[OpenGL] 桌子的平移、旋转和缩放

            


1）绘制立方体

        考虑分别绘制六个面，先把每个正方形的坐标点存储在数组中，然后再利用循环完成绘制。(这样的绘制模式使一条边被绘制了两次，有一些优化的方法，为了逻辑更清晰没有进行优化)

        在三维笛卡尔坐标系中，一个立方体可由三个顶点坐标唯一确定，一共是9个值。考虑到这里的立方体每条边都是与坐标轴平行的，简化后只需传入6个值。

 


        由此，很容易计算出六个面的四点坐标值：

        { {
x1,y1,z1
},{ x2,y1,z1
},{ x2,y2,z1
},{ x1,y2,z1
} },
        { {
x1,y1,z1
},{ x2,y1,z1
},{ x2,y1,z2
},{ x1,y1,z2
} },
        { {
x2,y1,z1
},{ x2,y2,z1
},{ x2,y2,z2
},{ x2,y1,z2
} },
        { {
x1,y1,z1
},{ x1,y2,z1
},{ x1,y2,z2
},{ x1,y1,z2
} },
        { {
x1,y2,z1
},{ x2,y2,z1
},{ x2,y2,z2
},{ x1,y2,z2
} },
        { {
x1,y1,z2
},{ x2,y1,z2
},{ x2,y2,z2
},{ x1,y2,z2
} };

 

        绘制时，先设置多边形模式为正反面、线型，调用如下函数绘制多个四边形：

              


2）绘制桌子

        调用已有立方体函数，通过传入具体位置来绘制桌子，由于会多次调用，将其封装成一个函数。

 

3）平移，旋转，缩放

        完成基本的平移旋转缩放操作需要调glTranslatef,glRotatef,glScalef三个函数，更准确的来说，它们完成的不是平移旋转缩放操作，而是在当前操作矩阵上乘以一个平移，旋转或缩放矩阵。所以在绘制时，我们需要先设置当前矩阵的模式为模型矩阵，并且将矩阵初始化为单位矩阵。

        并且，在完成特定操作（如平移）时，我们将所有的操作矩阵放到堆栈时，完成后再抛出，这样可以保证不同操作之间相互不影响。

        同时需要注意到相乘顺序与实际情况是相反的：

  


        为了完成屏幕的时刻刷新，需要注册空闲时调用的回调函数，在这个回调函数中调用自己的绘图函数，每执行完一次绘图函数刷新一下平移/旋转/缩放因子，达到动画效果。

 

         平移矩阵：

          glTranslatef(GLfloat z, GLfloaty, GLfloat z);
         传入的参数是在x,y,z方向上平移的长度。

                       1 0  0  0

      [ x y z1 ]  [ 0 1  0  0 ]

                       0 0  1  0

                      dx dy dz  1

 

         旋转矩阵：

         glRotatef(GLfloat theta, GLfloatx, GLfloat y, GLfloat z);    
          传入参数是旋转角度，坐标轴。需要注意的是，旋转轴是过原点的，需要先把物体移到原点，旋转，再挪回来。

 

                       cosa 0  -sina  0

      [ x y z 1 ]  [   0   1    0      0 ]

                      sina   0  cosa  0

                          0    0    0     1          

 

      （绕y轴旋转）

 

         缩放矩阵：

         glScalef(GLfloat x, GLfloat y, GLfloatz);
         传入参数是不同坐标轴方向缩放程度，同理，要先把物体移到原点，再缩放，最后移到原位。

 

                        Sx  0  0   0

      [ x y z 1 ]  [ 0  Sy  0   0 ]

                        0   0  Sz  0

                        0   0   0  1

/*
author：fish1996
date:2016/03/24
*/

#define GLUT_DISABLE_ATEXIT_HACK
#include "gl/glut.h"

float fTranslate; //平移因子
float fRotate; //旋转因子
float fScale = 1.0f; //缩放因子

//绘制正方体，它是由直线x = x1, x = x2, y = y1, y = y2, z = z1, z = z2 划分出的空间
void drawCube(GLfloat x1, GLfloat x2, GLfloat y1, GLfloat y2, GLfloat z1, GLfloat z2)
{
int i, j;
//指定六个面的四个顶点，每个顶点用3个坐标值表示
GLfloat point[6][4][3] = {
{ { x1,y1,z1 },{ x2,y1,z1 },{ x2,y2,z1 },{ x1,y2,z1 } },
{ { x1,y1,z1 },{ x2,y1,z1 },{ x2,y1,z2 },{ x1,y1,z2 } },
{ { x2,y1,z1 },{ x2,y2,z1 },{ x2,y2,z2 },{ x2,y1,z2 } },
{ { x1,y1,z1 },{ x1,y2,z1 },{ x1,y2,z2 },{ x1,y1,z2 } },
{ { x1,y2,z1 },{ x2,y2,z1 },{ x2,y2,z2 },{ x1,y2,z2 } },
{ { x1,y1,z2 },{ x2,y1,z2 },{ x2,y2,z2 },{ x1,y2,z2 } }
};
//设置正方形绘制模式
glBegin(GL_QUADS);
for (i = 0; i < 6; i++) {
for (j = 0; j < 4; j++) {
glVertex3fv(point[i][j]);
}
}
glEnd();
}

//绘制桌子
void drawTable()
{
drawCube(0.0, 1.0, 0.0, 0.8, 0.6, 0.8);	//桌面
drawCube(0.1, 0.3, 0.1, 0.3, 0.0, 0.6); //四条腿
drawCube(0.7, 0.9, 0.1, 0.3, 0.0, 0.6);
drawCube(0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.0, 0.6);
drawCube(0.7, 0.9, 0.5, 0.7, 0.0, 0.6);
}

void reshape(int width, int height)
{
if (height == 0)
{
height = 1;	 //高度为0时，让高度为1
}

glViewport(0, 0, width, height);	//设置视窗大小

glMatrixMode(GL_PROJECTION);	//设置矩阵模式为投影
glLoadIdentity();			//初始化矩阵为单位矩阵

gluPerspective(45.0f, (GLfloat)width / (GLfloat)height, 0.1f, 100.0f);//设置投影方位

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);	  //设置矩阵模式为模型
glLoadIdentity();	//初始化矩阵为单位矩阵
}

void idle()
{
glutPostRedisplay();//调用当前绘制函数
}

void redraw()
{
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);//设置多边形绘制模式：正反面，线型
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//清除颜色缓冲
glLoadIdentity();	//初始化矩阵为单位矩阵

glPushMatrix(); //压入矩阵堆栈
glTranslatef(-2.0f, 0.0f, -6.0f); //图形向左平移，同时向里平移
glTranslatef(0.0f, fTranslate, 0.0f);	//y轴方向上平移
drawTable();//画桌子
glPopMatrix();//抛出矩阵堆栈

glPushMatrix();//压入矩阵堆栈
glTranslatef(0.5f, 0.0f, -6.0f); //旋转前向右平移，改变坐标轴，同时向里平移
glRotatef(fRotate, 0, 1.0f, 0);     //以y轴为坐标轴旋转
glTranslatef(-0.5f, 0.0f, 0.0f); //旋转后向左平移，恢复位置
drawTable();//画桌子
glPopMatrix();//抛出矩阵堆栈

glPushMatrix();//压入矩阵堆栈
glTranslatef(2.0f, 0.4f, -6.0f); //图形向右，向里平移 + 缩放前向右，向上平移，改变缩放点
glScalef(fScale, fScale, fScale); //等比例缩放
glTranslatef(-0.5f, -0.4f, 0.0f); //缩放后向左，向下平移，恢复位置
drawTable();//画桌子
glPopMatrix();//抛出矩阵堆栈

fTranslate += 0.002f; //更新平移因子
fRotate += 0.4f; //更新旋转因子
fScale -= 0.002f; //更新缩放因子

if (fTranslate > 0.5f) fTranslate = 0.0f; //移到一定位置从头开始移
if (fScale < 0.6f)fScale = 1.0f; //缩放到一定程度恢复原状

glutSwapBuffers(); //交换缓冲区
}

int main(int argc, char *argv[])
{
glutInit(&argc, argv);//对glut的初始化
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);//初始化显示模式:RGB颜色模型，双缓冲
glutInitWindowSize(640, 480);//设置窗口大小
glutCreateWindow("Exercise2");//设置窗口标题

glutDisplayFunc(redraw);//注册绘制回调函数
glutReshapeFunc(reshape);//注册重绘回调函数
glutIdleFunc(idle);//注册全局回调函数：空闲时调用

glutMainLoop();// glut事件处理循环

return 0;
}