OpenGL学习笔记（八）

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前言

本部分单独讲Lesson10的内容，本次讲述重点将不再是作者在代码中各种方法如何如何调用，比如如何实现旋转，如何绘制图像，如何实现透明，如何实现步进等等，这个在我前面7篇笔记中已经有详细的说明了，本篇笔记将不再重复，如果有什么疑问可以翻我之前的笔记或者上网查询。

本次实验参变量不少，作者通过代码带我们真正的实现了一个3D世界，我们可以在这个3D世界里面自由的走动和观察。（也是我们玩的譬如《我的世界》这样的第一视角游戏的世界构建的基本）

文中给出了几个数据结构——tagVERTEX，tagTRIANGLE，tagSECTOR。vertex用来存放每一个坐标点的空间直角坐标系中的位置（x, y, z）和需要展示的图像的位置（u, v），trandgle表示三角形中存在的3个点，包含3个tagVERTEX（事实上，现今大多数人都是用无数这样的三角形来近似/逼近一个曲面），然后sector表示一个由许多三角形构成的体的结构。文中，所有的与体相关的三角形都放在一个文件中，通过读写文件来对体进行操作。

代码分析

好了，大致的介绍已经完成，我们接着看看作者是如何一步一步完成这个3D世界的建设的。（晚上课程中已经解释的地方我这里不再重复，而还未解释清楚的地方我将重点解释）

作者首先定义了一个readstr方法，用来读取文件f中的内容，将其读进string指向的内存空间。接着定义了一个SetupWorld方法，将”data/world.txt”中的内容调用readstr方法读取内容，并将其写进 tagSECTOR 类的变量 sector1 中，关于txt中数据格式需要在这里说明一下——每一行代表一个坐标点的信息，包含5个变量，分别为该点的x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标、该点对应的渲染图片的点的x坐标，该点对应的渲染图片的点的y坐标。每3行（即3个点）构成一个3角形。前3个变量各位可能还有印象，后两个点可以回去看看《nehe学习笔记（五）》，找找glTexCoord2f方法的说明。

然后是和以前一样的LoadBMP以及LoadGLTextures方法。InitGL方法中，打开纹理映射和深度测试，同时调用之前定义好的SetupWorld方法读入所有三角形的信息。

接下来就是第一个重头戏DrawGLScene了，所有的动作都是在这里展示出来的，理解这一块的知识对我们将来自己构建3D世界有莫大的帮助。

该部分首先定义了5个浮点数x_m, y_m, z_m, u_m, v_m，分别用来对应tagVERTEX中的5个5种元素。使用xtrans & ytrans & ztrans 分别表示画笔起笔处的x坐标 & y坐标 & z坐标（也就是说在glTranslatef中将被用到。），接着定义了xtrans & ztrans & ytrans，这三个值决定了画笔起点沿X轴、Y轴、Z轴移动的长度，也即决定了画笔的起点位置（也即整张地图的位置），sceneroty则据定了角色的视觉角度。

变量中我们需要注意，本次实验中，沿着某轴移动的长度通常以 pos 结尾作为变量，而旋转的角度通常以 ros 结尾作为变量，谨记这一点对我们后期按键控制的理解会有帮助。

接着作者调用两次glRotatef，先将图像沿着x轴旋转一定角度(lookupdown)，完成抬头动作，再将图像沿着y轴旋转一定角度(sceneroty)，完成正面朝向的转换。

现在我们已经确定了抬头角度和视角，接下来就要设定你现在所处的位置了——其实就是反方向移动整个3D模型即可，这也就是为什么在trans赋值的时候，会取负数的原因。

在上一步骤调用glTranslatef已经绘点结束之后，我们将开始进行图像绘制，这个部分就不细说了。我对文本中前3行（第一个三角形）标稍作图解，剩下的你可以自己尝试继续绘制。

到这一步，绘制完成，接下来的KillGLWindow以及CreateGLWindow以及WndProc和之前一致，不解释。

第二个重头戏来了，WinMain。这个部分我们将实现通过按键控制你在整个3D世界中的游荡（其实是在控制整个3D世界移动）。下面我将仔细解释。

B键设置透明，这个之前笔记解释过，记得disable深度测试，然后enable透明。F键设置画质，不解释了。

接下来是按up键，这个时候首先会更改xpos和zpos，为什么会如此修改，期初我也很疑惑，不过在画了一张图解之后，便豁然开朗了。我们根据代码可以知道heading这个变量代表了你当前正脸朝向与Z轴正向的角度（因为heading赋值给了yrot，而yrot是绕着y轴旋转的角度，所以heading就是你转身的角度啦）。

通过下图我们便可以知道为什么使用UP键向前走的时候，作者使用如下两行代码实现移动了。

xpos -= (float)sin(heading*piover180) * 0.05f;
zpos -= (float)cos(heading*piover180) * 0.05f;

接着作者在pos变换完成以后，稍稍微修改walkbias变量，它将影响到ypos，从而模仿人行走的时候的高低起伏，让人更加自然。

接下来的 left, right, page_up & page_down 按键的反馈设置就基本不用解释啦，你按照右手定则稍稍为跟着做一下就能够理解啦。需要注意的是，在WinMain中，所有的pos和trans都是从观察者的角度进行变换的，真正的变换是在DrawGLScene，在DrawGLScene方法中我们已经对数据做了特殊处理以保证显示正常自然。

好了，到这里本章节的代码也就解释完毕了，粗读代码会觉得很容易，因为都是我们之前已经掌握的内容，但是细想作者是如何一步一步具体实现的时候，情况就会复杂很多。通过不断画图和翻以前的代码，我才不断的深入理解整个OpenGL的原理，以及3D模型的构建原理和过程。至此，OpenGL应该算是正式入门了吧。

稍稍留一个小问题，你知道为什么作者在DrawGLScene方法中，xtrans直接赋值为xpos的负值，ztrans同样直接赋值为zpos的负值，sceneroty也是直接取了yrot的负值（不过为了严谨，又添了一个360作为进位），偏偏ytrans要在赋值为walkbias的负值之后，还要减去一个0.25呢？（提示，walkbias乘上sin之后有正有负，如果不添加一个常数，你的“眼睛”就会在地板所在的y=0面上不断上下抖动，而添加0.25之后，则是将你的“眼睛”提高到了一定的高度，让你有了身高的感觉，从而更加自然）

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