這一課就要解釋一個(gè)基本的3D世界"結(jié)構(gòu)"，以及如何在這個(gè)世界里游走。

lesson9.h

#ifndef?LESSON9_H
#define?LESSON9_H

#include#include#include#include//三角形本質(zhì)上是由一些(兩個(gè)以上)頂點(diǎn)組成的多邊形，頂點(diǎn)同時(shí)也是我們的最基本的分類單位。
//頂點(diǎn)包含了OpenGL真正感興趣的數(shù)據(jù)。我們用3D空間中的坐標(biāo)值(x,y,z)以及它們的紋理坐標(biāo)(u,v)來(lái)定義三角形的每個(gè)頂點(diǎn)。
typedef?struct?tagVERTEX	//?創(chuàng)建Vertex頂點(diǎn)結(jié)構(gòu)
{
????float?x,?y,?z;			//?3D?坐標(biāo)
????float?u,?v;				//?紋理坐標(biāo)
}?VERTEX;					//?命名為VERTEX
//一個(gè)sector(區(qū)段)包含了一系列的多邊形，所以下一個(gè)目標(biāo)就是triangle(我們將只用三角形，這樣寫代碼更容易些)。
typedef?struct?tagTRIANGLE	//?創(chuàng)建Triangle三角形結(jié)構(gòu)
{
????VERTEX?vertex[3];	????//?VERTEX矢量數(shù)組，大小為3
}TRIANGLE;??????????????????//?命名為?TRIANGLE
typedef?struct?tagSECTOR	//?創(chuàng)建Sector區(qū)段結(jié)構(gòu)
{
????int?numtriangles;		//?Sector中的三角形個(gè)數(shù)
????TRIANGLE*?triangle;		//?指向三角數(shù)組的指針
}?SECTOR;					//?命名為SECTOR

const?float?piover180?=?0.0174532925f;

class?QPainter;
class?QOpenGLContext;
class?QOpenGLPaintDevice;

class?Lesson9?:?public?QWindow,?QOpenGLFunctions_1_1
{
????Q_OBJECT
public:
????explicit?Lesson9(QWindow?*parent?=?0);
????~Lesson9();

????virtual?void?render(QPainter?*);
????virtual?void?render();
????virtual?void?initialize();

public?slots:
????void?renderNow();

protected:
????void?exposeEvent(QExposeEvent?*);
????void?resizeEvent(QResizeEvent?*);
????void?keyPressEvent(QKeyEvent?*);?//?鍵盤事件

private:
????void?setupWorld();
????void?readStr(QTextStream?*stream,?QString?&string);
????void?loadGLTexture();

private:
????QOpenGLContext?*m_context;

????SECTOR?m_sector1;

????GLfloat?m_yrot;
????GLfloat?m_xpos;
????GLfloat?m_zpos;
????GLfloat?m_heading;
????GLfloat?m_walkbias;
????GLfloat?m_walkbiasangle;
????GLfloat?m_lookupdown;

????GLuint	m_filter;
????GLuint	m_texture[3];
};

#endif?//?LESSON9_H

lessson9.cpp

#include?"lesson9.h"

#include#include#include#include#include#includeLesson9::Lesson9(QWindow?*parent)?:
????QWindow(parent)
??,?m_context(0)
??,?m_yrot(0.0f)
??,?m_xpos(0.0f)
??,?m_zpos(0.0f)
??,?m_heading(0.0f)
??,?m_walkbias(0.0f)
??,?m_walkbiasangle(0.0f)
??,?m_lookupdown(0.0f)
??,?m_filter(0)
{
????setSurfaceType(QWindow::OpenGLSurface);
}

Lesson9::~Lesson9()
{
????glDeleteTextures(3,?&m_texture[0]);
}

void?Lesson9::render(QPainter?*painter)
{
????Q_UNUSED(painter);
}
//顯示世界
//現(xiàn)在區(qū)段已經(jīng)載入內(nèi)存，我們下一步要在屏幕上顯示它。到目前為止，我們所作過(guò)的都是些簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)和平移。
//但我們的鏡頭始終位于原點(diǎn)(0，0，0)處。任何一個(gè)不錯(cuò)的3D引擎都會(huì)允許用戶在這個(gè)世界中游走和遍歷，我們的這個(gè)也一樣。
//實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的一種途徑是直接移動(dòng)鏡頭并繪制以鏡頭為中心的3D環(huán)境。這樣做會(huì)很慢并且不易用代碼實(shí)現(xiàn)。我們的解決方法如下：
//圍繞原點(diǎn)，以與鏡頭相反的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)旋轉(zhuǎn)世界。(讓人產(chǎn)生鏡頭旋轉(zhuǎn)的錯(cuò)覺(jué))。
//以與鏡頭平移方式相反的方式來(lái)平移世界(讓人產(chǎn)生鏡頭移動(dòng)的錯(cuò)覺(jué))。
void?Lesson9::render()
{
????glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

????glViewport(0,0,(GLint)width(),(GLint)height());?//?重置當(dāng)前視口
????glMatrixMode(GL_PROJECTION);????????????????????//?選擇投影矩陣
????glLoadIdentity();???????????????????????????????//?重置投影矩陣為單位矩陣
????gluPerspective(45.0f,(GLdouble)width()/(GLdouble)height(),0.1f,100.0f);

????glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//?選擇模型視圖矩陣
????glLoadIdentity();??????????//?重置模型視圖矩陣為單位矩陣

????GLfloat?x_m,?y_m,?z_m,?u_m,?v_m;????????//?頂點(diǎn)的臨時(shí)?X,?Y,?Z,?U?和?V?的數(shù)值
????GLfloat?xtrans?=?-m_xpos;				//?用于游戲者沿X軸平移時(shí)的大小
????GLfloat?ztrans?=?-m_zpos;				//?用于游戲者沿Z軸平移時(shí)的大小
????GLfloat?ytrans?=?-m_walkbias-0.25f;		//?用于頭部的上下擺動(dòng)
????GLfloat?sceneroty?=?360.0f?-?m_yrot;	//?位于游戲者方向的360度角
????int?numtriangles;						//?保有三角形數(shù)量的整數(shù)
????glRotatef(m_lookupdown,?1.0f,?0?,0);????//?上下旋轉(zhuǎn)
????glRotatef(sceneroty,?0,?1.0f,?0);		//?左右旋轉(zhuǎn)
????glTranslatef(xtrans,?ytrans,?ztrans);	//?以游戲者為中心的平移場(chǎng)景
????glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,?m_texture[m_filter]);	???//?根據(jù)filter選擇的紋理
????numtriangles?=?m_sector1.numtriangles;				???//?取得Sector1的三角形數(shù)量
????for?(int?loop_m?=?0;?loop_m?<?numtriangles;?loop_m++)??//?遍歷所有的三角形
????{
????????glBegin(GL_TRIANGLES);					????????//?開(kāi)始繪制三角形
????????x_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[0].x;	//?第一點(diǎn)的?X?分量
????????y_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[0].y;	//?第一點(diǎn)的?Y?分量
????????z_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[0].z;	//?第一點(diǎn)的?Z?分量
????????u_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[0].u;	//?第一點(diǎn)的?U??紋理坐標(biāo)
????????v_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[0].v;	//?第一點(diǎn)的?V??紋理坐標(biāo)

????????glTexCoord2f(u_m,v_m);?glVertex3f(x_m,y_m,z_m);	//?設(shè)置紋理坐標(biāo)和頂點(diǎn)
????????x_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[1].x;	//?第二點(diǎn)的?X?分量
????????y_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[1].y;	//?第二點(diǎn)的?Y?分量
????????z_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[1].z;	//?第二點(diǎn)的?Z?分量
????????u_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[1].u;	//?第二點(diǎn)的?U??紋理坐標(biāo)
????????v_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[1].v;	//?第二點(diǎn)的?V??紋理坐標(biāo)

????????glTexCoord2f(u_m,v_m);?glVertex3f(x_m,y_m,z_m);	//?設(shè)置紋理坐標(biāo)和頂點(diǎn)
????????x_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[2].x;	//?第三點(diǎn)的?X?分量
????????y_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[2].y;	//?第三點(diǎn)的?Y?分量
????????z_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[2].z;	//?第三點(diǎn)的?Z?分量
????????u_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[2].u;	//?第二點(diǎn)的?U??紋理坐標(biāo)
????????v_m?=?m_sector1.triangle[loop_m].vertex[2].v;	//?第二點(diǎn)的?V??紋理坐標(biāo)
????????glTexCoord2f(u_m,v_m);?glVertex3f(x_m,y_m,z_m);	//?設(shè)置紋理坐標(biāo)和頂點(diǎn)
????????glEnd();						????????????????//?三角形繪制結(jié)束
????}
}

void?Lesson9::initialize()
{
????loadGLTexture();??????????????????????//?加載紋理
????glEnable(GL_TEXTURE_2D);??????????????//?啟用紋理映射
????glShadeModel(GL_SMOOTH);??????????????//?啟用平滑著色
????glClearColor(0.0f,?0.0f,?0.0f,?0.0f);?//?黑色背景
????glClearDepth(1.0f);???????????????????//?設(shè)置深度緩存
????glEnable(GL_DEPTH_TEST);??????????????//?啟用深度測(cè)試
????glDepthFunc(GL_LEQUAL);???????????????//?深度測(cè)試類型
????//?接著告訴OpenGL我們希望進(jìn)行最好的透視修正。這會(huì)十分輕微的影響性能。但使得透視圖看起來(lái)好一點(diǎn)。
????glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,?GL_NICEST);

????setupWorld();
}

void?Lesson9::renderNow()
{
????if?(!isExposed())
????????return;

????bool?needsInitialize?=?false;

????if?(!m_context)?{
????????m_context?=?new?QOpenGLContext(this);
????????m_context->setFormat(requestedFormat());
????????m_context->create();

????????needsInitialize?=?true;
????}

????m_context->makeCurrent(this);

????if?(needsInitialize)?{
????????initializeOpenGLFunctions();
????????initialize();
????}

????render();

????m_context->swapBuffers(this);
}

//載入文件
//在程序內(nèi)部直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)會(huì)讓程序顯得太過(guò)死板和無(wú)趣。從磁盤上載入世界資料，會(huì)給我們帶來(lái)更多的彈性，可以讓我們體驗(yàn)不同的世界，
//而不用被迫重新編譯程序。另一個(gè)好處就是用戶可以切換世界資料并修改它們而無(wú)需知道程序如何讀入輸出這些資料的。
//數(shù)據(jù)文件的類型我們準(zhǔn)備使用文本格式。這樣編輯起來(lái)更容易，寫的代碼也更少。等將來(lái)我們也許會(huì)使用二進(jìn)制文件。
//問(wèn)題是，怎樣才能從文件中取得數(shù)據(jù)資料呢？首先，創(chuàng)建一個(gè)叫做SetupWorld()的新函數(shù)。把這個(gè)文件定義為file，并且使用只讀方式打開(kāi)文件。
//我們必須在使用完畢之后關(guān)閉文件。大家一起來(lái)看看現(xiàn)在的代碼：
void?Lesson9::setupWorld()
{
????QFile?file(":/world/World.txt");
????if(!file.open(QIODevice::ReadOnly))
????{
????????qDebug()<<"Can't?open?world?file.";
????????return;
????}

????QTextStream?stream(&file);
????//我們對(duì)區(qū)段進(jìn)行初始化，并讀入部分?jǐn)?shù)據(jù)
????QString?oneline;		//?存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的字符串
????int?numtriangles;		//?區(qū)段的三角形數(shù)量
????float?x,?y,?z,?u,?v;	//?3D?和?紋理坐標(biāo)

????readStr(&stream,?oneline);?//?讀入一行數(shù)據(jù)
????sscanf(oneline.toLatin1().data(),?"NUMPOLLIES?%dn",?&numtriangles);?//?讀入三角形數(shù)量

????m_sector1.triangle?=?new?TRIANGLE[numtriangles];		?//?為numtriangles個(gè)三角形分配內(nèi)存并設(shè)定指針
????m_sector1.numtriangles?=?numtriangles;					?//?定義區(qū)段1中的三角形數(shù)量
????//?遍歷區(qū)段中的每個(gè)三角形
????for?(int?triloop?=?0;?triloop?<?numtriangles;?triloop++)?//?遍歷所有的三角形
????{
????????//?遍歷三角形的每個(gè)頂點(diǎn)
????????for?(int?vertloop?=?0;?vertloop?<?3;?vertloop++)	?//?遍歷所有的頂點(diǎn)
????????{
????????????readStr(&stream,?oneline);				?????????//?讀入一行數(shù)據(jù)
????????????//?讀入各自的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)
????????????sscanf(oneline.toLatin1().data(),?"%f?%f?%f?%f?%f",?&x,?&y,?&z,?&u,?&v);
????????????//?將頂點(diǎn)數(shù)據(jù)存入各自的頂點(diǎn)
????????????m_sector1.triangle[triloop].vertex[vertloop].x?=?x;	//?區(qū)段?1,??第?triloop?個(gè)三角形,?第??vertloop?個(gè)頂點(diǎn),?值?x=x
????????????m_sector1.triangle[triloop].vertex[vertloop].y?=?y;	//?區(qū)段?1,??第?triloop?個(gè)三角形,?第??vertloop?個(gè)頂點(diǎn),?值?y=y
????????????m_sector1.triangle[triloop].vertex[vertloop].z?=?z;	//?區(qū)段?1,??第?triloop?個(gè)三角形,?第??vertloop?個(gè)頂點(diǎn),?值?z=z
????????????m_sector1.triangle[triloop].vertex[vertloop].u?=?u;	//?區(qū)段?1,??第?triloop?個(gè)三角形,?第??vertloop?個(gè)頂點(diǎn),?值?u=u
????????????m_sector1.triangle[triloop].vertex[vertloop].v?=?v;	//?區(qū)段?1,??第?triloop?個(gè)三角形,?第??vertloop?個(gè)頂點(diǎn),?值?v=v
????????}
????}
????//數(shù)據(jù)文件中每個(gè)三角形都以如下形式聲明:
????//X1?Y1?Z1?U1?V1
????//X2?Y2?Z2?U2?V2
????//X3?Y3?Z3?U3?V3
????file.close();
}

//將每個(gè)單獨(dú)的文本行讀入變量。這有很多辦法可以做到。一個(gè)問(wèn)題是文件中并不是所有的行都包含有意義的信息。
//空行和注釋不應(yīng)該被讀入。我們創(chuàng)建了一個(gè)叫做readstr()的函數(shù)。這個(gè)函數(shù)會(huì)從數(shù)據(jù)文件中讀入一個(gè)有意義的行
//至一個(gè)已經(jīng)初始化過(guò)的字符串。下面就是代碼：
void?Lesson9::readStr(QTextStream?*stream,?QString?&string)
{
????do
????{
????????string?=?stream->readLine();
????}?while?(string[0]?==?'/'?||?string[0]?==?'n'?||?string.isEmpty());
}

void?Lesson9::loadGLTexture()
{
????QImage?image(":/image/Crate.bmp");
????image?=?image.convertToFormat(QImage::Format_RGB888);
????image?=?image.mirrored();
????glGenTextures(3,?&m_texture[0]);//?創(chuàng)建紋理
????//?創(chuàng)建近鄰濾波紋理
????glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,?m_texture[0]);
????glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST);
????glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST);
????glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,?0,?3,?image.width(),?image.height(),
?????????????????0,?GL_RGB,?GL_UNSIGNED_BYTE,?image.bits());

????//?創(chuàng)建線性濾波紋理
????glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,?m_texture[1]);
????glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
????glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
????glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,?0,?3,?image.width(),?image.height(),
?????????????????0,?GL_RGB,?GL_UNSIGNED_BYTE,?image.bits());

????//?創(chuàng)建MipMapped濾波紋理
????glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,?m_texture[2]);
????glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
????glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
????gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D,?3,?image.width(),?image.height(),
??????????????????????GL_RGB,?GL_UNSIGNED_BYTE,?image.bits());
}

void?Lesson9::exposeEvent(QExposeEvent?*event)
{
????Q_UNUSED(event);

????if?(isExposed())
????{
????????renderNow();
????}
}

void?Lesson9::resizeEvent(QResizeEvent?*event)
{
????Q_UNUSED(event);

????if?(isExposed())
????{
????????renderNow();
????}
}
//當(dāng)左右方向鍵按下后，旋轉(zhuǎn)變量yrot。
//當(dāng)前后方向鍵按下后，我們使用sine和cosine函數(shù)重新生成鏡頭位置(您需要些許三角函數(shù)學(xué)的知識(shí))。
//Piover180是一個(gè)很簡(jiǎn)單的折算因子用來(lái)折算度和弧度。
//接著您可能會(huì)問(wèn)：walkbias是什么意思？這是NeHe的發(fā)明的單詞。基本上就是當(dāng)人行走時(shí)頭部產(chǎn)生上下擺動(dòng)的幅度。
//我們使用簡(jiǎn)單的sine正弦波來(lái)調(diào)節(jié)鏡頭的Y軸位置。如果不添加這個(gè)而只是前后移動(dòng)的話，程序看起來(lái)就沒(méi)這么棒了。
void?Lesson9::keyPressEvent(QKeyEvent?*event)
{
????int?key=event->key();
????switch(key)
????{
????case?Qt::Key_PageUp:?????//?向上旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景
????{
????????m_lookupdown-=1.0f;
????????break;
????}
????case?Qt::Key_PageDown:???//?向下旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景
????{
????????m_lookupdown+=1.0f;
????????break;
????}
????case?Qt::Key_Right:
????{
????????m_heading?-=1.0f;
????????m_yrot?=?m_heading;	?//?向左旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景
????????break;
????}
????case?Qt::Key_Left:
????{
????????m_heading?+=?1.0f;
????????m_yrot?=?m_heading;	//?向右側(cè)旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景
????????break;
????}
????case?Qt::Key_Up:
????{
????????m_xpos?-=?(float)sin(m_heading*piover180)?*?0.05f;	//?沿游戲者所在的X平面移動(dòng)
????????m_zpos?-=?(float)cos(m_heading*piover180)?*?0.05f;	//?沿游戲者所在的Z平面移動(dòng)
????????if?(m_walkbiasangle?>=?359.0f)					????//?如果walkbiasangle大于359度
????????{
????????????m_walkbiasangle?=?0.0f;					????????//?將walkbiasangle設(shè)為0
????????}
????????else
????????{
????????????m_walkbiasangle+=?10;					????????//?如果walkbiasangle?<?359，則增加10
????????}
????????m_walkbias?=?(float)sin(m_walkbiasangle?*?piover180)/20.0f;?//?使游戲者產(chǎn)生跳躍感
????????break;
????}
????case?Qt::Key_Down:
????{
????????m_xpos?+=?(float)sin(m_heading*piover180)?*?0.05f;	//?沿游戲者所在的X平面移動(dòng)
????????m_zpos?+=?(float)cos(m_heading*piover180)?*?0.05f;	//?沿游戲者所在的Z平面移動(dòng)
????????if?(m_walkbiasangle??1，減去10
????????}
????????m_walkbias?=?(float)sin(m_walkbiasangle?*?piover180)/20.0f;	?//?使游戲者產(chǎn)生跳躍感
????????break;
????}
????case?Qt::Key_F:
????{
????????m_filter+=1;
????????if(m_filter?>?2)
????????{
????????????m_filter?=?0;
????????}
????}
????}
????if(key==Qt::Key_F||key==Qt::Key_PageUp||key==Qt::Key_PageDown||key==Qt::Key_Up||key==Qt::Key_Down
????????????||key==Qt::Key_Right||key==Qt::Key_Left)
????{
????????renderNow();
????}
}

main.cpp

#include#includeint?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????QGuiApplication?app(argc,?argv);

????QSurfaceFormat?format;
????format.setSamples(16);

????Lesson9?window;
????window.setFormat(format);
????window.resize(640,?480);
????window.show();

????return?app.exec();
}

運(yùn)行效果

按鍵控制

F鍵：切換三種濾波方式

PageUp和PageDown：控制場(chǎng)景的上下角度

方向鍵Up和Down：控制場(chǎng)景的前進(jìn)和后退

方向鍵Left和Right：控制場(chǎng)景的作用角度