Linux环境QT5.9+OpenGL绘制图形与渲染(2)详解系列
这是一个系列的博客，OpenGL是基于计算机图形学为基础发展出来的一个分支，必须理解清楚的是“向量”，由数学向量与C语言结合发展出了shader language，shader封装再结合C++就是UE4和UE5图形引擎了。向量vector(不是C++里面的vector容器啊，不要搞混了)，最重要的就是引入数学矩阵Matrix，一个矩阵就是一个向量,即将向量计算变成矩阵变换，同时一个向量vector可以等于两个矩阵计算的结果。
这是向量A，换算成矩阵的样子
矩阵的乘法满足于以下运算律：
结合律：（AB）C = A（BC）
左分配律：（A + B）C = AC + BC
右分配律：C(A + B) = CA + CB
矩阵乘法不满足交换律：
由此我们明白了，矩阵Matrix与向量Vector的关系，但是还没搞明白OpenGL与shader的关系。
OpenGL有vertex shader 和 fragment shader等过程，这些就是封装过的shader在OpenGL里面使用。
关于纹理滤波的问题：
线性插值滤波（GL_LINEAR）==的纹理贴图，这需要机器有相当高的处理能力，但是看起来效果会很好；
最临近值滤波（GL_NEAREST），它只占用很小的处理能力，看起来效果会比较差，但是使用它因为不占用资源，工程在很快和很慢的机器上都可以正常运行；也可以混合使用线性插值滤波和最临近值滤波，纹理看起来效果会好一些；
Mipmap，这是一种创建纹理的新方法；您可能会注意到当图像在屏幕上变得很小的时候，很多细节将会丢失，刚才还很不错的图案变得很难看；当您告诉OPenGL创建一个mipmaped纹理时，OPenGL将选择它已经创建的外观最佳的纹理（带有很多细节）来绘制，而不仅仅是缩放原先的图像（这将导致细节丢失）。
关于光照
（1）当不开启光照时，使用顶点颜色来产生整个表面的颜色。
用glShadeModel可以设置表面内部像素颜色产生的方式。GL_FLAT/GL_SMOOTH.
（2）一般而言，开启光照后，在场景中至少需要有一个光源（GL_LIGHT0.。.GL_LIGHT7）
通过glEnable（GL_LIGHT0） glDisable（GL_LIGHT0） 来开启和关闭指定的光源。
— 全局环境光 —
GLfloat gAmbient［］ = {0.6， 0，6， 0，6， 1.0};
glLightModelfv（GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT， gAmbient）;
（3）设置光源的光分量 – 环境光/漫色光/镜面光
默认情况下，GL_LIGHT0.。.GL_LIGHT7 的GL_AMBIENT值为（0.0， 0.0， 0.0， 1.0）;
GL_LIGHT0的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR值为（1.0， 1.0， 1.0， 1.0），
GL_LIGHT1.。.GL_LIGHT7 的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR值为（0.0， 0.0， 0.0， 0.0）。
GLfloat lightAmbient［］ = {1.0， 1.0， 1.0， 1.0};
GLfloat lightDiffuse［］ = {1.0， 1.0， 1.0， 1.0};
GLfloat lightSpecular［］ = {0.5， 0.5， 0.5， 1.0};
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_AMBIENT， lightAmbient）;
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_DIFFUSE， lightDiffuse）;
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_SPECULAR， lightSpecular）;
（4）设置光源的位置和方向
– 平行光 – 没有位置只有方向
GLfloat lightPosiTIon［］ = {8.5， 5.0， -2.0， 0.0}; // w=0.0
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_POSITION， lightPosiTIon）;
– 点光源 – 有位置没有方向
GLfloat lightPosiTIon［］ = {8.5， 5.0， -2.0， 1.0}; // w不为0
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_POSITION， lightPosition）;
– 聚光灯 – 有位置有方向
GLfloat lightPosition［］ = {-6.0， 1.0， 3.0， 1.0}; // w不为0
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_POSITION， lightPosition）;
GLfloat lightDirection［］ = {1.0， 1.0， 0.0};
glLightfv（GL_LIGHT0， GL_SPOT_DIRECTION， lightDirection）; // 聚光灯主轴方向 spot direction
glLightf（GL_LIGHT0， GL_SPOT_CUTOFF， 45.0）; // cutoff角度 spot cutoff
** 平行光不会随着距离d增加而衰减，但点光源和聚光灯会发生衰减。
attenuation为衰变系数，系数值越大，衰变越快。
默认情况下，c=1.0， l=0.0， q=0.0
glLightf（GL_LIGHT0， GL_CONSTANT_ATTENUATION， 2.0）; // c 系数
glLightf（GL_LIGHT0， GL_LINEAR_ATTENUATION， 1.0）; // l 系数
glLightf（GL_LIGHT0， GL_QUADRATIC_ATTENUATION， 0.5）; // q 系数
.h文件
ifndef MYGLWIDGET_H
define MYGLWIDGET_H
include
include
class MyGLWidget : public QOpenGLWidget
{
Q_OBJECT
public:
MyGLWidget(QWidget *parent = nullptr);
~MyGLWidget();
protected:
virtual void paintGL();
virtual void initializeGL();
virtual void resizeGL(int w, int h);
virtual void KeyPressEvent(QKeyEvent *event);
private:
bool mFullScrent;
};
endif // MYGLWIDGET_H
.cpp文件
include “myglwidget.h”
include
include <GL/glu.h>
- MyGLWidget::MyGLWidget(QWidget *parent)
- QOpenGLWidget(parent), mFullScrent(false)
{
showNormal();
}
MyGLWidget::~MyGLWidget()
{
}
//下面的代码的作用是重新设置OpenGL场景的大小，而不管窗口的大小是否已经改变(假定您没有使用全屏模式)。
//甚至您无法改变窗口的大小时(例如您在全屏模式下)，它至少仍将运行一次–在程序开始时设置我们的透视图。
//OpenGL场景的尺寸将被设置成它显示时所在窗口的大小。
void MyGLWidget::resizeGL(int w, int h)
{
if(h == 0){
h = 1;
}
glViewport(0, 0, w, h); //重置当前的视口
//下面几行为透视图设置屏幕。意味着越远的东西看起来越小。这么做创建了一个现实外观的场景。
//此处透视按照基于窗口宽度和高度的45度视角来计算。0.1f，100.0f是我们在场景中所能绘制深度的起点和终点。
//glMatrixMode(GL_PROJECTION)指明接下来的两行代码将影响projection matrix(投影矩阵)。
//投影矩阵负责为我们的场景增加透视。 glLoadIdentity()近似于重置。它将所选的矩阵状态恢复成其原始状态。
//调用glLoadIdentity()之后我们为场景设置透视图。
//glMatrixMode(GL_MODELVIEW)指明任何新的变换将会影响 modelview matrix(模型观察矩阵)。
//模型观察矩阵中存放了我们的物体讯息。最后我们重置模型观察矩阵。如果您还不能理解这些术语的含义，请别着急。
//在以后的教程里，我会向大家解释。只要知道如果您想获得一个精彩的透视场景的话，必须这么做。
glMatrixMode(GL_PROJECTION); // 选择投影矩阵
glLoadIdentity(); // 重置投影矩阵
//设置视口的大小
gluPerspective(45.0f, (GLfloat)w/(GLfloat)h, 0.1f, 100.0f);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //选择模型观察矩阵
glLoadIdentity(); // 重置模型观察矩阵
}
//接下的代码段中，我们将对OpenGL进行所有的设置。
//我们将设置清除屏幕所用的颜色，打开深度缓存，启用smooth shading(阴影平滑)，等等。
//这个例程直到OpenGL窗口创建之后才会被调用。此过程将有返回值。
//但我们此处的初始化没那么复杂，现在还用不着担心这个返回值。
void MyGLWidget::initializeGL()
{
//下一行启用smooth shading(阴影平滑)。阴影平滑通过多边形精细的混合色彩，并对外部光进行平滑。
//我将在另一个教程中更详细的解释阴影平滑。
glShadeModel(GL_SMOOTH); // 启用阴影平滑
//下一行设置清除屏幕时所用的颜色。如果您对色彩的工作原理不清楚的话，我快速解释一下。
//色彩值的范围从0.0f到1.0f。0.0f代表最黑的情况，1.0f就是最亮的情况。
//glClearColor 后的第一个参数是Red Intensity(红色分量),第二个是绿色，第三个是蓝色。
//最大值也是1.0f，代表特定颜色分量的最亮情况。最后一个参数是Alpha值。当它用来清除屏幕的时候，我们不用关心第四个数字。
//现在让它为0.0f。我会用另一个教程来解释这个参数。
//通过混合三种原色(红、绿、蓝)，您可以得到不同的色彩。希望您在学校里学过这些。
//因此，当您使用glClearColor(0.0f,0.0f,1.0f,0.0f)，您将用亮蓝色来清除屏幕。
//如果您用 glClearColor(0.5f,0.0f,0.0f,0.0f)的话，您将使用中红色来清除屏幕。不是最亮(1.0f)，也不是最暗 (0.0f)。
//要得到白色背景，您应该将所有的颜色设成最亮(1.0f)。要黑色背景的话，您该将所有的颜色设为最暗(0.0f)。
glClearColor(0.0f, 0.2f, 0.8f, 0.2f); //蓝色背景
//接下来的三行必须做的是关于depth buffer(深度缓存)的。将深度缓存设想为屏幕后面的层。
//深度缓存不断的对物体进入屏幕内部有多深进行跟踪。
//我们本节的程序其实没有真正使用深度缓存，但几乎所有在屏幕上显示3D场景OpenGL程序都使用深度缓存。
//它的排序决定那个物体先画。这样您就不会将一个圆形后面的正方形画到圆形上来。深度缓存是OpenGL十分重要的部分。
glClearDepth(1.0f); // 设置深度缓存
glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 启用深度测试
glDepthFunc(GL_LEQUAL); // 所作深度测试的类型
//接着告诉OpenGL我们希望进行最好的透视修正。这会十分轻微的影响性能。但使得透视图看起来好一点。
glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST); //告诉系统对透视进行修正
}
//第一课中，我教您如何创建一个OpenGL窗口。这一课中，我将教您如何创建三角形和四边形。
//我们讲使用来创建GL_TRIANGLES一个三角形，GL_QUADS来创建一个四边形。
//在第一课代码的基础上，我们只需在paintGL()过程中增加代码。下面我重写整个过程。
//如果您计划修改上节课的代码，只需用下
void MyGLWidget::paintGL()
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //清除屏幕及深度缓存
glLoadIdentity(); // 重置当前的模型观察矩阵
//当您调用glLoadIdentity()之后，您实际上将当前点移到了屏幕中心，X坐标轴从左至右，Y坐标轴从下至上，
//Z坐标轴从里至外。
//OpenGL屏幕中心的坐标值是X和Y轴上的0.0f点。中心左面的坐标值是负值，右面是正值。
//移向屏幕顶端是正值，移向屏幕底端是负值。移入屏幕深处是负值，移出屏幕则是正值。
//glTranslatef(x, y, z)沿着 X, Y 和 Z 轴移动。根据前面的次序，下面的代码沿着X轴左移1.5个单位，
//Y轴不动(0.0f)，
//最后移入屏幕6.0f个单位。注意在glTranslatef(x, y, z)中当您移动的时候，您并不是相对屏幕中心移动，
//而是相对与当前所在的屏幕位置。
glTranslatef(-1.5f, 0.0f, -6.0f); // 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0
//现在我们已经移到了屏幕的左半部分，并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景－创建三角形。
//glBegin(GL_TRIANGLES)的意思是开始绘制三角形，glEnd() 告诉OpenGL三角形已经创建好了。
//通常您会需要画3个顶点，可以使用GL_TRIANGLES。在绝大多数的显卡上，绘制三角形是相当快速的。
//如果要画四个顶点，使用GL_QUADS的话会更方便。但据我所知，绝大多数的显卡都使用三角形来为对象着色。
//最后，如果您想要画更多的顶点时，可以使用GL_POLYGON。
//本节的简单示例中，我们只画一个三角形。如果要画第二个三角形的话，可以在这三点之后，再加三行代码(3点)。
//所有六点代码都应包含在glBegin(GL_TRIANGLES) 和 glEnd()之间。
//在他们之间再不会有多余的点出现，也就是说，(GL_TRIANGLES) 和 glEnd()之间的点都是以三点为一个集合的。
//这同样适用于四边形。如果您知道实在绘制四边形的话，您必须在第一个四点之后，再加上四点为一个集合的点组。
//另一方面，多边形可以由任意个顶点，(GL_POLYGON)不在乎glBegin(GL_TRIANGLES) 和 glEnd()之间有多少行代码。
//glBegin之后的第一行设置了多边形的第一个顶点，glVertex 的第一个参数是X坐标，然后依次是Y坐标和Z坐标。
//第一个点是上顶点，然后是左下顶点和右下顶点。glEnd()告诉OpenGL没有其他点了。这样将显示一个填充的三角形。
glBegin(GL_TRIANGLES); //绘制三角形
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); // 上顶点
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f); // 左下
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f); // 右下
glEnd(); //end paint
//在屏幕的左半部分画完三角形后，我们要移到右半部分来画正方形。
//为此要再次使用glTranslate。这次右移，所以X坐标值为正值。
//因为前面左移了1.5个单位，这次要先向右移回屏幕中心(1.5个单位)，再向右移动1.5个单位。总共要向右移3.0个单位。
glTranslatef(3.0f, 0.0f, 0.0f);
//现在使用GL_QUADS绘制正方形。与绘制三角形的代码相类似，画四边形也很简单。
//唯一的区别是用GL_QUADS来替换了GL_TRIANGLES。并增加了一个点。
//我们使用顺时针次序来画正方形－左上－右上－右下－左下。采用顺时针绘制的是对象的后表面。
//这就是说我们所看见的是正方形的背面。逆时针画出来的正方形才是正面朝着我们的。现在这对您来说并不重要，但以后您必须知道。
glBegin(GL_QUADS); // 绘制正方形
glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f); // 左上
glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f); // 右上
glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f); // 左下
glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f); // 右下
glEnd(); // 正方形绘制结束
}
void MyGLWidget::KeyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
switch(event->key()){
case Qt::Key_F2:{
mFullScrent = !mFullScrent;
if(mFullScrent){
showFullScreen();
}
else{
showNormal();
}
update();
break;
}
case Qt::Key_Escape:{
close();
break;
}
}
}
浙公网安备 33010602011771号