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菜鸟 OpenGL 入门 - 窗口(二)

《菜鸟 OpenGL 入门 – 窗口(一)》 一节中,我们创建了一个基本的 OpenGL 窗口,现在我们再来说一些创建窗口相关的一些细节。

视口

我们在渲染前必须要告诉 OpenGL 渲染窗口的大小,这样 OpenGL 才能根据视口大小来显示数据和坐标,设置视口大小的函数是 glViewport

glViewport(0, 0, 800, 600);

glViewport 函数前两个参数控制窗口左下角的位置。第三个和第四个参数控制渲染窗口的宽度和高度(像素)。

视口的大小不一定非要等于窗口的大小,可以设置的比窗口小,这样 OpenGL 绘制区域则不是整个窗口,而是一小部分。

OpenGL幕后使用glViewport中定义的位置和宽高进行2D坐标的转换,将OpenGL中的位置坐标转换为你的屏幕坐标。例如,OpenGL中的坐标(-0.5, 0.5)有可能(最终)被映射为屏幕中的坐标(200,450)。注意,处理过的OpenGL坐标范围只为-1到1,因此我们事实上将(-1到1)范围内的坐标映射到(0, 800)和(0, 600)。

当然,当窗口大小改变的时候,我们也需要重新设置视口大小,我们需要使用 GLFW 提供的 glfwSetFramebufferSizeCallback() 函数注册一个窗口改变时的回调函数,当窗口发生改变时,glfw 会自动调用。

首先,我们要创建的回调函数原型如下:

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);

这个回调函数需要一个 glfw 窗口对象作为第一个参数,另外两个是窗口的尺寸,放心,只要把函数使用 glfwSetFramebufferSizeCallback() 注册,glfw 会自动帮我们传递参数。

回调函数的实现如下:

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    glViewport(0, 0, width, height);
}

注册:

glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

glfwSetFramebufferSizeCallback 的第一个参数是我们创建的 glfw 窗口对象,第二个参数是回调函数。

当窗口被第一次显示的时候 framebuffer_size_callback 也会被调用。对于视网膜(Retina)显示屏,width和height都会明显比原输入值更高一点。

处理用户输入

我们还想要让 GLFW 能够处理用户的输入,比如,我们想要让用户按 ESC 的时候就关闭窗口。可以使用 GLFW 的几个输入函数完成:

glfwGetKey() 这个函数需要两个参数,第一个是一个窗口对象,第二个按键值,这个函数会返回这个按键是否正在按下。我们将其放入到渲染循环当中:

while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);

    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}

现在,窗口应该能够按 ESC 键退出了。
当然,今后我们可能要对用户输入做更多的操作,为了代码整洁,我们可以将这一部分内容放到一个单独的函数中:

void process_input(GLFWwindow *window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}

另外,我们还需要修改渲染循环部分:

 // 渲染循环
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
        process_input(window);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
}

清空屏幕

每一次窗口更新的时候,我们总是希望能够将上一次绘制的内容清楚掉,否则会显示上一次的渲染结果。我们可以通过调用 glClear 函数来清空屏幕的颜色缓冲,它接受一个缓冲位(Buffer Bit)来指定要清空的缓冲类型,可能的缓冲位有GL_COLOR_BUFFER_BITGL_DEPTH_BUFFER_BIT 和GL_STENCIL_BUFFER_BIT
现在我们只需要处理 GL_COLOR_BUFFER_BIT

在渲染循环中加入下面两行代码:

glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glClearColor() 接受四个参数,分别代表颜色的 RGBA 值,这里我们设置为一个深灰色。

至此,我们已经拥有了 OpenGL 开发环境的基本条件,接下来我们继续学习,如果你在跟着我操作的时候遇到了任何问题,请对照下面的源码 Debug:

main.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

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

// 窗口尺寸变化回调函数
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height);

// 处理用户输入
void process_input(GLFWwindow *window);

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 初始化环境
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 1);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    // Mac os
#ifdef __APPLE__
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif

    GLFWwindow *window = glfwCreateWindow(800, 600, "Hello OpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL)
    {
        cout << "Failed to create window" << endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
    // 初始化 Glad
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        cout << "Glad init faild!!!" << endl;
        return -1;
    }

    // 渲染循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        process_input(window);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    glfwTerminate();
    return 0;
}

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height)
{
    glViewport(0, 0, width, height);
}

void process_input(GLFWwindow *window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
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