鼠标单击OpenGL无法围绕其自身中心旋转对象

时间：2019-10-30 07:44:03

标签： c++ opengl glut shapes opengl-compat

我成功地旋转了对象，但是我需要右键单击该对象以停止其旋转。我不知道如何使对象绕其中心旋转然后停止，我将附加代码以查看该形状的实际情况。我认为问题在于spinDisplay()函数...问题是我需要在鼠标左键单击和鼠标右键单击周围旋转它的中心，我应该更改对象的颜色... 

#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "dependente\freeglut\freeglut.h"
#include "dependente\glfw\glfw3.h"
#include <stdio.h> //incluziuni librarii

float ORG[3] = { 0,0,0 };
static GLfloat spin = 0.0;
GLfloat viewangle = 0, tippangle = 0, traj[120][3]; //variabila pentru unghi camera

GLfloat d[3] = { 0.1, 0.1, 0.1 }; //vector directie

GLfloat  xAngle = 0.0, yAngle = 0.0, zAngle = 0.0;
bool draw_triangle = false; //variabila desenat figuri 
bool draw_square = false;
bool draw_decagon = false;


void Triangle(void) //draw the triangle shape
{
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);//triangles have a common vertex, which is the central vertex
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);   //V0(red)
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);   //V1(green)
    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);   //V2(blue)
    glEnd();
}
void Square(void) {
    glBegin(GL_QUADS);
    glVertex2f(-1.0f, 1.0f); // top left
    glVertex2f(1.0f, 1.0f); // top right 
    glVertex2f(1.0f, -1.0f); // bottom right
    glVertex2f(-1.0f, -1.0f); // bottom left
    glEnd();
}
void Decagon(void) //draw the decagon shape
{
    glBegin(GL_POLYGON);
                glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
                glVertex3f(0.72f,0.8f, 0.0f); //a1
                glVertex3f(0.52f,   0.8f,0.0f);  //z
                glVertex3f(0.35f,   0.64f, 0.0f); //b1
                glVertex3f(0.3f,   0.48f, 0.0f); //d1
                glVertex3f(0.35f,   0.3f, 0.0f); //e1
                glVertex3f(0.52f, 0.16f, 0.0f); //l1
                glVertex3f(0.72f, 0.16f, 0.0f); //m1
                glVertex3f(0.9f, 0.3f, 0.0f); //o1
                glVertex3f(0.95f, 0.48f, 0.0f); //p1
                glVertex3f(0.9f, 0.64f, 0.0f); //c1
                glScalef(10, 10, 10);
                glTranslatef(1, 2, 3);
    glEnd();
}

void Keyboard(unsigned char key, int x, int y) //press a key to perform actions
{
    switch (key) {

    case 'd': d[0] += 0.1;  break; //camera right
    case 'a': d[0] -= 0.1;  break; //camera left
    case 'w': d[1] += 0.1;  break; //camera up 
    case 's': d[1] -= 0.1;  break; //camera down 
    case 'm': d[2] += 0.1;  break; //magnify
    case 'n': d[2] -= 0.1;  break; //minify
    case 't': draw_triangle = true; draw_decagon = false;   break; //draw pyramid when key is pressed
    case 'q': draw_square = true; draw_decagon = false; draw_triangle = false; break; //draw cube when key is pressed
    case 'l': draw_decagon = true; draw_triangle = false; draw_square = false; break; //draw prism when key is pressed

    case 'x': xAngle += 5;  break; //modify x axis angle
    case 'y': yAngle += 5;  break; //modify y axis angle
    case 'z': zAngle += 5;  break;  //modify z axis angle

    default: printf("   Keyboard %c == %d", key, key); //see what key it's pressed
    }

    glutPostRedisplay();
}

void spinDisplay() //here it's the problematic function
{
    spin = spin + 0.1;
    if (spin > 360.0)
    {
        spin = 0.0;
    }
    glutPostRedisplay();
}
void mouse(int buton, int state, int x, int y)
{
    switch (buton) {
    case GLUT_LEFT_BUTTON:
        if (state == GLUT_DOWN)
            glutIdleFunc(spinDisplay);
        break;
    case GLUT_RIGHT_BUTTON: //here I don't know how to change the color of the shape
        glutIdleFunc(NULL);
    default:glutIdleFunc(NULL);

        break;
    }
}
void redraw(void)
{

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    glLoadIdentity();

    glTranslatef(0, 0, -3);
    glRotatef(tippangle, 1, 0, 0);  // Up and down arrow keys 'tip' view.
    glRotatef(viewangle, 0, 1, 0);  // Right/left arrow keys 'turn' view.

    glDisable(GL_LIGHTING);


    glPushMatrix();
    glTranslatef(d[0], d[1], d[2]);    // Move box down X axis.
    glScalef(0.7f, 0.7f, 0.7f); //increase the object size
    glRotatef(zAngle, 0, 0, 1);
    glRotatef(yAngle, 0, 1, 0);
    glRotatef(xAngle, 1, 0, 0);
    glRotatef(spin, 0.0, 0.0, 1.0);

    if (draw_triangle)
        Triangle();

    if (draw_decagon)
        Decagon();
    if (draw_square)
        Square();

    glPopMatrix();

    glutSwapBuffers();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitWindowSize(900, 600);
    glutInitWindowPosition(300, 300);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE);

    glutCreateWindow("Figure Rotation");
    glutDisplayFunc(redraw);
    glutKeyboardFunc(Keyboard);
    glutMouseFunc(mouse);
    glClearColor(0.1, 0.0, 0.1, 1.0);

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);//specify which matrix is the current matrix, matrix that represents your camera's lens (aperture, far-field, near-field, etc).
    gluPerspective(60, 1.5, 1, 10); //set up a perspective projection matrix
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //specify which matrix is the current matrix,matrix that represents your camera (position, pointing, and up vector).
    glutMainLoop();

    return 1;
}

1 个答案:

答案 0 :(得分：1)

仅根据您的代码，主要问题在于Decagon()的形状顶点定义。 这样的顶点不是在形状本身的中心定义的，而是在右上角定义的，因此尽管矩阵乘法序列工作正常，它也不会围绕自身旋转，而是围绕中心旋转。

为简单起见，我将其沿xy平面在0,0上居中可视化，然后定义其形状的右半部分，然后将其镜像回到左侧。您可以利用-减号。隐式地利用在NDC (Normalizd Device Coordinate) space中定义形状的优势。

注意：与您最初定义的比例不完全相同，但可以使您有所了解。您可以尝试将以下内容交换到自己的内容中，然后它会自动旋转。

    glBegin(GL_POLYGON);
        glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
        glVertex3f(0.25f, 0.5f, 0.0f);
        glVertex3f(0.45f, 0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(0.55f, 0.0f, 0.0f);
        glVertex3f(0.45f, -0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(0.25f, -0.5f, 0.0f);
        glVertex3f(-0.25f, -0.5f, 0.0f);
        glVertex3f(-0.45f, -0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(-0.55f, 0.0f, 0.0f);
        glVertex3f(-0.45f, 0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(-0.25f, 0.5f, 0.0f);
        //glScalef(10, 10, 10);  // this won't have any effect on result
        //glTranslatef(1, 2, -3);// the same
    glEnd();

您在这里有2个选择

  1. 完全更改顶点定义（仅对于Decagon，使其相对于原点与上述相似）。其他形状已经很好，它是相对于原点定义的。
  2. 仔细确定形状的原点，无论定义的形状的顶点如何。首先，使用该位置将形状转换为矩阵操作的一部分，然后再执行其他所有操作（请继续阅读以了解原因）。

围绕自身旋转的概念

围绕自身旋转的概念是，我们需要按顺序执行以下操作

  1. 规模（在这种情况下，我们没有）
  2. 旋转
  3. 翻译

尽管在这种情况下我们没有缩放，但是应该是最后一个，否则可能会影响其他两个操作。

如果我们先平移到任意位置，则旋转将围绕该点发生。实际上，旋转是相对于原点0,0起作用的，因此，我们只需要采取任何方式先将对象放回原点，然后再进行旋转，然后旋转即可平移到期望的位置，然后规模。

让我们看看您的矩阵乘法顺序

    glScalef(0.7f, 0.7f, 0.7f); //increase the object size
    glTranslatef(d[0], d[1], d[2]);    // Move box down X axis.
    glRotatef(zAngle, 0, 0, 1);
    glRotatef(yAngle, 0, 1, 0);
    glRotatef(xAngle, 1, 0, 0);
    glRotatef(spin, 0.0, 0.0, 1.0);

这意味着我们按顺序执行以下操作

  • 以spin角围绕z轴旋转
  • 以xAngle角围绕x轴旋转
  • 以yAngle角围绕y轴旋转
  • 以zAngle角围绕z轴旋转

尽管我们可以将第一个和最后一个结合在一起，但是仍然可以。

  

当我们像这样绕3个基本轴旋转时，您可能还想进一步看一下Euler Angles，它可以导致Gimbal lock problem，但是可以通过限制用户可以围绕某个轴旋转的角度来解决。

顺序正确。这被翻译为数学术语S * T * Rz * Ry * Rx * Rspin，在其中您可以看到它与代码顺序相反。首先发生Rspin，然后发生Rx，依此类推。

现在，如果Decagon形状相对于原点不是进行定义，而是以其向右平移的方式定义，则会发生什么情况。

采用我的顶点定义，但是对于所有x位置，+ 0.55f将具有

    glBegin(GL_POLYGON);
        glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
        glVertex3f(0.80f, 0.5f, 0.0f);
        glVertex3f(1.0f, 0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(1.10f, 0.0f, 0.0f);
        glVertex3f(1.0f, -0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(0.80f, -0.5f, 0.0f);
        glVertex3f(0.30f, -0.5f, 0.0f);
        glVertex3f(0.10f, -0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
        glVertex3f(0.1f, 0.30f, 0.0f);
        glVertex3f(0.30f, 0.5f, 0.0f);
    glEnd();

如果将上面的代码交换为顶点定义，则它将不再围绕自身旋转。但是我们知道，在x轴上需要-0.55f才能将此形状恢复到原点，因此，如果我们将glTranslatef(-0.55f, 0.0f, 0.0f)添加为第一个要执行的操作，则它将起作用。

我们有

    glScalef(0.7f, 0.7f, 0.7f);
    glTranslatef(d[0], d[1], d[2]);
    glRotatef(zAngle, 0, 0, 1);
    glRotatef(yAngle, 0, 1, 0);
    glRotatef(xAngle, 1, 0, 0);
    glRotatef(spin, 0.0, 0.0, 1.0);
    glTranslatef(-0.55f, 0.0f, 0.0f);  // <------ add this

简而言之，首先将目标对象平移为原点，然后再旋转（围绕自身），然后按照之前的顺序进行。

  

如果您希望将这样的对象放置在已定义形状顶点的位置，即沿x轴位于+0.55f的右侧，并且仍然围绕其自身旋转。然后，您改用glTranslatef(d[0] + 0.55f, d[1], d[2])。

更多说明

  1. 最后两个gl操作glScalef()和glTranslatef()将不起作用，因为您已经绘制了形状。调用glLoadIdentity()时，每帧都会丢弃这两个操作。
  2. 请注意，源代码仍基于OpenGL的固定功能管道。您可能还想看看现代的可编程管道。这将使您在控制虚拟摄像机时具有更大的灵活性，从而在我们需要四处移动时，矩阵操作更加清晰，并与对象本身分开。因此，这将使矩阵运算更易于掌握和理解。

修改 为了进一步控制并满足以下应用要求

  • 左键无限旋转，然后再次左键停止
  • 右键单击以在显示的颜色中循环显示颜色

我们必须具有控制标志，并需要我们在任何帧时间更改信息，如下所示。

bool isSpinning = false;
#define NUM_COLOR 4
int sCurrColor = 0;
GLfloat sColor[NUM_COLOR][3] = {
    {1.0f, 1.0f, 1.0f},
    {1.0f, 0.0f, 0.0f},
    {0.0f, 1.0f, 0.0f},
    {0.0f, 0.0f, 1.0f}
};

因此，对于颜色，我们有白色，红色，蓝色和绿色。共有4种颜色，每种颜色具有3个RGB分量值。我们从索引sCurrColor中的白色开始。

现在您的mouse()函数看起来像这样

void mouse(int buton, int state, int x, int y)
{
    switch (buton) {
    case GLUT_LEFT_BUTTON:
        if (state == GLUT_DOWN && !isSpinning)
            isSpinning = true;
        else if (state == GLUT_DOWN && isSpinning)
            isSpinning = false;
        break;
    case GLUT_RIGHT_BUTTON: //here I don't know how to change the color of the shape
        if (state == GLUT_DOWN)
            sCurrColor = (sCurrColor + 1) % NUM_COLOR;
        break;
    default:glutIdleFunc(NULL);

        break;
    }
}

我们优化了将glutIdleFunc(spinDisplay);中的移动main()移到glutMainLoop()之前的函数中。根据您的要求，我们不必每次都更改它。

因此，spinDisplay()现在更改为

void spinDisplay() //here it's the problematic function
{
    if (isSpinning)
    {
        spin = spin + 3.0;
        if (spin > 360.0)
        {
            spin = 0.0;
        }
    }
    glutPostRedisplay();
}
  

将函数名称更改为display()可能更好，因为更通用的是不要混淆我们每次必须旋转。无论如何，为了您的代码简洁和一致，我没有更改它。

现在，最后一部分是插入sColor，以供渲染中所有这些形状使用。例如，对于Decagon，您可以这样做

glColor3f(sColor[sCurrColor][0], sColor[sCurrColor][1], sColor[sCurrColor][2]);

如果您希望通过右键单击以循环显示颜色来具有相同的效果，则其他形状也是如此。

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