1. 最终效果
给 六、OpenGL综合练习 的demo配上纹理，再添加一个镜面效果。
最终效果
2. 代码
#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include "StopWatch.h"
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
//1、添加附加随机球
#define NUM_SPHERES 50
GLFrame spheres[NUM_SPHERES];
GLShaderManager shaderManager; // 着色器管理器
GLMatrixStack modelViewMatrix; // 模型视图矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix; // 投影矩阵
GLFrustum viewFrustum; // 视景体
GLGeometryTransform transformPipeline; // 几何图形变换管道
GLTriangleBatch torusBatch; // 花托批处理
GLBatch floorBatch; // 地板批处理
//2、定义公转球的批处理（公转自转）
GLTriangleBatch sphereBatch; //球批处理
//3、角色帧 照相机角色帧（全局照相机实例）
GLFrame cameraFrame;
//5、添加纹理
//纹理标记数组
GLuint uiTextures[3];
bool LoadTGATexture(const char *szFileName, GLenum minFilter, GLenum magFilter, GLenum wrapMode)
{
GLbyte *pBits;
int nWidth, nHeight, nComponents;
GLenum eFormat;
//1.读取纹理数据
pBits = gltReadTGABits(szFileName, &nWidth, &nHeight, &nComponents, &eFormat);
if(pBits == NULL)
return false;
//2、设置纹理参数
//参数1：纹理维度
//参数2：为S/T坐标设置模式
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, wrapMode);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, wrapMode);
//参数1：纹理维度
//参数2：线性过滤
//参数3：wrapMode,环绕模式
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, minFilter);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, magFilter);
//3.载入纹理
//参数1：纹理维度
//参数2：mip贴图层次
//参数3：纹理单元存储的颜色成分（从读取像素图是获得）-将内部参数nComponents改为了通用压缩纹理格式GL_COMPRESSED_RGB
//参数4：加载纹理宽
//参数5：加载纹理高
//参数6：加载纹理的深度
//参数7：像素数据的数据类型（GL_UNSIGNED_BYTE，每个颜色分量都是一个8位无符号整数）
//参数8：指向纹理图像数据的指针
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_COMPRESSED_RGB, nWidth, nHeight, 0,
eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBits);
//使用完毕释放pBits
free(pBits);
//只有minFilter 等于以下四种模式，才可以生成Mip贴图
//GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST具有非常好的性能，并且闪烁现象非常弱
//GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST常常用于对游戏进行加速，它使用了高质量的线性过滤器
//GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR 和GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR 过滤器在Mip层之间执行了一些额外的插值，以消除他们之间的过滤痕迹。
//GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR 三线性Mip贴图。纹理过滤的黄金准则，具有最高的精度。
if(minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR ||
minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST ||
minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR ||
minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST)
//4.加载Mip,纹理生成所有的Mip层
//参数：GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
return true;
}
void SetupRC()
{
//1.
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
shaderManager.InitializeStockShaders();
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
//2.开启深度测试/背面剔除
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_CULL_FACE);
//3.设置大球
gltMakeSphere(torusBatch, 0.4f, 40, 80);
//4.设置小球(公转自转)
gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13);
//5.设置地板顶点数据&地板纹理
GLfloat texSize = 10.0f;
floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4, 1);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
floorBatch.Vertex3f(-20.f, -0.41f, 20.0f);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, 0.0f);
floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, 20.f);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, texSize);
floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, -20.0f);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, texSize);
floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.41f, -20.0f);
floorBatch.End();
//6.随机小球顶点坐标数据
for (int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) {
//y轴不变，X,Z产生随机值
GLfloat x = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200 ) * 0.1f);
GLfloat z = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200 ) * 0.1f);
//在y方向，将球体设置为0.0的位置，这使得它们看起来是飘浮在眼睛的高度
//对spheres数组中的每一个顶点，设置顶点数据
spheres[i].SetOrigin(x, 0.0f, z);
}
//7.创建3个纹理对象
glGenTextures(3, uiTextures);
//8.将TGA文件加载为2D纹理。
//参数1：纹理文件名称
//参数2&参数3：需要缩小&放大的过滤器
//参数4：纹理坐标环绕模式
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[0]);
LoadTGATexture("marble.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[1]);
LoadTGATexture("marslike.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[2]);
LoadTGATexture("moonlike.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
}
//删除纹理
void ShutdownRC()
{
glDeleteTextures(3, uiTextures);
}
// 屏幕更改大小或已初始化
void ChangeSize(int nWidth, int nHeight)
{
//1.设置视口
glViewport(0, 0, nWidth, nHeight);
//2.设置投影方式
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(nWidth)/float(nHeight), 1.0f, 100.0f);
//3.将投影矩阵加载到投影矩阵堆栈,
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
modelViewMatrix.LoadIdentity();
}
void drawSomething(GLfloat yRot)
{
//1.定义光源位置&漫反射颜色
static GLfloat vWhite[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
static GLfloat vLightPos[] = { 0.0f, 3.0f, 0.0f, 1.0f };
//2.绘制悬浮小球
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[2]);
for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) {
modelViewMatrix.PushMatrix();
modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[i]);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
modelViewMatrix.GetMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos,
vWhite,
0);
sphereBatch.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();
}
//3.绘制大球
modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.2f, -2.5f);
modelViewMatrix.PushMatrix();
modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[1]);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
modelViewMatrix.GetMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos,
vWhite,
0);
torusBatch.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();
//4.绘制公转小球（公转自转)
modelViewMatrix.PushMatrix();
modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[2]);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
modelViewMatrix.GetMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos,
vWhite,
0);
sphereBatch.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();
}
//进行调用以绘制场景
void RenderScene()
{
//1.地板颜色值，注意alpha值，用于混合
static GLfloat vFloorColor[] = { 40.0/255.0, 150.0/255.0, 200.0/255.0, 0.75f};
//2.基于时间动画
static CStopWatch rotTimer;
float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f;
//3.清除颜色缓存区和深度缓冲区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//4.压入栈(栈顶)
modelViewMatrix.PushMatrix();
//5.设置观察者矩阵
M3DMatrix44f mCamera;
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
//6.压栈(镜面)
modelViewMatrix.PushMatrix();
//7.---添加反光效果---
//翻转Y轴
modelViewMatrix.Scale(1.0f, -1.0f, 1.0f);
//镜面世界围绕Y轴平移一定间距，因为镜面了，所以是向下移动0.8
modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.8f, 0.0f);
// 镜面后，原来逆时针为正面，现在顺时针为正面
//8.指定顺时针为正面
glFrontFace(GL_CW);
//9.绘制地面以外其他部分(镜面)
drawSomething(yRot);
//10.恢复为逆时针为正面
glFrontFace(GL_CCW);
//11.绘制镜面完毕，恢复矩阵
modelViewMatrix.PopMatrix();
//12.开启混合功能(绘制地板)
glEnable(GL_BLEND);
//13. 指定 glBlendFunc 颜色混合方程式
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
//14.绑定地面纹理
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[0]);
/*15.
纹理调整着色器(将一个基本色乘以一个取自纹理的单元nTextureUnit的纹理)
参数1：GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE
参数2：模型视图投影矩阵
参数3：颜色
参数4：纹理单元（第0层的纹理单元）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,
transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),
vFloorColor,
0);
//开始绘制
floorBatch.Draw();
//绘制完毕，取消混合
glDisable(GL_BLEND);
//16.绘制地面以外其他部分
drawSomething(yRot);
//17.绘制完，恢复矩阵
modelViewMatrix.PopMatrix();
//18.交换缓存区
glutSwapBuffers();
//19.提交重新渲染
glutPostRedisplay();
}
//3.移动照相机参考帧，来对方向键作出响应
void SpeacialKeys(int key,int x,int y)
{
float linear = 0.1f;
float angular = float(m3dDegToRad(5.0f));
if (key == GLUT_KEY_UP) {
cameraFrame.MoveForward(linear);
}
if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
cameraFrame.MoveForward(-linear);
}
if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
//RotateWorld 旋转
cameraFrame.RotateWorld(angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
cameraFrame.RotateWorld(-angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
glutInitWindowSize(800,600);
glutCreateWindow("OpenGL SphereWorld");
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutDisplayFunc(RenderScene);
glutSpecialFunc(SpeacialKeys);
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
SetupRC();
glutMainLoop();
ShutdownRC();
return 0;
}
3. 部分讲解
-
地板
相比于原来demo的324个小地板拼成一个大地板，这里采用了一整块大地板。由于纹理贴图较小，这里使用了10倍的纹理坐标大小，以获得更细腻的地板效果。
//5.设置地板顶点数据&地板纹理
GLfloat texSize = 10.0f;
floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4, 1);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
floorBatch.Vertex3f(-20.f, -0.41f, 20.0f);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, 0.0f);
floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, 20.f);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, texSize);
floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, -20.0f);
floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, texSize);
floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.41f, -20.0f);
floorBatch.End();
-
纹理
依次读取3个纹理，并使用了mipmap技术。
//7.创建3个纹理对象
glGenTextures(3, uiTextures);
//8.将TGA文件加载为2D纹理。
//参数1：纹理文件名称
//参数2&参数3：需要缩小&放大的过滤器
//参数4：纹理坐标环绕模式
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[0]);
LoadTGATexture("marble.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[1]);
LoadTGATexture("marslike.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[2]);
LoadTGATexture("moonlike.tga", GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
-
球的贴图
不管是大球还是小球，绘制方式基本和原来一样。只是多了纹理的绑定，同时使用的shader从GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF变为了GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF。
//2.绘制悬浮小球
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[2]);
for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) {
modelViewMatrix.PushMatrix();
modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[i]);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
modelViewMatrix.GetMatrix(),
transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
vLightPos,
vWhite,
0);
sphereBatch.Draw();
modelViewMatrix.PopMatrix();
}
-
镜面效果
镜面效果通过镜像绘制小球，并和地板进行混合达到镜面效果。
镜面之后，y轴的前后移动会反向；原来正面为逆时针，现在为顺时针。
//7.---添加反光效果---
//翻转Y轴
modelViewMatrix.Scale(1.0f, -1.0f, 1.0f);
//镜面世界围绕Y轴平移一定间距，因为镜面了，所以是向下移动0.8
modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.8f, 0.0f);
// 镜面后，原来逆时针为正面，现在顺时针为正面
//8.指定顺时针为正面
glFrontFace(GL_CW);
//9.绘制地面以外其他部分(镜面)
drawSomething(yRot);
//10.恢复为逆时针为正面
glFrontFace(GL_CCW);
//11.绘制镜面完毕，恢复矩阵
modelViewMatrix.PopMatrix();
//12.开启混合功能(绘制地板)
glEnable(GL_BLEND);
//13. 指定 glBlendFunc 颜色混合方程式
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
//14.绑定地面纹理
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[0]);
/*15.
纹理调整着色器(将一个基本色乘以一个取自纹理的单元nTextureUnit的纹理)
参数1：GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE
参数2：模型视图投影矩阵
参数3：颜色
参数4：纹理单元（第0层的纹理单元）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,
transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),
vFloorColor,
0);
//开始绘制
floorBatch.Draw();
//绘制完毕，取消混合
glDisable(GL_BLEND);
对应demo代码。
