QT5 OpenGL (六， 键盘事件， 开关灯，放大缩小综合运用)

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概要

多篇讲QT5 opengl的文章，从简单到复杂，几乎每篇都在原来的基友上有所增加新的内容， 感觉越到后面，越容易被opengl强大的功能所震撼， 而这篇文章主要是把前面所讲的一些内容进行综合， 然后再加入新的一些内容的运用。 首先， 加入键盘事件， 这个是学QT的人基本上都会的。 开关灯是这次一些新的内容， 放大缩小，是原来的内容，只是原来没有扩展开来。

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实例效果图

为什么每次要先上效果图呢， 因为只有看到不错的效果图后，读者才有更大的兴趣读下去。

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立体图放大图

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立体图缩小图

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不加矢量开灯图

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不加矢量关灯图

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加矢量关灯图1

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加矢量关灯图2

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部分代码展示

.h文件

#ifndef OPENGLWIDGET_H
#define OPENGLWIDGET_H
#include 

class OpenglWidget : public QGLWidget
{
public:
    OpenglWidget(QWidget* parent = 0);

protected:
  void initConnection();
  void initializeGL();
  void initWidget();
  void paintGL();
  void resizeGL(int width, int height);

  void loadGLTextures();

  void keyPressEvent( QKeyEvent *e );

private slots:



private:
  GLfloat m_rotateTriangle;
  GLfloat m_rotateRectangle;

  GLfloat m_x;
  GLfloat m_y;
  GLfloat m_z;

  GLuint textur[3];

  GLfloat m_zoom;

  GLfloat m_xSpeed;
  GLfloat m_ySpeed;
  GLfloat m_zSpeed;

  bool m_openLight;

  GLuint m_choiceTexture;

};

#endif // OPENGLWIDGET_H

.cpp文件

#include "openglwidget.h"


GLfloat lightAmbient[4] = { 0.5, 0.5, 0.5, 1.0 };
GLfloat lightDiffuse[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
GLfloat lightPosition[4] = { 0.0, 0.0, 2.0, 1.0 };

OpenglWidget::OpenglWidget(QWidget* parent)
    :QGLWidget(parent),
      m_rotateTriangle(0),
      m_rotateRectangle(0),
      m_x(0),
      m_y(0),
      m_z(0),
      m_zoom(-6),
      m_xSpeed(10),
      m_ySpeed(10),
      m_zSpeed(10),
      m_choiceTexture(0),
      m_openLight(false)

{
    initWidget();
}

void OpenglWidget::initializeGL()
{
    loadGLTextures();
    glEnable( GL_TEXTURE_2D );
    glShadeModel( GL_SMOOTH );
    glClearColor( 0.0, 0.0, 0.0, 0.5 );
    glClearDepth( 1.0 );
    glEnable( GL_DEPTH_TEST );
    glDepthFunc( GL_LEQUAL );
    glHint( GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST );

    glLightfv( GL_LIGHT1, GL_AMBIENT, lightAmbient );
    glLightfv( GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, lightDiffuse );
    glLightfv( GL_LIGHT1, GL_POSITION, lightPosition );

    glEnable( GL_LIGHT1 );
}

void OpenglWidget::initWidget()
{
    setGeometry( 400, 200, 640, 480 );
    setWindowTitle(tr("opengl demo"));
}

void OpenglWidget::paintGL()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glLoadIdentity();

    glTranslatef( -1.5,  0.0, m_zoom );

    glRotatef( m_x,  1.0,  0.0,  0.0 );
    glRotatef( m_y,  0.0,  1.0,  0.0 );
    glRotatef( m_z,  0.0,  0.0,  1.0 );


    glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, textur[m_choiceTexture] );

    glBegin( GL_QUADS );

    glNormal3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0,  1.0 );

    glNormal3f( 0.0, 0.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );

    glNormal3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0, -1.0 );

    glNormal3f( 0.0, -1.0, 0.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0,  1.0 );

    glNormal3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f(  1.0,  1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );

    glNormal3f( -1.0, 0.0, 0.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 0.0 ); glVertex3f( -1.0, -1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 1.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 0.0, 1.0 ); glVertex3f( -1.0,  1.0, -1.0 );

    glEnd();

    glLoadIdentity();

    glTranslatef(  1.5,  0.0, m_zoom );

    glRotatef( m_x,  1.0,  0.0,  0.0 );
    glRotatef( m_y,  0.0,  1.0,  0.0 );
    glRotatef( m_z,  0.0,  0.0,  1.0 );


    glBegin(GL_TRIANGLES);

    //三棱柱四面贴图
    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f( 0, 1, 0 );
    glTexCoord2f( 0, 0 ); glVertex3f(  1, -1, 1 );
    glTexCoord2f( 1, 0 ); glVertex3f(  -1, -1, 1 );

    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f( 0, 1, 0 );
    glTexCoord2f( 0, 0 ); glVertex3f( -1.0,  -1.0, 1.0 );
    glTexCoord2f( 1, 0 ); glVertex3f(  -1.0,  -1.0, -1.0 );


    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f( 0,  1, 0 );
    glTexCoord2f( 0, 0 ); glVertex3f( -1.0,  -1.0,  -1.0 );
    glTexCoord2f( 1, 0 ); glVertex3f(  1.0,  -1.0,  -1.0 );

    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f( 0, 1, 0 );
    glTexCoord2f( 0, 0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 1, 0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  1.0 );

    //三棱柱底面贴图
    glTexCoord2f( 0, 0 ); glVertex3f(  -1.0, -1.0, -1.0 );
    glTexCoord2f( 1, 0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  -1.0 );
    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, 1.0 );

    glTexCoord2f( 1, 0 ); glVertex3f(  1.0, -1.0,  -1.0 );
    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, 1.0 );
    glTexCoord2f( 0, 1 ); glVertex3f(  -1.0, -1.0,  1.0 );

    glTexCoord2f( 1, 1 ); glVertex3f(  1.0, -1.0, 1.0 );
    glTexCoord2f( 0, 1 ); glVertex3f(  -1.0, -1.0,  1.0 );
    glTexCoord2f( 0, 0 ); glVertex3f(  -1.0, -1.0, -1.0 );

    glEnd();


    m_x += m_xSpeed;
    m_y += m_ySpeed;
    m_z += m_zSpeed;
}

void OpenglWidget::resizeGL(int width, int height)
{
    if(0 == height) {
        height = 1;
    }

    glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);

    glLoadIdentity();

  //  gluPerspective(45.0, (GLfloat)width/(GLfloat)height, 0.1, 100.0);

    GLdouble aspectRatio = (GLfloat)width/(GLfloat)height;
    GLdouble zNear = 0.1;
    GLdouble zFar = 100.0;

    GLdouble rFov = 45.0 * 3.14159265 / 180.0;
     glFrustum( -zNear * tan( rFov / 2.0 ) * aspectRatio,
               zNear * tan( rFov / 2.0 ) * aspectRatio,
               -zNear * tan( rFov / 2.0 ),
               zNear * tan( rFov / 2.0 ),
               zNear, zFar );

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

    glLoadIdentity();
}


void OpenglWidget::loadGLTextures()
{
  QImage tex;
  QImage buf;

  if ( !buf.load(":/images/dog.png"))
  {
    qWarning( "load image failed!" );
    QImage dummy( 128, 128, QImage::Format_RGB32 );
    dummy.fill( Qt::red);
    buf = dummy;

  }

  tex = QGLWidget::convertToGLFormat( buf );
  glGenTextures( 3, &textur[0] );

  //纹理一
  glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, textur[0] );
  glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST );
  glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST );
  glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 3, tex.width(), tex.height(), 0,
      GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits() );


  //纹理二
  glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, textur[1] );
  glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
  glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
  glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 3, tex.width(), tex.height(), 0,
      GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits() );


  //纹理三
  glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, textur[2] );
  glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST );
  glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST );
  //gluBuild2DMipmaps( GL_TEXTURE_2D, GL_RGB, tex.width(), tex.height(), GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits() );
  glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, 3, tex.width(), tex.height(), 0,
      GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex.bits() );

}



void OpenglWidget::keyPressEvent( QKeyEvent *e )
{
  switch ( e->key() )
  {
  case Qt::Key_L:
    m_openLight = !m_openLight;
    if ( !m_openLight )
    {
      glDisable( GL_LIGHTING );
    }
    else
    {
      glEnable( GL_LIGHTING );
    }
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_F:
    m_choiceTexture += 1;;
    if ( m_choiceTexture > 2 )
    {
      m_choiceTexture = 0;
    }
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_W:
    m_zoom -= (GLfloat)0.2;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_S:
    m_zoom += (GLfloat)0.2;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Up:
    m_xSpeed -= 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Down:
    m_xSpeed += 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Right:
    m_ySpeed += 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Left:
    m_ySpeed -= 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_A:
    m_zSpeed += 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_D:
    m_zSpeed -= 1;
    updateGL();
    break;


  case Qt::Key_Escape:
    close();
    break;

  }
}

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主要内容解析

先易后难吧，从最简单的开始讲：

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QT键盘事件

void keyPressEvent( QKeyEvent *e );

其实就是重写父类的键盘事件。 当用户按键时，系统就会自己过滤到这个按键的过程， 然后可以通过返回的事件拿到按下的对应的键，我们可以根据这个键来进行判断，然后再做相应的事件处理。

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立体图形的放大和缩小

其实这里的放大缩小的原理是通过立体图形离显示屏幕的离距

glTranslatef( x, y, z );

也就是这个函数。。

它控制了三维空间里面的x, y, z 轴。

x 是相对于我们所创建的屏幕左右的移动， 而y是相对于我们所创建屏幕上下的移动， z就是我们面对屏幕深度的移动， 怎么来判断它的深度呢， 这里就用了一个放大，缩小 来达到这个效果的。

讲到这里，压制不住内心的想法，要进行一下扩展

glVertex3f(x,y,z) 与 glTranslatef( x, y, z );的区别， 前者是在一个立体图形固定在某个位置后，以它为坐标原点， 所构成的一个三维空间。

而后者是以我们所创建的整个屏幕为一个三个空间，屏幕的中文为三维空间的坐标原点。

这里又想到了glLoadIdentity(); 这个，如果还创建第二个立体图形时，不加这一个，第二个立体图形是随上一个在一个三维空间里面， 加了之后，就如同分开了两个三维空间，各自做各自的。

发现扯远了一点， 还是回到立体图形的放大和缩小问题上来，它就是直接通过控制，glTranslatef（x, y, z）的z 轴来进行放大缩小的

提得一提的是， 这里的z轴，跟我们高中学习的z轴好像有点不要样， 在高中，z轴向屏幕的深层方向应该是正方向， 反之为反方向， 而在opengl中，屏幕的深层方向为反方向， 反之为正方向， 对此我也表示，发明这些opengl的难道学数学时，在他们国家讲课的内容不一样？？

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上下左右键，以及A键D争键控制x, y, z 轴旋转速度的快慢。

    glRotatef( m_x,  1.0,  0.0,  0.0 );
    glRotatef( m_y,  0.0,  1.0,  0.0 );
    glRotatef( m_z,  0.0,  0.0,  1.0 );



    m_x += m_xSpeed;
    m_y += m_ySpeed;
    m_z += m_zSpeed;


  case Qt::Key_Right:
    m_ySpeed += 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Left:
    m_ySpeed -= 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_A:
    m_zSpeed += 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_D:
    m_zSpeed -= 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Up:
    m_xSpeed -= 1;
    updateGL();
    break;

  case Qt::Key_Down:
    m_xSpeed += 1;
    updateGL();
    break;

这上面是其中对应相关联地方的代码。其实理解并不难， 关键是掌握上几节所讲的内容。

主要是通过调用下面这个函数来进行控制：
WINGDIAPI void APIENTRY glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);

angle 表示旋转的角度， x, y, z 分别表示围绕着那个方向来旋转。

当我们的angle 逐渐变大时，它的速度就变得越来越快。

我们项目里面用的m_x , m_y, m_z ，它们都只对应自己的轴，其它轴的值为零，这样的好处，是让我们更清楚地看到朝的某一个正方向的运动轨迹， 否则多个方向旋转就显得很乱。

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然后到了讲有些生疏的开关灯了

开灯关灯以及矢量的实现原理

首先需要讲的是灯光效果三个很重要的元素：
环境光， 漫射光，以及 光源位置。

GLfloat lightAmbient[4] = { 0.5, 0.5, 0.5, 1.0 };
GLfloat lightDiffuse[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
GLfloat lightPosition[4] = { 0.0, 0.0, 2.0, 1.0 };

它们都用一个浮点的数组保存四个值，而这些数组，最后给系统来识别， 环境光， 漫射光 是光就是强度， 前三个参数的值，值从0-1 表示由弱到强， 三个参数表示RGB三色分量，最后一个是alpha通道参数

而光源位置前三个参数，表示三维空间的x,y, z轴。最后一个表示指定的位置就是光源位置，这种解释感觉有点不靠谱，然而，我也不知道怎么说。

环境光，我们可以理解为我们的物体被四面八方的光源所包围，而漫射光理解为漫反射之内的吧， 就是不是镜子的平面反射。

    glLightfv( GL_LIGHT1, GL_AMBIENT, lightAmbient );
    glLightfv( GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, lightDiffuse );
    glLightfv( GL_LIGHT1, GL_POSITION, lightPosition );

    glEnable( GL_LIGHT1 );




  case Qt::Key_L:
    m_openLight = !m_openLight;
    if ( !m_openLight )
    {
      glDisable( GL_LIGHTING );
    }
    else
    {
      glEnable( GL_LIGHTING );
    }
    updateGL();
    break;

这里通过绑定
我们设置的值，并开启灯光的使用权限 。

值得一提得是在贴图 的过程中， 我们有用到如下所示的接口。
glNormal3f( 0.0, 0.0, 1.0 );

这就是光源的矢量， 表示光的照射方面。

就是在x, y, z三个值中， 当两个为0时， 就是朝另外一个不为0的方面， 正负，表示方向相反。

如果不加这个关灯后，就全暗了，加了之后就是确定光照在这个矢量方向上暗。

不知不觉写了之么多， 可能里面有一些理解有误的地方，希望大家多多指正。