OpenGL---GLUT教程(六) GLUT场景漫游

GLUT 教程
               键盘控制例子:场景漫游
让我们看一个比较好的使用键盘控制的例子。这一章我们将建立一个应用程序。这个程序绘制了一个小的居住着雪人的世界。并且我们将用方向键来移动照相机(即移动视点在场景中漫游)。左右方向键,将照相机绕 y轴旋转,上下方向键,将前后方向移动照相机。
 
这个例子的代码放在下面。首先我们处理初始状态。
#include 
#include 
 
#include 
 
static float angle=0.0,ratio;
static float x=0.0f,y=1.75f,z=5.0f;
static float lx=0.0f,ly=0.0f,lz=-1.0f;
static GLint snowman_display_list;
注意我们包含了math.h头文件。我们需要计算旋转角。上面变量的含义到后面你就会清楚了,但我们还是简单的描述下:
1:angle:绕y轴的旋转角,这个变量允许我们旋转照相机。
2:x,y,z:照相机位置。
3:lx,ly,lz:一个向量用来指示我们的视线方向。
4:ratio:窗口宽高比(width/height)。
5:snowman_display_list:一个雪人的显示列表索引。
 
注意:如果你不愿意用显示列表,你也可以忽略它,这并不影响,教程。
 
接下来,我们用一个公共的函数来处理窗口尺寸。唯一的区别是函数glutLookAt的参数用变量而不是固定的值。gluLookAt函数提供了一个简单直观的方法来设置照相机的位置和方向。它有三组参数,每一组由三个浮点型数组成。前三个参数表明照相机的位置,第二组参数定义照相机观察的方向,最后一组表明向上的向量,这个通常设为(0.0,1.0,0.0)。也就是说照相机并没有倾斜。如你想看到所有的物体都是倒置的则可以设置为(0.0,-1.0,0.0)。
 
上面提到的变量x,y,z表示照相机位置,因此这三个变量也就对应着函数gluLookAt里的第一组向量。第二组参数观察方向,是通过定义视线的向量和照相机位置相加得到的:
Look At Point=Line Of Sight+ Camera Position
 
void changeSize(int w, int h)
         {
 
         // 防止被0除.
         if(h == 0)
                 h = 1;
 
         ratio = 1.0f * w / h;
         // Reset the coordinate system before modifying
         glMatrixMode(GL_PROJECTION);
         glLoadIdentity();
         
         //设置视口为整个窗口大小
         glViewport(0, 0, w, h);
 
         //设置可视空间
         gluPerspective(45,ratio,1,1000);
         glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
         glLoadIdentity();
         gluLookAt(x, y, z, 
                          x + lx,y + ly,z + lz,
                          0.0f,1.0f,0.0f);
         }
下面我们定义显示列表,绘制雪人,初始化场景,渲染场景。
void drawSnowMan() {
 
         glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
 
//画身体
         glTranslatef(0.0f ,0.75f, 0.0f);
         glutSolidSphere(0.75f,20,20);
 
 
// 画头
         glTranslatef(0.0f, 1.0f, 0.0f);
         glutSolidSphere(0.25f,20,20);
 
// 画眼睛
         glPushMatrix();
         glColor3f(0.0f,0.0f,0.0f);
         glTranslatef(0.05f, 0.10f, 0.18f);
         glutSolidSphere(0.05f,10,10);
         glTranslatef(-0.1f, 0.0f, 0.0f);
         glutSolidSphere(0.05f,10,10);
         glPopMatrix();
 
// 画鼻子
         glColor3f(1.0f, 0.5f , 0.5f);
         glRotatef(0.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f);
         glutSolidCone(0.08f,0.5f,10,2);
}
 
GLuint createDL() {
         GLuint snowManDL;
 
         //生成一个显示列表号
         snowManDL = glGenLists(1);
 
         // 开始显示列表
         glNewList(snowManDL,GL_COMPILE);
 
         // call the function that contains 
         // the rendering commands
                 drawSnowMan();
 
         // endList
         glEndList();
 
         return(snowManDL);
}
 
void initScene() {
 
         glEnable(GL_DEPTH_TEST);
         snowman_display_list = createDL();
}
 
 
void renderScene(void) {
         glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 
         //画了一个地面
 
         glColor3f(0.9f, 0.9f, 0.9f);
         glBegin(GL_QUADS);
                 glVertex3f(-100.0f, 0.0f, -100.0f);
                 glVertex3f(-100.0f, 0.0f, 100.0f);
                 glVertex3f( 100.0f, 0.0f, 100.0f);
                 glVertex3f( 100.0f, 0.0f, -100.0f);
         glEnd();
 
         //画了36个雪人
 
         for(int i = -3; i < 3; i++)
                 for(int j=-3; j < 3; j++) {
                          glPushMatrix();
                          glTranslatef(i*10.0,0,j * 10.0);
                          glCallList(snowman_display_list);;
                          glPopMatrix();
                 }
         glutSwapBuffers();
}
这里我们建立函数,处理特殊键按下消息。使用左右方向键旋转照相机,也就是改变视线。上下方向键使照相机沿视线前后移动。
void inputKey(int key, int x, int y) {
 
         switch (key) {
                 case GLUT_KEY_LEFT : 
                          angle -= 0.01f;
                          orientMe(angle);break;
                 case GLUT_KEY_RIGHT : 
                          angle +=0.01f;
                          orientMe(angle);break;
                 case GLUT_KEY_UP : 
                          moveMeFlat(1);break;
                 case GLUT_KEY_DOWN : 
                          moveMeFlat(-1);break;
         }
当我们按下左右方向键时angle变量改变,并且orientMe被调用。这个函数将旋转照相机。函数moveMeFlat负责在XZ平面里沿着某一视线移动照相机。
 
函数orientMe接受一个参数angle并且为视线的X,Z计算出适当的值。新的lxlz映射在一个XZ平面的单位圆上。因此给定一个角度ang,新的lxlz的值为:
     Lx=sin(ang)
     Lz=cos(ang)
就像我们把极坐标(ang1)转换为欧几里德几何坐标一样。然后我们设定新的照相机方向。注意:照相机并未移动,照相机位置没变,仅仅改变了视线方向。
void orientMe(float ang) {
 
         lx = sin(ang);
         lz = -cos(ang);
         glLoadIdentity();
         gluLookAt(x, y, z, 
                       x + lx,y + ly,z + lz,
                           0.0f,1.0f,0.0f);
}
下一个函数就是管理照相机移动的moveMeFlat。我们想沿视线移动照相机。为了完成这个任务,我们把视线里的一小部分加入到我们的当前的位置。新的X,Z的值为:
   X=x+direction(lx)*fraction
   Z=z+direction*(lz)*fraction
方向是1或者-1,这取决于我们是前移还是后移。这个fraction可以加速视实现。我们知道(lx,lz)是一个整体的向量。因此如果franction是个常数那么移动速度也就是一个常量。增大franction我们就可以移动的更快。接下来的步骤和orientMe函数一样。
void moveMeFlat(int direction) {
         x = x + direction*(lx)*0.1;
         z = z + direction*(lz)*0.1;
         glLoadIdentity();
         gluLookAt(x, y, z, 
                       x + lx,y + ly,z + lz,
                           0.0f,1.0f,0.0f);
}
这时main函数如下:
int main(int argc, char **argv)
{
         glutInit(&argc, argv);
         glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA);
         glutInitWindowPosition(100,100);
         glutInitWindowSize(640,360);
         glutCreateWindow("SnowMen from 3D-Tech");
 
         initScene();
 
         glutSpecialFunc(inputKey);
 
         glutDisplayFunc(renderScene);
         glutIdleFunc(renderScene);
 
         glutReshapeFunc(changeSize);
 
         glutMainLoop();
 
         return(0);
}
这节的VC工程你可以在这里下载(glut4.zip
 
 

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