OpenGL代码学习（24）--地板镜像效果的应用
注意：需要在配置好OpenGL的编程环境中运行下列代码，环境配置文章可参考：
OpenGL在Mac项目上的配置
下面的代码，直接放置在main.cpp文件中即可：
#include "GLTools.h" #include "GLShaderManager.h" #include "GLFrustum.h" #include "GLBatch.h" #include "GLFrame.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 // 着色器 GLShaderManager shaderManager; // 视图矩阵堆栈 GLMatrixStack modelViewMatrix; // 投影矩阵堆栈 GLMatrixStack projectionMatrix; // 视景体 GLFrustum viewFrustum; // 照相机角色 GLFrame cameraFrame; // 变换管线 GLGeometryTransform transformPipeline; // 花托批次 GLTriangleBatch torusBatch; // 地板批次 GLBatch floorBatch; // 旋转小球批次 GLTriangleBatch sphereBatch; // 随机小球群 #define NUM_SPHERES 50 GLFrame spheres[NUM_SPHERES]; // 定义3个纹理标识 #define TEXTURE_MARBLE 0 #define TEXTURE_MARSLIKE 1 #define TEXTURE_MOONLIKE 2 #define TEXTURE_COUNT 3 // 纹理标识数组 GLuint uiTextures[TEXTURE_COUNT]; // 纹理文件名数组 const char *szTextureFiles[TEXTURE_COUNT] = { "Marble.tga", "Marslike.tga", "MoonLike.tga" }; // 从 TGA 文件中加载纹理数据 bool LoadTGATexture(const char *szFileName, GLenum minFilter, GLenum magFilter, GLenum wrapMode) { // 从 TGA 文件读取纹理数据 GLbyte *pBits; int nWidth, nHeight, nComponents; GLenum eFormat; pBits = gltReadTGABits(szFileName, &nWidth, &nHeight, &nComponents, &eFormat); if(pBits == NULL) return false; // 设置环绕模式 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, wrapMode); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, wrapMode); // 设置缩小和放大过滤器 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, minFilter); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, magFilter); // 设置纹理压缩 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1); // 加载纹理数据到2维纹理缓冲区 glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_COMPRESSED_RGB, nWidth, nHeight, 0, eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBits); // 释放纹理数据 free(pBits); // 判断缩小过滤器是否是 Mip 贴图缩小过滤器，是则开启 Mip 贴图功能 if(minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR || minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST || minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR || minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST) glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D); return true; } // 加载所有纹理数据 void LoadAllTextureData() { // 申请纹理数据标识 glGenTextures(TEXTURE_COUNT, uiTextures); // 加载 Marble 纹理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MARBLE]); LoadTGATexture(szTextureFiles[TEXTURE_MARBLE], GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT); // 加载 Mars 纹理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MARSLIKE]); LoadTGATexture(szTextureFiles[TEXTURE_MARSLIKE], GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE); // 加载 Moon 纹理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MOONLIKE]); LoadTGATexture(szTextureFiles[TEXTURE_MOONLIKE], GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE); } // 程序初始化 void SetupRC() { // 设置窗口背景颜色为黑色 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 初始化着色器 shaderManager.InitializeStockShaders(); // 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 开启背面剔除，用于地板镜像效果实现 glEnable(GL_CULL_FACE); // 得到花托批次数据 gltMakeTorus(torusBatch, 0.4f, 0.15f, 30, 30); // 得到旋转小球批次数据 gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13); // 得到地板批次数据 GLfloat texSize = 10.0f; floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4, 1); floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f); floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.41f, 20.0f); floorBatch.MultiTexCoord2f(0, texSize, 0.0f); floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.41f, 20.0f); 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(); // 随机小球群位置数据生成 for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) { GLfloat x = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200) * 0.1f); GLfloat z = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200) * 0.1f); spheres[i].SetOrigin(x, 0.0f, z); } // 加载所有纹理数据 LoadAllTextureData(); } // 程序资源释放 void ShutdownRC(void) { glDeleteTextures(TEXTURE_COUNT, uiTextures); } // 绘制球体世界除开地板外的所有物体 void DrawSongAndDance(GLfloat yRot) { static GLfloat vWhite[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f }; static GLfloat vLightPos[] = { 0.0f, 3.0f, 0.0f, 1.0f }; // 获取点光源位置 M3DMatrix44f mCamera; M3DVector4f vLightEyePos; modelViewMatrix.GetMatrix(mCamera); m3dTransformVector4(vLightEyePos, vLightPos, mCamera); // 绘制随机小球群，这里的做法是瞬间切换当前角色位置并开始绘制小球，然后切换回原来角色位置 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MOONLIKE]); for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) { // 保存当前矩阵状态，为了能切换回原来的角色位置 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 调整当前角色位置为随机生成小球的位置 modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[i]); // 绘制随机小球 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF, modelViewMatrix.GetMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vWhite, 0); sphereBatch.Draw(); // 还原矩阵状态，切换为原来角色位置 modelViewMatrix.PopMatrix(); } // 视图矩阵进行平移 modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.2f, -2.5f); // 保持旋转前的视图矩阵，因为如果不在旋转前保存，会导致旋转小球也会带上花托的旋转 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 继续进行旋转 modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f); // 绘制中间花托圆环 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MARSLIKE]); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF, modelViewMatrix.GetMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vWhite, 0); torusBatch.Draw(); // 恢复到旋转前的视图矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 绘制旋转小球 modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f); modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MOONLIKE]); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF, modelViewMatrix.GetMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vWhite, 0); sphereBatch.Draw(); } // 窗口渲染回调 void RenderScene(void) { // 获取2次渲染之间的时间间隔 static CStopWatch rotTimer; float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f; static GLfloat vFloorColor[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.75f }; // 清空缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 压入照相机矩阵 M3DMatrix44f mCamera; cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera); modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera); // 绘制地板镜像，Y 轴反转实现镜像效果 modelViewMatrix.PushMatrix(); modelViewMatrix.Scale(1.0f, -1.0f, 1.0f); modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.8f, 0.0f); glFrontFace(GL_CW); DrawSongAndDance(yRot); glFrontFace(GL_CCW); modelViewMatrix.PopMatrix(); // 开启颜色混合，使地板镜像和地板融合一体 glEnable(GL_BLEND); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, uiTextures[TEXTURE_MARBLE]); glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vFloorColor, 0); floorBatch.Draw(); glDisable(GL_BLEND); // 绘制地板上面的球体世界 DrawSongAndDance(yRot); // 出栈，恢复成原始矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 因为是双缓冲区模式，后台缓冲区替换到前台缓存区进行显示 glutSwapBuffers(); // 自动触发渲染，达到动画效果 glutPostRedisplay(); } // 特殊按键点击回调 void SpecialKeys(int key, int x, int y) { float linear = 0.1f; float angular = float(m3dDegToRad(5.0f)); // 控制角色向前后移动 if(key == GLUT_KEY_UP) cameraFrame.MoveForward(linear); if(key == GLUT_KEY_DOWN) cameraFrame.MoveForward(-linear); // 控制角色向左右旋转 if(key == GLUT_KEY_LEFT) cameraFrame.RotateWorld(angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f); if(key == GLUT_KEY_RIGHT) cameraFrame.RotateWorld(-angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f); } // 窗口变换回调 void ChangeSize(int width, int height) { // 防止除数为0 if(height == 0) height = 1; // 设置视口 glViewport(0, 0, width, height); // 设置透视投影 viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(width)/float(height), 1.0f, 100.0f); projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix()); // 设置变换管线的矩阵堆栈 transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix); } // 程序入口 int main(int argc, char* argv[]) { // 设置 Mac OS 工作目录路径 gltSetWorkingDirectory(argv[0]); // GLUT初始化 glutInit(&argc, argv); // 设置渲染模式 glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH); // 初始化窗口大小 glutInitWindowSize(800, 720); // 创建窗口并命名 glutCreateWindow("OpenGL SphereWorld"); // 判断驱动程序是否初始化完毕 GLenum err = glewInit(); if (GLEW_OK != err) { fprintf(stderr, "Error: %s\n", glewGetErrorString(err)); return 1; } // 窗口变化回调函数设置 glutReshapeFunc(ChangeSize); // 窗口渲染回调函数设置 glutDisplayFunc(RenderScene); // 特殊按键回调函数设置 glutSpecialFunc(SpecialKeys); // 初始化环境 SetupRC(); // 主消息循环 glutMainLoop(); // 程序资源释放 ShutdownRC(); return 0; }
效果如下：
