鼠标单击 OpenGL 时无法围绕其自己的中心旋转对象

Can't rotate object around its own center on mouse click OpenGL

本文关键字:自己的 对象 旋转 OpenGL 单击 鼠标      更新时间:2023-10-16

我成功地旋转了我的对象,但我需要右键单击该对象以停止其旋转。我不知道如何使物体绕其中心旋转,然后停止,我会附上代码,看看这个形状到底发生了什么。我认为问题出在spinDisplay()函数上。。。问题是,我需要在鼠标左键单击时绕其中心旋转,在鼠标右键单击时,我应该更改对象的颜色。。。。

#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "dependentefreeglutfreeglut.h"
#include "dependenteglfwglfw3.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;
}

仅根据您的代码,主要问题在于Decagon()的形状顶点定义。由于这样的顶点不是在形状本身的中心定义的,而是朝着右上角定义的,因此它不会围绕自己旋转,而是似乎围绕中心旋转,尽管你的矩阵乘法序列工作正常。

为了简单起见,我将沿着xy平面将其居中于0,0,然后定义其形状的右半部分,然后将其镜像回左半部分。您可以利用-减号。隐含地利用NDC(Normalizd Device Coordinate)空间中的定义形状。

注意:与您最初的定义不完全相同,但为了给您一个想法。你可以试着把下面的东西换成你的,然后它就可以自己旋转了。

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();

这里有两个选项

  1. 完全更改顶点定义(仅Decagon相对于原点与上述类似)。其他形状已经很好了,它是相对于原点定义的
  2. 无论定义的形状的顶点如何,都要仔细确定形状的原点。在所有其他操作之前,首先使用此位置将形状作为矩阵操作的一部分平移回(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,我们需要按照的顺序进行以下操作

  1. 比例(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,但应该是最后一个,否则它可能会影响其他两个操作。

如果我们首先平移到任意位置,那么旋转将围绕该点发生。事实上,旋转相对于原点0,0起作用,因此我们只需要在继续之前通过任何方式先将对象放回原点,然后我们就可以旋转、平移到所需的位置并缩放。

让我们看看你的矩阵乘法顺序

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);

这意味着我们按照的顺序执行以下操作

  • spin角度绕z轴旋转
  • xAngle角度绕x轴旋转
  • yAngle角度绕y轴旋转
  • zAngle角度绕z轴旋转

虽然我们可以将第一个和最后一个组合在一起,但无论如何都没关系。

此外,当我们像这样围绕3个基本轴旋转时,您可能需要进一步研究欧拉角,这可能会导致万向节锁定问题,但可以通过限制用户围绕某个轴旋转的角度来解决。

订单是正确的。这被翻译成数学术语S * T * Rz * Ry * Rx * Rspin,在这里你可以看到它是代码中顺序的倒数。首先发生Rspin,然后发生Rx,依此类推

现在,如果Decagon形状相对于原点被定义为而不是,而是以向右平移的方式被定义为,会发生什么。

以我的顶点定义为例,但对于所有x位置,+ 0.55f,我们将有

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到顶点定义,则它将不再围绕自身旋转。但我们知道,在x轴上需要-0.55f才能将该形状带回原点,因此,如果我们将glTranslatef(-0.55f, 0.0f, 0.0f)添加为要执行的第一个操作,那么它也会起作用。

我们会有

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,在旋转(围绕自身)之前,先将目标物体平移到原点,然后像以前一样进行正确的顺序。

如果您希望将这样的对象定位在您定义形状顶点的位置,即它沿着x轴位于+0.55f的右侧,并且仍然围绕自己旋转。然后使用glTranslatef(d[0] + 0.55f, d[1], d[2])

进一步说明

  1. 最后两个gl操作glScalef()glTranslatef()不会有任何效果,因为您已经绘制了形状。当您调用glLoadIdentity()时,每帧都会丢弃这两个操作
  2. 请注意,源代码仍然基于OpenGL的固定函数管道。您可能还想看看现代可编程管道。这将使您在控制虚拟相机时具有更大的灵活性,因此无论何时我们需要移动,矩阵操作都更清晰,并与对象本身分离。因此,这将使矩阵运算更容易掌握和理解

编辑用于附加控制并满足以下的应用要求

  • 左键单击可无限期旋转,然后再次左键单击停止
  • 右键单击以循环显示渲染形状的颜色

我们必须有控制标志和信息,以便在任何帧时间更改,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}
};

所以对于颜色,我们有白色、红色、蓝色和绿色。总共有4种颜色,每种颜色都有3个RGB分量值。我们从索引的sCurrColor中所示的白色开始。

现在你的mouse()函数看起来像这个

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;
}
}

我们优化了移动glutIdleFunc(spinDisplay);,以便在glutMainLoop()之前在main()函数内调用。根据您的要求,我们不必每帧都更改它。

因此,spinDisplay()现在被更改为

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

最好将函数的名称更改为类似display()的名称,因为它更通用,不会混淆我们每次都必须旋转。无论如何,我并没有为了代码的简洁性和一致性而更改它。

现在最后一部分是插入sColor,供所有这些形状在渲染中使用。例如,对于Decagon,您可以执行此

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

如果您想通过右键单击在颜色中循环来获得相同的效果,那么其他形状也是如此。