C++博客-夏冰-随笔分类-OpenGL

实现Arcball效果(OpenGL)

夏冰 — Wed, 22 Jan 2014 00:12:00 GMT

主要讲解如何在OpenGL中实现Arcball效果.
Arcball效果: 当按下鼠标左键并移动时, 场景窗口中鼠标下方的物体会围绕其中心旋转. 好比人用手指按住地球仪让其旋转的效果.
本例主要运用矩阵变换来实现. 首先根据鼠标的移动得到旋转轴以及旋转角度. 而后转换成四元数格式, 再转换成变换矩阵.
首先得到投影矩阵和视图变换矩阵

1 GLdouble projection_matrix[16] = {1,0,0,0, 0,1,0,0, 0,0,1,0, 0,0,0,1};
2 GLdouble modelview_matrix[16] = {1,0,0,0, 0,1,0,0, 0,0,1,0, 0,0,0,1};
3 int viewport_matrix[4] = {0,0,640,480};
4
5 glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX,projection_matrix);
6 glGetIntegerv(GL_VIEWPORT,viewport_matrix);

得到鼠标位置在模型空间中的位置

1 GLdouble x,y,z;
2 gluUnProject(mouse_x, mouse_y, 0.0,
3              modelview_matrix,
4              projection_matrix,
5              viewport_matrix,
6              &x, &y, &z);

而后从眼睛位置以及上面得到的鼠标位置得到一条射线, 而后根据射线方程得到球面上一点的位置.
而后根据鼠标的移动得到另外一个球面点的位置. 从而得到球心到达两个球面上点的向量, 叉乘得到旋转轴, 点乘得到旋转角度.
根据旋转轴和旋转角度得到四元数. 而后四元数变换得到旋转矩阵.

参考资料: http://rainwarrior.ca/dragon/arcball.html

夏冰 2014-01-22 08:12 发表评论

NeHe OpenGL 代码简略描述

夏冰 — Tue, 11 Oct 2011 23:03:00 GMT

摘要: NeHe OpenGL 代码简略描述阅读全文

夏冰 2011-10-12 07:03 发表评论

OpenGL中平截头体六个裁剪平面方程的求解

夏冰 — Fri, 30 Sep 2011 03:26:00 GMT

摘要: 空间中的坐标乘以视图模型矩阵得到视觉坐标, 再乘以投影矩阵得到裁剪坐标. 现在我求出裁剪矩阵M, 其等于投影矩阵左乘模型视图矩阵 Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware) http://www.CodeHighlighter.com/ --> 1 &n... 阅读全文

夏冰 2011-09-30 11:26 发表评论

在OpenGL中使用CEGUI

夏冰 — Fri, 19 Aug 2011 15:38:00 GMT

添加系统环境变量 CEGUI_DIR 为CEGUI SDK所在的目录
需要 freeglut 库
环境变量"path"添加cegui以及其dependencies的bin路径
设置程序工作目录路径为 $(CEGUI_DIR)\bin, 这样方便读取资源文件
添加库的附加依赖项: CEGUIOpenGLRenderer_d.lib CEGUIBase_d.lib(Debug) 或者 CEGUIOpenGLRenderer.lib CEGUIBase.lib (Release)

  1 /*! \file main.cpp
  2 * \brief CEGUI 与 OpenGL 的整合
  3 */
  4
  5 // 添加环境变量 CEGUI_DIR 为其目录
  6 // 需要 freeglut 库
  7 // 环境变量 path 添加 cegui和其dependencies的bin路径
  8 // 设置工作目录路径为 $(CEGUI_DIR)\bin
  9
10 #pragma warning(disable:4251)
11
12 #include <math.h>
13 #include <gl/glew.h>
14 #include <gl/glut.h>
15
16 #include <CEGUI.h>
17 #include <CEGUIResourceProvider.h>
18 #include <XMLParserModules/XercesParser/CEGUIXercesParser.h>
19 #include <RendererModules/OpenGL/CEGUIOpenGLRenderer.h>
20
21 GLint windowWidth = 800;    ///< 窗口宽度
22 GLint windowHeight = 600;    ///< 窗口高度
23
24 /*! 用于初始化OpenGL的回调函数.
25 *
26 */
27 void SetupRC (void)
28 {
29     glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
30     glEnable(GL_DEPTH_TEST);
31     glEnable(GL_CULL_FACE);
32     glFrontFace(GL_CCW);
33 }
34
35 /*! 用于渲染场景的回调函数.
36 *
37 */
38 void RenderScene(void)
39 {
40     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
41
42     glPushMatrix();
43
44     glPopMatrix();
45
46
47     CEGUI::System::getSingleton().renderGUI();
48
49     glutSwapBuffers();
50 }
51
52 /*! 窗口大小变化的回调函数, 设置fbo的宽度和高度.
53 *
54 */
55 void ChangeSize(int w, int h)
56 {
57     GLfloat fAspect;
58
59     if(h == 0)
60         h = 1;
61
62     fAspect = (GLfloat)w/(GLfloat)h;
63
64     glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
65     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
66     glLoadIdentity();
67     gluPerspective(35.0f, fAspect, 1.0f, 50.0f);
68     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
69     glLoadIdentity();
70 }
71
72
73 /*! 用于特殊按键的回调函数.
74 *
75 *  \param
76 */
77 void SpecialKeys(int key, int x, int y)
78 {
79     glutPostRedisplay();
80 }
81
82 /*! 用于键盘按键的回调函数.
83 *
84 *  \param key 哪个键
85 */
86 void keyPressFunc(unsigned char key, int x, int y)
87 {
88     switch(key)
89     {
90     case 27:
91         exit(0);
92     default:
93         break;
94     }
95     glutPostRedisplay();
96 }
97
98 void SetupCEGUIResourceGroup()
99 {
100     CEGUI::DefaultResourceProvider* rp = static_cast<CEGUI::DefaultResourceProvider*>
101         (CEGUI::System::getSingleton().getResourceProvider());
102
103     rp->setResourceGroupDirectory("schemes", "../datafiles/schemes/");
104     rp->setResourceGroupDirectory("imagesets", "../datafiles/imagesets/");
105     rp->setResourceGroupDirectory("fonts", "../datafiles/fonts/");
106     rp->setResourceGroupDirectory("layouts", "../datafiles/layouts/");
107     rp->setResourceGroupDirectory("looknfeels", "../datafiles/looknfeel/");
108     rp->setResourceGroupDirectory("lua_scripts", "../datafiles/lua_scripts/");
109
110     // This is only really needed if you are using Xerces and need to
111     // specify the schemas location
112     rp->setResourceGroupDirectory("schemas", "../datafiles/xml_schemas/");
113
114     // set the default resource groups to be used
115     CEGUI::Imageset::setDefaultResourceGroup("imagesets");
116     CEGUI::Font::setDefaultResourceGroup("fonts");
117     CEGUI::Scheme::setDefaultResourceGroup("schemes");
118     CEGUI::WidgetLookManager::setDefaultResourceGroup("looknfeels");
119     CEGUI::WindowManager::setDefaultResourceGroup("layouts");
120     CEGUI::ScriptModule::setDefaultResourceGroup("lua_scripts");
121
122     // setup default group for validation schemas
123     CEGUI::XMLParser* parser = CEGUI::System::getSingleton().getXMLParser();
124     if (parser->isPropertyPresent("SchemaDefaultResourceGroup"))
125         parser->setProperty("SchemaDefaultResourceGroup", "schemas");
126 }
127
128 void LoadDataFiles()
129 {
130     // create (load) the TaharezLook scheme file
131     // (this auto-loads the TaharezLook looknfeel and imageset files)
132     CEGUI::SchemeManager::getSingleton().create( "TaharezLook.scheme" );
133
134     // create (load) a font.
135     // The first font loaded automatically becomes the default font, but note
136     // that the scheme might have already loaded a font, so there may already
137     // be a default set - if we want the "Commonweath-10" font to definitely
138     // be the default, we should set the default explicitly afterwards.
139     CEGUI::FontManager::getSingleton().create( "DejaVuSans-10.font" );
140
141     CEGUI::System::getSingleton().setDefaultFont( "DejaVuSans-10" );
142     CEGUI::System::getSingleton().setDefaultMouseCursor( "TaharezLook", "MouseArrow" );
143     CEGUI::System::getSingleton().setDefaultTooltip("TaharezLook/Tooltip");
144 }
145
146 void CreateCEGUIWindow()
147 {
148     using namespace CEGUI;
149     WindowManager& wmgr = WindowManager::getSingleton();
150     Window* myRoot = wmgr.createWindow( "DefaultWindow", "root" );
151     System::getSingleton().setGUISheet( myRoot );
152     FrameWindow* fWnd = static_cast<FrameWindow*>(
153         wmgr.createWindow( "TaharezLook/FrameWindow", "testWindow" ));
154     myRoot->addChildWindow( fWnd );
155     // position a quarter of the way in from the top-left of parent.
156     fWnd->setPosition( UVector2( UDim( 0.25f, 0 ), UDim( 0.25f, 0 ) ) );
157
158     // set size to be half the size of the parent
159     fWnd->setSize( UVector2( UDim( 0.5f, 0 ), UDim( 0.5f, 0 ) ) );
160     fWnd->setText( "Hello World!" );
161 /*
162     using namespace CEGUI;
163     Window* myRoot = WindowManager::getSingleton().loadWindowLayout( "test.layout" );
164     System::getSingleton().setGUISheet( myRoot );
165 */
166 }
167
168 /*! 函数入口
169 *
170 *  设置各种回调函数
171 *  \param argc 命令参数数量
172 *  \param argv 命令参数数组
173 */
174 int main(int argc, char** argv)
175 {
176     glutInit(&argc, argv);
177     glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
178     glutInitWindowSize (windowWidth, windowHeight);
179     glutCreateWindow("CEGUI OpenGL");
180     glutReshapeFunc(ChangeSize);
181     glutKeyboardFunc(keyPressFunc);
182     glutSpecialFunc(SpecialKeys);
183     glutDisplayFunc(RenderScene);
184
185     glewInit();
186
187 /************************************************************************/
188 /*CEGUI*/
189     CEGUI::OpenGLRenderer& openGLRenderer = CEGUI::OpenGLRenderer::create();
190     CEGUI::System::create(openGLRenderer);
191     SetupCEGUIResourceGroup();
192     LoadDataFiles();
193     CreateCEGUIWindow();
194 /************************************************************************/
195
196
197     SetupRC();
198
199     glutMainLoop();
200     return 0;
201 }
202

夏冰 2011-08-19 23:38 发表评论

OpenGL 平面阴影投射矩阵的推导

夏冰 — Mon, 14 Mar 2011 09:15:00 GMT

OpenGL SuperBible 这本书介绍了一种阴影的实现方法, 将模型视图矩阵压平, 所有被绘制的物体都将位于这个平面的二维世界中. 不过这本书没有介绍该平面阴影投射矩阵是如何推导的.
假设平面方程 Ax + By + Cz + D = 0 已知, 光的方向L(Lx, Ly, Lz, 0)已知. 则模型视图空间的点 P(Px, Py, Pz, 1), 沿着光的方向投射到平面上的点为 S(Sx, Sy, Sz, 1). 其中我们设置向量 N(A, B, C, D). 现在我们需要求的是矩阵M, 使得 MP = S. 即 M左乘点P得到点S.
由于点S是P沿着光的方向L到达的, 所以可假设 S = P + kL. (k >= 0)
因为点S是平面上的一点, 所以 A*Sx + B*Sy + C*Sz + D = 0. 即 S*N = 0. 由于 S = P + kL, 所以 (P + kL) * N = 0, 推导可得出 k = -(P*N)/L*N
即 K = -(A*Px + B*Py + C*Pz + D)/(A*Lx + B*Ly + C*Lz), 代入 S = P + kL
Sx = Px + k*Lx = Px - (A*Px + B*Py + C*Pz + D)*lX/(A*Lx + B*Ly + C*Lz)
= [Px*(B*Ly + C*Lz) - Py*(B*Lx) - Px*(C*Lx) - 1*D*Lx]/(A*Lx + B*Ly + C*Lz)
= P*((B*Ly + C*Lz), -B*Lx, -C*Lx, -D*Lx)/(A*Lx + B*Ly + C*Lz)
同理
Sy = P*(-A*Ly, (A*Lx + C*Lz), -C*Ly, -D*Ly)/(A*Lx + B*Ly + C*Lz)
Sz = P*(-A*Lz, -B*Lz, (A*LX + B*Ly), -D*Lx)/(A*Lx + B*Ly + C*Lz)
Sw = P*(0, 0, 0, (A*Lx + B*Ly + C*Lz))/(A*Lx + B*Ly + C*Lz)
所以可得到矩阵M


BLy + CLz	-B*Lx	-C*Lx	-D*Lx
-A*Ly	ALx + CLz	-C*Ly	-D*Ly
-A*Lz	-B*Lz	ALX + BLy	-D*Lx
0	0	0	ALx + BLy + C*Lz

在SuperBible这本书的源代码里有该矩阵的实现代码, 位于文件 math3d.cpp 中, 可参考上面公式的实现

1 void m3dMakePlanarShadowMatrix(M3DMatrix44f proj, const M3DVector4f planeEq, const M3DVector3f vLightPos)
2 {
3     // These just make the code below easier to read. They will be
4     // removed by the optimizer.
5     float a = planeEq[0];
6     float b = planeEq[1];
7     float c = planeEq[2];
8     float d = planeEq[3];
9
10     float dx = -vLightPos[0];
11     float dy = -vLightPos[1];
12     float dz = -vLightPos[2];
13
14     // Now build the projection matrix
15     proj[0] = b * dy + c * dz;
16     proj[1] = -a * dy;
17     proj[2] = -a * dz;
18     proj[3] = 0.0;
19
20     proj[4] = -b * dx;
21     proj[5] = a * dx + c * dz;
22     proj[6] = -b * dz;
23     proj[7] = 0.0;
24
25     proj[8] = -c * dx;
26     proj[9] = -c * dy;
27     proj[10] = a * dx + b * dy;
28     proj[11] = 0.0;
29
30     proj[12] = -d * dx;
31     proj[13] = -d * dy;
32     proj[14] = -d * dz;
33     proj[15] = a * dx + b * dy + c * dz;
34     // Shadow matrix ready
35 }

夏冰 2011-03-14 17:15 发表评论

深度阴影的原理

夏冰 — Tue, 04 Jan 2011 06:44:00 GMT

摘要: 阅读全文

夏冰 2011-01-04 14:44 发表评论

Ogre搏击游戏重拳出击

夏冰 — Sun, 02 Aug 2009 18:02:00 GMT

摘要: 看到这个游戏, 觉非常不错的. 花了一个晚上写了个攻击代码大家有兴趣的话也来参加这个游戏吧搏击俱乐部游戏基本战略:由于攻击上限值和打掉的砖块有关, 所以必须抢在对手前面尽可能消灭更多的砖块. 消灭方块的时候根据四个方向的方块数发射炮弹, 然后立刻转移到下一个位置.消灭了所有砖块之后, 就多多休息存储能量. 当敌人和我同一条直线的时候, 而能量未满之时, 需要立刻移开.能量满了... 阅读全文

夏冰 2009-08-03 02:02 发表评论