OpenGL代码学习（21）--四凌锥、光源点、纹理

注意：需要在配置好OpenGL的编程环境中运行下列代码，环境配置文章可参考：

OpenGL在Mac项目上的配置

下面的代码，直接放置在main.cpp文件中即可：

#include "GLTools.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLFrame.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLGeometryTransform.h"

#include <math.h>
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif

// 着色器
GLShaderManager        shaderManager;
// 模型视图矩阵堆栈
GLMatrixStack        modelViewMatrix;
// 投影矩阵堆栈
GLMatrixStack        projectionMatrix;
// 照相机角色帧
GLFrame                cameraFrame;
// 物体角色帧
GLFrame             objectFrame;
// 视景体
GLFrustum            viewFrustum;
// 金字塔批次
GLBatch             pyramidBatch;
// 纹理唯一标识
GLuint              textureID;
// 变换管线
GLGeometryTransform    transformPipeline;
// 光源位置
GLfloat vLightPos [] = { 1.0f, 1.0f, 0.0f };
// 白色
GLfloat vWhite [] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };

// 添加一个金字体三角形，传入3个顶点坐标以及对应的纹理坐标
void MakePyramidTriangle(M3DVector3f vertex1, M3DVector2f texcoord1,
                         M3DVector3f vertex2, M3DVector2f texcoord2,
                         M3DVector3f vertex3, M3DVector2f texcoord3) {
    
    M3DVector3f n;
    m3dFindNormal(n, vertex1, vertex2, vertex3);
    
    pyramidBatch.Normal3fv(n);
    // 注意这里使用 MultiTexCoord2f，不要使用 MultiTexCoord2fv
    pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, texcoord1[0], texcoord1[1]);
    pyramidBatch.Vertex3fv(vertex1);
    
    pyramidBatch.Normal3fv(n);
    pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, texcoord2[0], texcoord2[1]);
    pyramidBatch.Vertex3fv(vertex2);
    
    pyramidBatch.Normal3fv(n);
    pyramidBatch.MultiTexCoord2f(0, texcoord3[0], texcoord3[1]);
    pyramidBatch.Vertex3fv(vertex3);
}

// 获取金字塔批次数据
void MakePyramid() {
    
    // 顶点坐标和纹理坐标
    M3DVector3f vApex = { 0.0f, 1.0f, 0.0f };
    M3DVector3f vFrontLeft = { -1.0f, -1.0f, 1.0f };
    M3DVector3f vFrontRight = { 1.0f, -1.0f, 1.0f };
    M3DVector3f vBackLeft = { -1.0f, -1.0f, -1.0f };
    M3DVector3f vBackRight = { 1.0f, -1.0f, -1.0f };
    M3DVector2f vTex00 = { 0.0f, 0.0f };
    M3DVector2f vTex01 = { 0.0f, 1.0f };
    M3DVector2f vTex10 = { 1.0f, 0.0f };
    M3DVector2f vTex11 = { 1.0f, 1.0f };
    M3DVector2f vApexTex = { 0.5f, 1.0f };

    // 金字塔
    pyramidBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 18, 1);
    MakePyramidTriangle(vBackLeft, vTex00, vBackRight, vTex10, vFrontRight, vTex11);
    MakePyramidTriangle(vBackLeft, vTex00, vFrontRight, vTex11, vFrontLeft, vTex01);
    MakePyramidTriangle(vApex, vApexTex, vFrontLeft, vTex00, vFrontRight, vTex10);
    MakePyramidTriangle(vApex, vApexTex, vBackLeft, vTex10, vFrontLeft, vTex00);
    MakePyramidTriangle(vApex, vApexTex, vFrontRight, vTex10, vBackRight, vTex00);
    MakePyramidTriangle(vApex, vApexTex, vBackRight, vTex00, vBackLeft, vTex10);
    pyramidBatch.End();
}

// 从文件中读取纹理数据
bool LoadTGATexture(const char *szFileName, GLenum minFilter, GLenum magFilter, GLenum wrapMode) {
    
    GLbyte *pBits;
    GLint nWidth, nHeight, nComponents;
    GLenum eFormat;
    
    // 根据文件名从磁盘中读取纹理数据
    pBits = gltReadTGABits(szFileName, &nWidth, &nHeight, &nComponents, &eFormat);
    if(pBits == NULL)
        return false;
    
    // 设置纹理数据的填充方式
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, wrapMode);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, wrapMode);
    
    // 设置纹理缩小和放大时使用的过滤器
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, minFilter);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, magFilter);
    
    // 精密打包纹理数据（主要是字节对齐）
    glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
    
    // 加载纹理数据到二维纹理层
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, nComponents, nWidth, nHeight, 0, eFormat, GL_UNSIGNED_BYTE, pBits);
    
    // 释放二进制缓存数据
    free(pBits);
    
    // 判断下缩小过滤器是否 Mip 贴图过滤器，是的话，启用 Mip 贴图
    if(minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR ||
       minFilter == GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST ||
       minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR ||
       minFilter == GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST)
        glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
    
    return true;
}

// 程序初始化
void SetupRC() {
    // 设置背景颜色为灰色
    glClearColor(0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f );
    
    // 初始化着色器
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    // 开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    
    // 照相机移动位置，保证物体完全显示
    cameraFrame.MoveForward(-7.0f);
    
    // 获取纹理标识
    glGenTextures(1, &textureID);
    
    // 绑定当前二维纹理的纹理为 textureID 标识代表的纹理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
    
    // 从 TGB 文件中加载纹理数据（自定义）
    // 参数1：文件名
    // 参数2：纹理缩小时的过滤器
    // 参数3：纹理放大时的过滤器
    // 参数4：纹理填充模式
    LoadTGATexture("stone.tga", GL_LINEAR, GL_LINEAR, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    
    // 获取金字塔批次数据（自定义）
    MakePyramid();
}

// 资源销毁
void ShutdownRC(void) {
    // 销毁纹理资源
    glDeleteTextures(1, &textureID);
}


// 窗口渲染回调方法
void RenderScene(void) {
    
    // 清空缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    
    // 压栈，保留原始矩阵
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    
    // 获取照相机矩阵，并合并到模型视图矩阵
    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
    
    // 获取物体几何变换矩阵，并合并到模型视图矩阵
    M3DMatrix44f mObjectFrame;
    objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
    modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
    
    // 绑定当前二维纹理的纹理为 textureID 标识代表的纹理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
    
    // 点光源着色器绘制金字塔
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF,
                                 transformPipeline.GetModelViewMatrix(),
                                 transformPipeline.GetProjectionMatrix(),
                                 vLightPos, vWhite, 0);
    pyramidBatch.Draw();
    
    // 还原矩阵
    modelViewMatrix.PopMatrix();
    
    // 因为是双缓冲区模式，后台缓冲区替换到前台缓存区进行显示
    glutSwapBuffers();
}

// 特殊按键点击回调
void SpecialKeys(int key, int x, int y) {
    // 以下是物体的上下左右旋转
    if(key == GLUT_KEY_UP)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_DOWN)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_LEFT)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    
    if(key == GLUT_KEY_RIGHT)
        objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    
    // 触发渲染
    glutPostRedisplay();
}


// 窗口变换回调
void ChangeSize(int width, int height) {
    
    // 防止除数为0
    if(height == 0)
        height = 1;
    
    // 设置视口
    glViewport(0, 0, width, height);
    
    // 设置透视投影
    viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(width)/float(height), 1.0f, 100.0f);
    projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
    
    // 设置变换管线的矩阵堆栈
    transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}

// 程序入口
int main(int argc, char* argv[]) {
    // 设置 Mac OS 工作目录路径
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    
    // GLUT初始化
    glutInit(&argc, argv);
    
    // 设置渲染模式
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
    
    // 初始化窗口大小
    glutInitWindowSize(800, 720);
    
    // 创建窗口并命名
    glutCreateWindow("Pyramid");
    
    // 判断驱动程序是否初始化完毕
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "Error: %s
", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    
    // 窗口变化回调函数设置
    glutReshapeFunc(ChangeSize);
    
    // 窗口渲染回调函数设置
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    
    // 特殊按键回调函数设置【Lv2 增加的代码】
    glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    
    // 初始化环境
    SetupRC();
    
    // 主消息循环
    glutMainLoop();
    
    // 资源销毁
    ShutdownRC();
    
    return 0;
}

效果图：