OpenGL的几何变换2之内观察立方体

我想实现的一个场景是：一个立方体，相机的坐标在立方体的中心点，相机不变，立方体旋转，可以站在立方体中心点查看立方体内部。

实际上就是立方体图像，这是在全景图片当作比较简单的方式，画面不会变形和扭曲，但是现在拍摄的全景图不会这样拍摄，更多的可点击先搞清楚全景视频是如何实现的查看

其实就是当下炒得火热的VR视频，而现在呢简单一些，查看全景图片，VR和全景是有区别的，可以去了解下一张图看懂360°全景和VR的区别

我们接下来全景图片，关于相机坐标和事物坐标，貌似都指向了下面几个函数：

1、观察变换函数gluLookAt()，寻找观察点；

2、旋转变换glRotatef()，全方位旋转立方体；

3、平移变换函数gluTranslatef()，创建立方体使用；

4、最后还少不了投影变换函数gluPerspective()。

这是单纯的画立方体，而不是加载本地图片贴图，贴图是我最终目的，后期再跟上，先附上这次的代码：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <Windows.h>
#include "includeglut.h"

/*
 功能描述：使用OpenGL简单画立方体，在内部透视查看立方体内部
 */

//输出模式，0-单缓存模式；非0双缓存模式
#define OUTPUT_MODE 1

//矩阵变换的坐标
float oldx = 0;
float oldy = 0;

//交叉点的坐标
int cx = 0;
int cy = 0;

int angle = 0;

void init(void)
{
    const GLfloat LightAmbient[4] = {0.1, 0.1, 0.1, 1.0};
    const GLfloat LightDiffuse[4] = {0, 0.8, 0.8, 1.0};
    const GLfloat LightPosition[4]={0,0,1,0};

    //glClearColor函数设置好清除颜色，glClear利用glClearColor函数设置好的当前清除颜色设置窗口颜色
    glClearColor(1.0, 1.0, 0.8, 1.0);

    glShadeModel(GL_SMOOTH);//选择单位或平滑阴影
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}

#if (0)
void display(void)
{
    //printf("oldx=%f, oldy=%f
", oldx, oldy);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    static float rotate = 0;
    static int times = 0;

    static float centerX = 0.0;
    static float centerY = 0.0;
    static float centerZ = 0.0;
    static bool add = TRUE;

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    glPushMatrix();
    {
        gluLookAt(0, 0, -10.0f, centerX, centerY, centerZ, 0, 1, 0);
        glTranslatef(0, 0, -10.0);    //平移
        glScalef(1, 1, 1);        //缩放
    
        glRotatef(angle, 1, 1, 1);

        //将立方体的八个顶点保存到一个数组里面
        static const float vertex_list[][3] = 
        {
            //0        1        2
            -1.0f, -1.0f, -1.0f,//0
            1.0f, -1.0f, -1.0f,    //1
            -1.0f, 1.0f, -1.0f,    //2
            1.0f, 1.0f, -1.0f,    //3
            -1.0f, -1.0f, 1.0f,    //4
            1.0f, -1.0f, 1.0f,    //5
            -1.0f, 1.0f, 1.0f,    //6
            1.0f, 1.0f, 1.0f    //7
        };

        //将要使用的顶点的序号保存到一个数组里面
        static const GLint index_list[][2] = 
        {
            {0, 1}, 
            {2, 3}, 
            {4, 5}, 
            {6, 7}, 
            {0, 2}, 
            {1, 3}, 
            {4, 6}, 
            {5, 7}, 
            {0, 4}, 
            {1, 5}, 
            {7, 3}, 
            {2, 6}
        };
        float rgb[] = {0.1, 0.3, 1.0};
        int i,j;
        glBegin(GL_LINES);
        {
            for(i=0; i<12; ++i)    //12条线段
            {
                for(j=0; j<2; ++j)    //每条线段2个顶点
                {
                    printf("index : %d, [%d][%d], vertex : %.1f, %.1f, %.1f
", index_list[i][j], i, j, vertex_list[index_list[i][j]][0], vertex_list[index_list[i][j]][1], vertex_list[index_list[i][j]][2]);
                    glColor3f (rgb[0], rgb[1], rgb[2]); //画笔颜色
                    glVertex3fv(vertex_list[index_list[i][j]]);

                    rgb[0] += 0.2;
                    rgb[1] += 0.1;
                    rgb[2] -= 0.1;
                }
            }
        }
        glEnd();
    }
    glPopMatrix();

    printf("centerX=%f, centerY=%f
", centerX, centerY);
    if (add)
    {
        centerX += 0.1;
        centerY += 0.1;
        centerZ += 0.1;
    } else {            
        centerX -= 0.1;
        centerY -= 0.1;
        centerZ -= 0.1;
    }
    if (centerX > 10)
    {
        add = FALSE;
    } else if (centerX < -10) {
        add = TRUE;
    }
    angle += 1;
    angle %= 360;

    if (OUTPUT_MODE == 0) {
        glFlush();//单缓存GLUT_SINGLE时使用
    } else {
        glutSwapBuffers();//因为使用的是双缓存GLUT_DOUBLE，所以这里必须要交换缓存才会显示
    }
}

#else
void display(void)
{
    //printf("oldx=%f, oldy=%f
", oldx, oldy);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    float rotatefs[][4] = {
        {90.0, 1.0, 0.0, 0.0},    //top
        {-90.0, 1.0, 0.0, 0.0},    //bottom
        {90.0, 0.0, 0.0, 1.0},    //front
        {-90.0, 0.0, 1.0, 0.0},    //left
        {-90.0, 0.0, 0.0, 1.0},    //back
        {90.0, 0.0, 1.0, 0.0},    //right
    };

    float translefs[][3] = {
        {0.0, 0.5, 0.0}, //top
        {0.0, -0.5, 0.0},//bottom
        {0.0, 0.0, -0.5},//front
        {-0.5, 0.0, 0.0},//left
        {0.0, 0.0, 0.5}, //back
        {0.5, 0.0, 0.0}     //right
    };

    glPushMatrix();    {
        glColor3f (0, 0, 0);
        glLoadIdentity();  //加载单位矩阵
        glTranslatef(0.0f,0.0f,-10.0f);
        glRectf(-1.0f, -1.0f, -0.5f, -0.5f);
    }
    glPopMatrix();
    
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();  //加载单位矩阵
    glPushMatrix();    {
    glLoadIdentity();  //加载单位矩阵
    static float centerX = 0.0;
    static float centerY = 0.0;
    static float centerZ = 0.0;
    static bool add = TRUE;
        gluLookAt(0, 0, -10.0f, centerX, centerY, centerZ, 0, 1, 0);
        glTranslatef(0.0f,0.0f,-10.0f);
        glRotatef(angle, 0, 1, 0);
        glScalef(0.5, 0.5, 0.5);
        float rgb[] = {0.1, 0.3, 1.0};
        for(int i = 0; i < 6; i++) {
            glPushMatrix();    {
                glTranslatef(translefs[i][0], translefs[i][1], translefs[i][2]);
                glRotatef(rotatefs[i][0], rotatefs[i][1], rotatefs[i][2], rotatefs[i][3]);
                //glScalef(-0.5, -0.5, -0.5);
                glColor3f (rgb[0], rgb[1], rgb[2]); //画笔颜色
                glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f);

                rgb[0] += 0.2;
                rgb[1] += 0.1;
                rgb[2] -= 0.1;
            }
            glPopMatrix();
        }
    }
    glPopMatrix();

    printf("centerX=%f, centerY=%f
", centerX, centerY);
    if (add)
    {
        centerX += 0.1;
        centerY += 0.1;
        centerZ += 0.1;
    } else {            
        centerX -= 0.1;
        centerY -= 0.1;
        centerZ -= 0.1;
    }
    if (centerX > 10)
    {
        add = FALSE;
    } else if (centerX < -10) {
        add = TRUE;
    }
    //如果通过鼠标控制，可以把下面两行代码注视掉，留着也没关系
    angle += 1;
    angle %= 360;

    if (OUTPUT_MODE == 0) {
        glFlush();//单缓存GLUT_SINGLE时使用
    } else {
        glutSwapBuffers();//因为使用的是双缓存GLUT_DOUBLE，所以这里必须要交换缓存才会显示
    }
}

#endif

//处理鼠标点击
void Mouse(int button, int state, int x, int y)
{
    if(state == GLUT_DOWN) //第一次鼠标按下时,记录鼠标在窗口中的初始坐标
    {
        //记住鼠标点击后光标坐标
        cx = x;
        cy = y;
        //printf("Mouse: x=%d, y=%d, oldx=%f, oldy=%f
", x, y, oldx, oldy);
    }
}

//处理鼠标拖动
void onMouseMove(int x, int y)
{
    int offset = 5;
    if (cx <= 200 && y < cy) {//左半边区：顺时针手势
        angle -= offset;
        printf("angle1=%d
", angle);
    } else if (cx > 200 && y > cy) {//右半边区：顺时针手势
        angle -= offset;
        printf("angle2=%d
", angle);
    } else if (cx <= 200 && y > cy) {//左半边区：逆时针手势
        angle += offset;
        printf("angle3=%d
", angle);
    } else if (cx > 200 && y < cy) {//右半边区：逆时针手势
        angle += offset;
        printf("angle4=%d
", angle);
    }
    angle %= 360;

    //计算拖动后的偏移量，然后进行xy叠加减
    oldx += ((x - cx) * 0.01);
    oldy -= ((y - cy) * 0.01);
    //printf("Move: x=%d(%d)[%d], y=%d(%d)[%d], oldx=%f, oldy=%f
", x, cx, x-cx, y, cy, y-cy, oldx, oldy);
    glutPostRedisplay();

    //保存好当前拖放后光标坐标点
    cx = x;
    cy = y;
}

void reshape(int w, int h)
{
    int offset = 10;
    int dis = (w > h ? h : w) - offset * 2;
    
    //配置显示物体屏幕的大小
    glViewport(offset, offset, (GLsizei)dis, (GLsizei)dis);
    printf("reshape: w=%d, h=%d, dis=%d
", w, h, dis);

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();

    //glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, 0, 100);
    //gluOrtho2D(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5);
    gluPerspective(90.0f, (GLfloat)w/(GLfloat)h, 0.1f, 100.0f);

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    glutInit(&argc, argv);
    
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | (OUTPUT_MODE == 0 ? GLUT_SINGLE : GLUT_DOUBLE));
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutInitWindowSize(400, 400);
    glutCreateWindow("第一个 OpenGL 程序");

    init();
    glutDisplayFunc(&display);
    glutIdleFunc(display);  //设置不断调用显示函数
    glutReshapeFunc(reshape);
    glutMouseFunc(Mouse);
    glutMotionFunc(onMouseMove);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

没有录制，附上几张图

 

 

最后附上代码执行文件链接: https://pan.baidu.com/s/1hsS3vEk 密码: tmdg