Прочтите «Программирование компьютерной графики (с использованием OpenGL и C++)». 7. Рендеринг разных объектов в одной сцене.

Enterprise 2024-01-08 20:32:38 views: null

Простой способ визуализировать разные объекты в одной сцене — использовать отдельный буфер для каждой модели. Для каждой модели требуется своя собственная матрица модели, поэтому нам необходимо создать новую матрицу представления модели для каждой модели, которую мы визуализируем. Вам также необходимо вызывать glDrawArrays() индивидуально для каждой модели. Поэтому нам необходимо изменить функции init() и display().

Давайте добавим простую пирамиду, чтобы наша сцена состояла из куба и пирамиды.

Код вершинного и фрагментного шейдеров опущен, они такие же, как код, показанный в конце раздела 4.

main.cpp

void setupVertices(void)
{    
    // 立方体
    float cubePositions[108] = {
        -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,
         1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f,
         1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,
         1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,
         1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,
        -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,
        -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,
        -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,
        -1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,
         1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f,
        -1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f,  1.0f,
         1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f,
    };
    // 金字塔有18个顶点，由6个三角形组成（侧面4个，底面2个）
    float pyramidOsitions[54] = {
        -1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f,  0.0f,  1.0f,  0.0f, // 前面
         1.0f, -1.0f,  1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,  0.0f,  1.0f,  0.0f, // 右面
         1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  0.0f,  1.0f,  0.0f, // 后面
        -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f,  0.0f,  1.0f,  0.0f, // 左面
        -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, // 底面 - 左前一半
         1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f,  1.0f, -1.0f, -1.0f, // 底面 - 右后一半
    };
    glGenVertexArrays(1, vao); // 创建一个vao，并返回它的整数型ID存进数组vao中
    glBindVertexArray(vao[0]); // 激活vao
    glGenBuffers(numVBOs, vbo);// 创建两个vbo，并返回它们的整数型ID存进数组vbo中

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]); // 激活vbo第0个缓冲区
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(cubePositions), cubePositions, GL_STATIC_DRAW); // 将包含顶点数据的数组复制进活跃缓冲区（这里是第0个VBO）

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[1]); // 激活vbo第0个缓冲区
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(pyramidOsitions), pyramidOsitions, GL_STATIC_DRAW); // 将包含顶点数据的数组复制进活跃缓冲区（这里是第1个VBO）
}

void init(GLFWwindow* window) {
    renderingProgram = Utils::createShaderProgram("vertShader.glsl", "fragShader.glsl");
    cameraX = 0.0f;  cameraY = 0.0f;    cameraZ = 8.0f;
    cubeLocX = 0.0f; cubeLocY = -2.0f; cubeLocZ = 0.0f; // 沿Y轴下移以展示透视
    pyrLocX = 2.0f; pyrLocY = 2.0f; pyrLocZ = 0.0f;
    setupVertices();
}


void display(GLFWwindow* window, double currentTime)
{
    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glUseProgram(renderingProgram);

    // 获取MV矩阵和投影矩阵的统一变量的引用
    mvLoc = glGetUniformLocation(renderingProgram, "mv_matrix");
    projLoc = glGetUniformLocation(renderingProgram, "proj_matrix");
    
    // 构建透视矩阵
    glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);
    aspect = (float)width / (float)height;
    pMat = glm::perspective(1.0472f, aspect, 0.1f, 1000.0f); // 1.0472 radians = 60 degrees
    
    // 构建视图矩阵、模型矩阵
    vMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(-cameraX, -cameraY, -cameraZ));

    // 绘制立方体（使用0号缓冲区）
    mMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(cubeLocX, cubeLocY, cubeLocZ));
    mvMat = vMat * mMat;

    glUniformMatrix4fv(mvLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvMat)); // 着色器需要视图矩阵的统一变量
    glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(pMat));

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);                    // 标记第0个缓冲区为“活跃”
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);    // 将第0个属性关联到缓冲区
    glEnableVertexAttribArray(0);                            // 启用第0个顶点属性

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);                        // 执行该语句，第0个VBO中的数据将被传输给拥有位置0的layout修饰符的顶点属性中。这会将立方体的顶点数据发送到着色器。

    // 绘制金字塔（使用1号缓冲区）
    mMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(pyrLocX, pyrLocY, pyrLocZ));
    mvMat = vMat * mMat;

    glUniformMatrix4fv(mvLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvMat)); // 着色器需要视图矩阵的统一变量
    glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(pMat));

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[1]);                    // 标记第1个缓冲区为“活跃”
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);    // 将第0个属性关联到缓冲区
    glEnableVertexAttribArray(0);                            // 启用第0个顶点属性

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 18);                        // 执行该语句，第1个VBO中的数据将被传输给拥有位置0的layout修饰符的顶点属性中。这会将金字塔的顶点数据发送到着色器。
    
}

Результат следующий:

матричный стек

Стек матриц — это набор матриц преобразования. Он позволяет создавать преобразования поверх других преобразований (или удалять их из них).

Вы можете использовать класс стека стандартной библиотеки шаблонов C++ (STL).

Оператор «*=" перегружен в mat4, поэтому его можно использовать для объединения матриц.

Вместо построения преобразования путем создания экземпляра mat4 мы используем команду push() для создания новой матрицы поверх стека. Затем желаемое преобразование применяется по мере необходимости к вновь созданной матрице наверху стека.

Анимационные эффекты, имитирующие движение Солнечной системы.

Поместите матрицу вида в стек, матрица непосредственно над матрицей вида будет матрицей MV Солнца. Матрица над ней будет матрицей MV Земли, состоящей из копии матрицы MV Солнца и матричного преобразования модели Земли, примененного поверх нее. То есть матрица МВ Земли устанавливается путем объединения трансформаций планет в трансформации Солнца. Аналогично, матрица MV Луны находится поверх матрицы MV планеты и создается путем применения преобразования матрицы модели Луны к матрице MV планеты, расположенной непосредственно под ней.

После рендеринга луны вы можете визуализировать вторую «луну», «вытащив» матрицу первой луны из стека (вернув верхнюю часть стека к матрице вида модели планеты), а затем повторив процесс для второй луны». .

Основной метод заключается в следующем.

(1) Мы объявляем наш стек и называем его «mvStack».

(2) При создании нового объекта относительно родительского объекта вызовите «mvStack.push(mvStack.top())».

(3) Применить требуемое преобразование к новому объекту, то есть умножить на него требуемое преобразование.

(4) После завершения рисования объекта или подобъекта вызовите «mvStack.pop()», чтобы удалить его матрицу представления модели из верхней части стека матриц.

main.cpp

void display(GLFWwindow* window, double currentTime)
{
    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glUseProgram(renderingProgram);

    // 获取MV矩阵和投影矩阵的统一变量的引用
    mvLoc = glGetUniformLocation(renderingProgram, "mv_matrix");
    projLoc = glGetUniformLocation(renderingProgram, "proj_matrix");
    
    // 构建透视矩阵
    glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);
    aspect = (float)width / (float)height;
    pMat = glm::perspective(1.0472f, aspect, 0.1f, 1000.0f); // 1.0472 radians = 60 degrees
    glUniformMatrix4fv(projLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(pMat));

    // 将视图矩阵推入堆栈
    vMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(-cameraX, -cameraY, -cameraZ));
    mvStack.push(vMat);

    // 金字塔 == 太阳
    mvStack.push(mvStack.top());
    mvStack.top() *= glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f)); // 太阳位置
    mvStack.push(mvStack.top());
    mvStack.top() *= glm::rotate(glm::mat4(1.0f), (float)currentTime, glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));

    // 太阳旋转
    glUniformMatrix4fv(mvLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvStack.top())); 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[1]);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glEnable(GL_LEQUAL);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 18);    // 绘制太阳
    mvStack.pop();  // 从堆栈中移除太阳的轴旋转

    // 立方体 == 行星
    mvStack.push(mvStack.top());
    mvStack.top() *= glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(sin((float)currentTime)*4.0, 0.0f, cos((float)currentTime)*4.0));
    mvStack.push(mvStack.top());
    mvStack.top() *= glm::rotate(glm::mat4(1.0f), (float)currentTime, glm::vec3(0.0, 1.0, 0.0));

    // 行星旋转
    glUniformMatrix4fv(mvLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvStack.top()));
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36); // 绘制行星
    mvStack.pop();  // 从堆栈中移除行星的轴旋转

    // 小立方体 == 月球
    mvStack.push(mvStack.top());
    mvStack.top() *= glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.0f, sin((float)currentTime)*2.0, cos((float)currentTime)*2.0));
    mvStack.top() *= glm::rotate(glm::mat4(1.0f), (float)currentTime, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));

    // 月球旋转
    mvStack.top() *= glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.25f, 0.25, 0.25)); // 让月球小一些
    glUniformMatrix4fv(mvLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvStack.top()));
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36); // 绘制行星

    // 从堆栈中移除月球缩放、旋转、位置矩阵，行星位置矩阵，太阳位置矩阵，和视图矩阵
    mvStack.pop();
    mvStack.pop();
    mvStack.pop();
    mvStack.pop();    
}

Код шейдера не изменился

Эффект следующий:

Acho que você gosta

Origin blog.csdn.net/ttod/article/details/135346231
Recomendado
Clasificación
Diario
Más
2024-05-14(11)
2024-05-13(7)
2024-05-12(23)
2024-05-11(31)
2024-05-10(32)
2024-05-09(31)
2024-05-08(19)
2024-05-07(34)
2024-05-06(4)
2024-05-05(0)

Code World

© 2018 codetd.com