLfloat vRed[] = {1.0f, 0.5f, 0.0f, 1.0f};
    
    
    //定義矩陣
    M3DMatrix44f mTransformMatrix;
    
    //平移矩陣
    m3dTranslationMatrix44(mTransformMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    
    //當單元著色器不夠用時，使用平面著色器
    //參數(shù)1：存儲著色器類型
    //參數(shù)2：使用什么矩陣變換
    //參數(shù)3：顏色
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, mTransformMatrix, vRed);
    
    //提交著色器
    triangleBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}

完整代碼見Github -02_正方形鍵位控制