OpenGL的矩阵使用——绘制桌子

发表于

要求

其中最左边的桌子循环上移（即匀速上移到一定位置后回到原点继续匀速上移），中间的桌子不断旋转(即绕自身中间轴旋转)，最右边的桌子循环缩小（即不断缩小到一定大小后回归原来大小继续缩小）。

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桌子的模型尺寸如下：

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操作方法和实验步骤

绘制桌子

根据题目要求，主要实现的是桌子的移动、旋转和缩放，因此首先需要绘制出桌子的形状。

由于题目要求的桌子主要由五个立法体组成，分别是一个桌面和四个桌脚，而立方体又是由6个面组成的，因此通过绘制模式GL_QUAD绘制所有的面即可；如图：

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一个立方体的大小和位置有中心点位置和长宽高决定（假设中点位置坐标为x、y、z），因此我们可以得到四个面、二十四个点的位置为：

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{ x + width,y + depth,z },{ x + width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z },{ x - width,y + depth,z },

{ x - width,y + depth,z },{ x - width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z - height },{ x - width,y + depth,z - height },

{ x - width,y + depth,z - height },{ x - width,y - depth,z - height },{ x + width,y - depth,z - height },{ x + width,y + depth,z - height },

{ x + width,y + depth,z - height },{ x + width,y - depth,z - height },{ x + width,y - depth,z },{ x + width,y + depth,z },

{ x + width,y + depth,z },{ x - width,y + depth,z },{ x - width,y + depth,z - height },{ x + width,y + depth,z - height },

{ x + width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z - height },{ x + width,y - depth,z - height }

设置多边形的绘制模式为glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_LINE)，绘制出立方体来：

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glBegin(GL_QUADS);
	for (int i = 0; i < 24; i++)
		glVertex3f(point[i][0], point[i][1],point[i][2]);
glEnd();

最后把绘制立方体的过程封装成函数，传入中心点位置和长宽高即可绘制出桌子;


桌子循环上移、旋转、缩小放大

循环上移通过函数glTranslatef、glRotate、glScale完成桌子移动、旋转和缩放的操作；这几个函数的操作原理是将当前的栈顶矩阵乘以一个操作矩阵（移动、旋转、缩放），因此每次绘制前我们都需要通过glLoadIdentity()将当前的操作矩阵矩阵重置为单位矩阵；然在具体的移动或旋转或缩放操作时，将操作矩阵压进栈中，避免这三个操作相互影响；


移动

void glTranslatef(GLfloatx,GLfloat y,GLfloat z);

函数功能： 沿X轴正方向平移x个单位

​ 沿Y轴正方向平移y个单位

​ 沿Z轴正方向平移z个单位

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旋转

void glRotatef(GLfloatangle,GLfloat x,GLfloat y,GLfloat z);

函数功能：以点(0,0,0)到点(x,y,z)为轴，旋转angle角度；

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根据题目要求，绕着y轴旋转，即用右手握住这条y轴向量，大拇指指向向量的正方向，四指环绕的方向就是旋转的方向；

缩放

void glScalef(GLfloat Sx, GLfloat Sy, GLfloat Sz);

函数功能：Sx,Sy,Sz分别为模型在x,y,z轴方向的缩放比；

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源代码

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#include "glut.h"

float fTranslate;
float fRotate;
float fScale = 1.0f;

void Draw_Cube(GLfloat x, GLfloat y , GLfloat z,GLfloat width_, GLfloat depth_, GLfloat height_) {
	GLfloat width = width_ * 0.5;
	GLfloat depth = depth_ * 0.5;
	GLfloat height = height_;
	//calculate all the points
	GLfloat point[24][3] = {
		{ x + width,y + depth,z },{ x + width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z },{ x - width,y + depth,z },
		{ x - width,y + depth,z },{ x - width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z - height },{ x - width,y + depth,z - height },
		{ x - width,y + depth,z - height },{ x - width,y - depth,z - height },{ x + width,y - depth,z - height },{ x + width,y + depth,z - height },
		{ x + width,y + depth,z - height },{ x + width,y - depth,z - height },{ x + width,y - depth,z },{ x + width,y + depth,z },
		{ x + width,y + depth,z },{ x - width,y + depth,z },{ x - width,y + depth,z - height },{ x + width,y + depth,z - height },
		{ x + width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z },{ x - width,y - depth,z - height },{ x + width,y - depth,z - height }
	};

	glBegin(GL_QUADS);
	for (int i = 0; i < 24; i++)
		glVertex3f(point[i][0], point[i][1],point[i][2]);
	glEnd();
}

void Draw_Dest() // This function draws a triangle with RGB colors
{
	Draw_Cube(0, 0, 0, 1, 0.8, 0.2); //桌面
	Draw_Cube(0.3, 0.2, -0.2, 0.2, 0.2, 0.6);//桌脚
	Draw_Cube(-0.3, 0.2, -0.2, 0.2, 0.2, 0.6);
	Draw_Cube(0.3, -0.2, -0.2, 0.2, 0.2, 0.6);
	Draw_Cube(-0.3, -0.2, -0.2, 0.2, 0.2, 0.6);
}

void reshape(int width, int height)
{
	if (height==0)										// Prevent A Divide By Zero By
	{
		height=1;										// Making Height Equal One
	}

	glViewport(0,0,width,height);						// Reset The Current Viewport

	glMatrixMode(GL_PROJECTION);						// Select The Projection Matrix
	glLoadIdentity();									// Reset The Projection Matrix

	// Calculate The Aspect Ratio Of The Window
	gluPerspective(45.0f,(GLfloat)width/(GLfloat)height,0.1f,100.0f);

	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);							// Select The Modelview Matrix
	glLoadIdentity();									// Reset The Modelview Matrix
}

void idle()
{
	glutPostRedisplay();
}

void redraw()
{

	glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glLoadIdentity();									// Reset The Current Modelview Matrix
	
	glPushMatrix();
		glTranslatef(-2.0f, 0.0f,-6.0f);		// Place the triangle Left
		glTranslatef(0.0f, fTranslate, 0.0f);	// Translate in Y direction
		Draw_Dest();						// Draw desk					
	glPopMatrix();

	glPushMatrix();
		glTranslatef(0.0f, 0.0f,-6.0f);			// Place the dest at Center
		glRotatef(fRotate, 0, 3.0f, 0);			// Rotate around Y axis
		Draw_Dest();						// Draw desk
	glPopMatrix();

	glPushMatrix();
		glTranslatef(2.0f, 0.0f, -6.0f);			// Place the dest right
		glScalef(fScale, fScale, fScale);			// Scale
		Draw_Dest();						// Draw Draw desk
	glPopMatrix();

	fScale -= 0.005f;
	fTranslate += 0.005f;
	fRotate    += 0.3f;

	if (fTranslate > 0.5f) fTranslate = 0.0f;
	if (fScale < 0.5f) fScale = 1.0f;

	glutSwapBuffers();
}

void processNormalKeys(unsigned char key, int x, int y)
{

	if (key == 27)  //按ESC退出  
		exit(0);
}

int main (int argc,  char *argv[])
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
	glutInitWindowSize(640,480);                                                  
	glutCreateWindow("Exercise2");

	glutDisplayFunc(redraw);
	glutReshapeFunc(reshape);		
	glutIdleFunc(idle);	

	glutKeyboardFunc(processNormalKeys);

	glutMainLoop();

	return 0;
}


效果

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