OpenGL_Learn07（变换）

1.  向量

向量有一个方向和一个大小。如果一个向量有2个维度，它表示一个平面的方向(想象一下2D的图像)，当它有3个维度的时候它可以表达一个3D世界的方向。

可以把这些2D向量当做z坐标为0的3D向量。

2. 向量内积和外积

向量的点乘（内积）：简单来说就是可以判断向量方向的相似性

向量外积：简单来说就是可以得到其法向量

3. 向量的加减和长度

向量的加法可以被定义为是分量的(Component-wise)相加，即将一个向量中的每一个分量加上另一个向量的对应分量。

v = (4, 2)和k = (1, 2)相加得到（4+1，2+2）

向量的减法等于加上第二个向量的相反向量。两个向量的相减会得到这两个向量指向位置的差。

我们使用勾股定理(Pythagoras Theorem)来获取向量的长度(Length)/大小(Magnitude)。如果你把向量的x与y分量画出来，该向量会和x与y分量为边形成一个三角形。

4. 旋转

5. 代码实现旋转和缩放

texture.vs

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCorrd;

out vec2 TexCoord;

uniform mat4 transform;
void main()
{
    gl_Position = transform * vec4(aPos, 1.0);
    TexCoord=vec2(aTexCorrd.x,1.0-aTexCorrd.y);
}

texture.fs

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;

uniform float mixValue;

//texture sampler
uniform sampler2D textureone;
uniform sampler2D texturetwo;

void main()
{
    FragColor = mix(texture(textureone,TexCoord),texture(texturetwo,TexCoord),mixValue);
}

shader.h

#pragma once

#include <glad/glad.h>
#include <string>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <iostream>


class Shader {
public:
	//程序ID
	unsigned int ID;
	
	//构造器读取并构建着色器
	Shader(const char* vertexPath, const char* fagmentPath) {
		std::string vertexCode;
		std::string fragmentCode;
		std::ifstream vShaderFile;
		std::ifstream fShaderFile;

		vShaderFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
		fShaderFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);

		try {
			vShaderFile.open(vertexPath);
			fShaderFile.open(fagmentPath);
			std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
			vShaderStream << vShaderFile.rdbuf();
			fShaderStream << fShaderFile.rdbuf();
			vShaderFile.close();
			fShaderFile.close();
			vertexCode = vShaderStream.str();
			fragmentCode = fShaderStream.str();
		}
		catch (std::ifstream::failure& e) {
			std::cout << "ERROR::SHADER::FILE_NOT_SUCCESSFULLY_READ: " << e.what() << std::endl;
		}
		const char* vShaderCode = vertexCode.c_str();
		const char* fShaderCode = fragmentCode.c_str();

		//2.complie shaders
		unsigned int vertex, fragment;
		//vertex shader
		vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
		glShaderSource(vertex, 1, &vShaderCode, NULL);
		glCompileShader(vertex);
		checkCompileErros(vertex, "VERTEX");
		//fragment Shader
		fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
		glShaderSource(fragment, 1, &fShaderCode, NULL);
		glCompileShader(fragment);
		checkCompileErros(fragment, "FRAGMENT");
		//shader Program
		ID = glCreateProgram();
		glAttachShader(ID, vertex);
		glAttachShader(ID, fragment);
		glLinkProgram(ID);
		checkCompileErros(ID, "PROGAM");

		glDeleteShader(vertex);
		glDeleteShader(fragment);


	}
	//使用/激活程序
	void use() {
		glUseProgram(ID);
	}
	//uniform工具函数
	void setBool(const std::string& name, bool value) const {
		glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), (int)value);
	}
	void setInt(const std::string& name, int value) const {
		glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value);
	}
	void setFloat(const std::string& name, float value) const {
		glUniform1f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value);
	}


private:
	void checkCompileErros(unsigned int shader, std::string type) {
		int success;
		char infoLog[1024];
		if (type != "PROGRAM") {
			glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
			if (!success) {
				glGetShaderInfoLog(shader, 1024, NULL, infoLog);
				std::cout << "ERROR::SHADER_COMPILATION_ERROR of type: " << type << "\n" << infoLog << "\n -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;
			}
		}
		else
		{
			glGetProgramiv(shader, GL_LINK_STATUS, &success);
			if (!success)
			{
				glGetProgramInfoLog(shader, 1024, NULL, infoLog);
				std::cout << "ERROR::PROGRAM_LINKING_ERROR of type: " << type << "\n" << infoLog << "\n -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;
			}
		}
	}
};

 

main.cpp

下载glm

Tags · g-truc/glm (github.com)

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>

#include <iostream>
#include "stb_image.h"
#include <cmath>
#include "shader.h"

#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow* window);

// settings
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;

float mixValue = 0.2f;

int main() {

	//1.初始化配置
	glfwInit();
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

#ifdef __APPLE__
	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GLFW_TRUE);
#endif // __APPLE__

	//2.gltf 窗口创建
	GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LeranOpenGL", NULL, NULL);
	if (window == NULL) {
		std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
		glfwTerminate();
		return -1;
	}

	glfwMakeContextCurrent(window);
	glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

	//3. 加载所有GL函数指针
	if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
		std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
		return -1;
	}

	Shader ourShader("./texture.vs", "./texture.fs");

	//4. 设置顶点数据
	float vertices[] = {
		// positions          // colors           // texture coords
		 0.5f,  0.5f, 0.0f, 1.0f, 1.0f, // top right
		 0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // bottom right
		-0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, // bottom left
		-0.5f,  0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f  // top left 
	};

	unsigned int indices[] = {
	0, 1, 3, // first triangle
	1, 2, 3  // second triangle
	};

	unsigned int VBO, VAO, EBO;
	glGenVertexArrays(1, &VAO);
	glGenBuffers(1, &VBO);
	glGenBuffers(1,&EBO);//元素缓冲对象：Element Buffer Object，EBO 

	glBindVertexArray(VAO);
	
	//复制顶点数组到缓冲区中供opengl使用
	glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
	glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

	glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
	glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);


	//设置顶点属性指针
	glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)0);
	glEnableVertexAttribArray(0);
	//设置纹理属性指针
	glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 5 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
	glEnableVertexAttribArray(1);

	//加载和创建纹理
	unsigned int textureone,texturetwo;
	glGenTextures(1, &textureone);
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureone);
	//设置纹理环绕参数
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
	//设置纹理过滤参数
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

	//加载图像和生成mipmaps
	int width, height, nrChannels;
	stbi_set_flip_vertically_on_load(true);
	std::string filePath = R"(D:\CPlusProject\LearnOpenGL\DataSet\container.jpg)";
	unsigned char* data = stbi_load(filePath.c_str(), &width, &height, &nrChannels, 0);

	if (data) {
		glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
		glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
	}
	else {
		std::cout << "Failed to load texture" << std::endl;
	}

	stbi_image_free(data);


	glGenTextures(1, &texturetwo);
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texturetwo);
	//设置纹理环绕参数
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
	//设置纹理过滤参数
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

	//加载图像和生成mipmaps
	filePath = R"(D:\CPlusProject\LearnOpenGL\DataSet\awesomeface.png)";
	unsigned char* data2 = stbi_load(filePath.c_str(), &width, &height, &nrChannels, 0);

	if (data2) {
		glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, data2);
		glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
	}
	else {
		std::cout << "Failed to load texture" << std::endl;
	}

	stbi_image_free(data2);


	
	ourShader.use();
	glUniform1i(glGetUniformLocation(ourShader.ID, "textureone"), 0);//二选一
	ourShader.setInt("texturetwo", 1);//二选一


	//glm::vec4 vec(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
	 译注：下面就是矩阵初始化的一个例子，如果使用的是0.9.9及以上版本
	//glm::mat4 trans = glm::mat4(1.0f);
	//trans = glm::translate(trans, glm::vec3(1.0f, 1.0f, 0.0f));
	//vec = trans * vec;
	//std::cout << vec.x << vec.y << vec.z << std::endl;

	glm::mat4 trans = glm::mat4(1.0f);
	trans = glm::rotate(trans, glm::radians(90.f), glm::vec3(0.0, 0.0, 1.0));
	trans = glm::scale(trans, glm::vec3(0.5, 0.5, 0.5));
	unsigned int transformLoc = glGetUniformLocation(ourShader.ID, "transform");
	glUniformMatrix4fv(transformLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));

	//5. 循环渲染
	while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
		processInput(window);

		// render
		glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
		//绑定纹理
		glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureone);
		glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texturetwo);


		ourShader.setFloat("mixValue", mixValue);


		ourShader.use();
		glBindVertexArray(VAO);
		glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_INT,0);

		glfwSwapBuffers(window);
		glfwPollEvents();

	}

	glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
	glDeleteBuffers(1, &VBO);
	glDeleteBuffers(1, &EBO);

	glfwTerminate();
	return 0;

}

// process all input: query GLFW whether relevant keys are pressed/released this frame and react accordingly
// ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
void processInput(GLFWwindow* window)
{
	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
		glfwSetWindowShouldClose(window, true);

	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_UP) == GLFW_PRESS) {
		std::cout << "up" << std::endl;
		mixValue += 0.001f;
		if (mixValue >= 1.0f) {
			mixValue = 1.0f;
		}
	}

	if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_DOWN) == GLFW_PRESS)
	{
		std::cout << "down" << std::endl;
		mixValue -= 0.001f; // change this value accordingly (might be too slow or too fast based on system hardware)
		if (mixValue <= 0.0f)
			mixValue = 0.0f;
	}
	std::cout << "mixValue:" << mixValue <<std::endl;
}

// glfw: whenever the window size changed (by OS or user resize) this callback function executes
// ---------------------------------------------------------------------------------------------
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
	// make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and 
	// height will be significantly larger than specified on retina displays.
	glViewport(0, 0, width, height);
}

6. 持续旋转

要让箱子随着时间推移旋转，我们必须在游戏循环中更新变换矩阵。也就是在while结构体中。

在这里我们先把箱子围绕原点(0, 0, 0)旋转，之后，我们把旋转过后的箱子位移到屏幕的右下角。

	//5. 循环渲染
	while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
		processInput(window);

		// render
		glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
		//绑定纹理
		glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureone);
		glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texturetwo);


		ourShader.setFloat("mixValue", mixValue);

		glm::mat4 trans = glm::mat4(1.0f);
		trans = glm::translate(trans, glm::vec3(0.5f, -0.5f, 0.0f));
		trans = glm::rotate(trans, (float)glfwGetTime(), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));
		unsigned int transformLoc = glGetUniformLocation(ourShader.ID, "transform");
		glUniformMatrix4fv(transformLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));


		ourShader.use();
		glBindVertexArray(VAO);
		glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_INT,0);

		glfwSwapBuffers(window);
		glfwPollEvents();

	}

7. 先平移后旋转And先旋转后平移

上面的例子是先平移后旋转，下面的代码是先旋转后平移

	//5. 循环渲染
	while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
		processInput(window);

		// render
		glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
		//绑定纹理
		glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureone);
		glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texturetwo);


		ourShader.setFloat("mixValue", mixValue);

		
		glm::mat4 trans = glm::mat4(1.0f);
		//先平移后旋转
		//trans = glm::translate(trans, glm::vec3(0.5f, -0.5f, 0.0f));
		//trans = glm::rotate(trans, (float)glfwGetTime(), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));

		//先旋转后平移
		trans = glm::rotate(trans, (float)glfwGetTime(), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));
		trans = glm::translate(trans, glm::vec3(0.5f, -0.5f, 0.0f));
		unsigned int transformLoc = glGetUniformLocation(ourShader.ID, "transform");
		glUniformMatrix4fv(transformLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));


		ourShader.use();
		glBindVertexArray(VAO);
		glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_INT,0);

		glfwSwapBuffers(window);
		glfwPollEvents();

	}

8. 绘制两个三角形，不同的显示方式

尝试再次调用glDrawElements画出第二个箱子，只使用变换将其摆放在不同的位置。让这个箱子被摆放在窗口的左上角，并且会不断的缩放（而不是旋转）。（sin函数在这里会很有用，不过注意使用sin函数时应用负值会导致物体被翻转）。

	//5. 循环渲染
	while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
		processInput(window);

		// render
		glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
		//绑定纹理
		glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureone);
		glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
		glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texturetwo);


		ourShader.setFloat("mixValue", mixValue);

		
		glm::mat4 trans = glm::mat4(1.0f);
		//先平移后旋转
		//trans = glm::translate(trans, glm::vec3(0.5f, -0.5f, 0.0f));
		//trans = glm::rotate(trans, (float)glfwGetTime(), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));

		//先旋转后平移
		trans = glm::rotate(trans, (float)glfwGetTime(), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));
		trans = glm::translate(trans, glm::vec3(0.5f, -0.5f, 0.0f));
		unsigned int transformLoc = glGetUniformLocation(ourShader.ID, "transform");
		glUniformMatrix4fv(transformLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));


		ourShader.use();
		glBindVertexArray(VAO);
		glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_INT,0);


		//second transformation
		trans = glm::mat4(1.0f);
		trans = glm::translate(trans, glm::vec3(-0.5f, 0.5f, 0.0f));
		float scaleAmount = static_cast<float>(sin(glfwGetTime()));
		trans = glm::scale(trans, glm::vec3(scaleAmount, scaleAmount, scaleAmount));
		glUniformMatrix4fv(transformLoc, 1, GL_FALSE, &trans[0][0]);// this time take the matrix value array's first element as its memory pointer value
		glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);


		glfwSwapBuffers(window);
		glfwPollEvents();

	}

 

向量点乘与叉乘的概念及几何意义 - 知乎 (zhihu.com)

变换 - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)

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1&#xff0c;环境 Qt 5.14.2 VS2022 原因&#xff1a;厌烦了控件提升的繁琐设置&#xff0c;且看不到界面预览显示。 2&#xff0c;QT制作自定义控件 2.1&#xff0c;New/其他项目/Qt4 设计师自定义控件 2.2&#xff0c;设置项目名称 2.3&#xff0c;设置 2.4&#xff0c;设…
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智能安全帽功能-EIS智能防抖摄像头4G定位视频语音气体检测

智能安全帽功能-EIS智能防抖摄像头4G定位视频语音气体检测

智能安全帽是一种集成多种智能功能的产品&#xff0c;例如实时定位、语音对讲、健康监测和AI智能预警等。这些丰富的功能能够更好地帮助工人开展工作&#xff0c;并提升安全保障水平。智能安全帽在各个行业中的应用越来越广泛。尤其在工程建设领域&#xff0c;项目管理和工作安…
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京东店铺所有商品数据接口（JD.item_search_shop）

京东店铺所有商品数据接口（JD.item_search_shop）

京东店铺所有商品数据接口是一种允许开发者在其应用程序中调用京东店铺所有商品数据的API接口。利用这一接口&#xff0c;开发者可以获取京东店铺的所有商品信息&#xff0c;包括商品标题、SKU信息、价格、优惠价、收藏数、销量、SKU图、标题、详情页图片等。 通过京东店铺所有…
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嵌入式Linux和stm32区别? 之间有什么关系吗？

嵌入式Linux和stm32区别? 之间有什么关系吗？

嵌入式Linux和stm32区别? 之间有什么关系吗&#xff1f; 主要体现在以下几个方面&#xff1a; 1.硬件资源不同 单片机一般是芯片内部集成flash、ram&#xff0c;ARM一般是CPU&#xff0c;配合外部的flash、ram、sd卡存储器使用。最近很多小伙伴找我&#xff0c;说想要一些嵌…
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四阶龙格库塔与元胞自动机

四阶龙格库塔与元胞自动机

龙格库塔法参考&#xff1a; 【精选】四阶龙格库塔算法及matlab代码_四阶龙格库塔法matlab_漫道长歌行的博客-CSDN博客 龙格库塔算法 Runge Kutta Method及其Matlab代码_龙格库塔法matlab_Lzh_023016的博客-CSDN博客 元胞自动机参考&#xff1a; 元胞自动机&#xff1a;森林…
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小仙女必备，1分钟就能做出精美的电子相册

小仙女必备，1分钟就能做出精美的电子相册

不知道大家有没有这样的困惑&#xff0c;手机里的照片太多&#xff0c;长久以来很多照片都容易被忘记。这个时候我们就可以将照片制作成电子相册&#xff0c;方便我们随时回味那些照片里的故事。如何制作呢&#xff1f; 制作电子相册只需要一个简单实用的制作工具就可以轻松完成…
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