OpenGL--隧道案例

效果图如下:

隧道效果.gif

案例分析

设置纹理坐标使用批次类的MultiTexCoord2f,其中第一个参数是指图层,即纹理的level,一般默认设置为0,后两个参数即为纹理的坐标s、t;设置顶点坐标使用批次类的Vertex3f,传入顶点的x、y、z;
四个面均是由多个三角形使用三角形带的图元连接方式组成,所以只需要使用for循环,每次设置四个点的顶点及纹理坐标即可完成绘制

几何坐标参考图.png

//Z表示深度,隧道的深度
floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1); 
    //如果想隧道越深,把z的值改大就可以了
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z);
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z);
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        floorBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
    }
    floorBatch.End();
    

可以从上图看到,这是一个梯形的长方形,由很多个三角形组成的,从上面代码可以看出GL_TRIANGLE_STRIP 三角形扇,它会连成一个三角形,所以两个三角形只需要四个坐标就可以了,
分析坐标,z代表着深度,越靠近里面的三角形就越小,就不断地(z-10)一路延伸过去,通过for循环不断绘制小长方形形成一个阶梯的地面。

案例代码

#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLGeometryTransform.h"

#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif

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;        //几何变换管线

// 批次容器类
GLBatch                floorBatch; // 地面
GLBatch                ceilingBatch; // 天花板
GLBatch                leftWallBatch; // 左墙面
GLBatch                rightWallBatch; // 右墙面

// 深度初始值
GLfloat                viewZ = -65.f;

// 纹理标识符号
#define TEXTURE_BRICK   0 // 墙面
#define TEXTURE_FLOOR   1 // 地板
#define TEXTURE_CEILING 2 // 天花板
#define TEXTURE_COUNT   3 // 纹理个数

GLuint  textures[TEXTURE_COUNT]; // 纹理标记数组

// 文件tag名称数组
const char *szTextureFiles[TEXTURE_COUNT] = {"brick.tga", "floor.tga", "ceiling.tga"};

// 菜单选择
void ProcessMenu(int value) {
    GLint iLoop;
    
    for(iLoop = 0; iLoop < TEXTURE_COUNT; iLoop++) {
        // 绑定纹理
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[iLoop]);
        
        // 配置纹理参数
        switch (value) {
            case 0:
                // 缩小过滤器,邻近过滤
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
                break;
            case 1:
                // 缩小过滤器,线性过滤
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
                break;
            case 2:
                // 缩小过滤器,选择最邻近的Mip层,并执行最邻近过滤
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST);
                break;
            case 3:
                // 缩小过滤器,在Mip层之间执行线性插补,并执行最邻近过滤
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR);
                break;
            case 4:
                // 缩小过滤器,选择最邻近Mip层,并执行线性过滤
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
                break;
            case 5:
                // 缩小过滤器,在Mip层之间执行线性插补,并执行线性过滤,又称为三线性过滤
                glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
                break;
            case 6:
                // 设置各向异性过滤
                GLfloat fLargest;
                // 获取各向异性过滤的最大数量
                glGetFloatv(GL_MAX_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, &fLargest);
                // 设置纹理参数(各向异性采样)
                glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, fLargest);
                break;
            case 7:
                // 设置各向同性过滤,数量为1.0表示(各向同性采样)
                glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAX_ANISOTROPY_EXT, 1.0f);
                break;
            default:
                break;
        }
    }
    
    // 重绘消息
    glutPostRedisplay();
}

// 在这个函数里能够在渲染环境中进行任何需要的初始化,它这里的设置并初始化纹理对象
void SetupRC() {
    
    // 设置背景
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    
    // 初始化shaderManager
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    GLbyte *pBytes;
    GLint iWidth, iHeight, iComponents;
    GLenum eFormat;
    GLint iLoop;
    
    // 生成纹理标记
    glGenTextures(TEXTURE_COUNT, textures);
    
    // 设置纹理参数
    for (iLoop = 0; iLoop < TEXTURE_COUNT; iLoop++) {
        // 绑定纹理对象
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[iLoop]);
        
        // 加载tga文件
        pBytes = gltReadTGABits(szTextureFiles[iLoop], &iWidth, &iHeight, &iComponents, &eFormat);
        
        // 设置过滤模式
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
        
        // 设置环绕模式
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
        
        // 载入纹理
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, iComponents, iWidth, iHeight, 0, eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBytes);
        
        // 为纹理对象生成一组完整的mipmap glGenerateMipmap
        glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
        
        // 释放纹理数据
        free(pBytes);
    }
    
    // 设置几何图形顶点和纹理坐标
    GLfloat z;
    
    floorBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    
    //Z表示深度,隧道的深度
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        floorBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        floorBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        
        floorBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        floorBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
    }
    floorBatch.End();
    
    ceilingBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
        
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
        
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z);
        
        ceilingBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        ceilingBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z);
    }
    ceilingBatch.End();
    
    leftWallBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z);
        
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z);
        
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        
        leftWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        leftWallBatch.Vertex3f(-10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
    }
    leftWallBatch.End();
    
    rightWallBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, 28, 1);
    for(z = 60.0f; z >= 0.0f; z -=10.0f)
    {
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 0.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z);
        
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 0.0f, 1.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z);
        
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 0.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, -10.0f, z - 10.0f);
        
        rightWallBatch.MultiTexCoord2f(0, 1.0f, 1.0f);
        rightWallBatch.Vertex3f(10.0f, 10.0f, z - 10.0f);
    }
    rightWallBatch.End();
    
}

// 关闭渲染环境
void ShutdownRC() {
    // 删除纹理
    glDeleteTextures(TEXTURE_COUNT, textures);
}

// 前后移动视口来对方向键作出响应
void SpecialKeys(int key, int x, int y) {
    
    if (GLUT_KEY_UP == key) {
        viewZ += 0.5f;
    }
    if (GLUT_KEY_DOWN == key) {
        viewZ -= 0.5f;
    }
    
    // 更新窗口
    glutPostRedisplay();
    
}

// 改变视景体和视口,在改变窗口大小或初始化窗口调用
void ChangeSize(int w, int h) {
    
    //1.防止对0进行除法操作
    if(h == 0)
        h = 1;
    
    //2.将视口设置大小
    glViewport(0, 0, w, h);
    
    GLfloat fAspect = (GLfloat)w/(GLfloat)h;
    
    //3.生成透视投影
    viewFrustum.SetPerspective(80.0f,fAspect,1.0,120.0);
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
    
}

// 调用,绘制场景
void RenderScene(void) {
    
    // 清除缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    
    // 压栈
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    // Z轴平移
    modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, viewZ);
    
    // 纹理替换矩阵着色器
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), 0);
    
    // 绑定纹理
    // 地板
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[TEXTURE_FLOOR]);
    floorBatch.Draw();
    
    // 天花板
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[TEXTURE_CEILING]);
    ceilingBatch.Draw();
    
    // 墙面
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[TEXTURE_BRICK]);
    leftWallBatch.Draw();
    rightWallBatch.Draw();
    
    // 出栈
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    // 交换缓冲区
    glutSwapBuffers();
    
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    
    // 标准初始化
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Tunnel");
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    
    // 添加菜单入口,改变过滤器
    glutCreateMenu(ProcessMenu);
    glutAddMenuEntry("GL_NEAREST",0);
    glutAddMenuEntry("GL_LINEAR",1);
    glutAddMenuEntry("GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST",2);
    glutAddMenuEntry("GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR", 3);
    glutAddMenuEntry("GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST", 4);
    glutAddMenuEntry("GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR", 5);
    glutAddMenuEntry("Anisotropic Filter", 6);
    glutAddMenuEntry("Anisotropic Off", 7);
    
    glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON);
    
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    
    // 启动循环,关闭纹理
    SetupRC();
    glutMainLoop();
    ShutdownRC();
    
    return 0;
}

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