无法在鼠标单击时围绕自己的中心旋转 object OpenGL

Question

我成功地旋转了我的 object 但我需要右键单击 object 以停止它的旋转。 我不知道如何使 object 围绕其中心旋转然后停止，我将附上代码以查看此形状到底发生了什么。 我认为问题出在spinDisplay() function ... 问题是我需要在鼠标左键单击时围绕其中心旋转，在鼠标右键单击时我应该更改 object 的颜色......

#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "dependente\freeglut\freeglut.h"
#include "dependente\glfw\glfw3.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;
}

Answer 1

仅基于您的代码，主要问题在于Decagon()的形状顶点定义。 由于这些顶点不是定义在形状本身的中心，而是定义在右上角，因此它不会围绕自身旋转，但似乎围绕中心旋转，尽管您的矩阵乘法序列工作正常。

为简单起见，我将其可视化为沿 xy 平面在0,0处居中，然后定义其形状的右半部分，然后将其镜像回左侧。 您可以利用-减号。 隐式利用在NDC（Normalizd 设备坐标）空间中定义形状。

注意：与原始定义的比例不完全相同，但可以让您了解一下。 您可以尝试将以下内容换成您的，然后它应该围绕自己旋转。

    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();

你有2个选项在这里

1. 完全改变顶点定义（只有Decagon与上面相对于原点的定义类似）。 其他形状已经很好了，它是相对于原点定义的。
2. 无论您定义的形状的顶点如何，请仔细确定形状的原点。 在所有其他操作之前，首先使用此类 position 将形状转换回矩阵操作的一部分（请继续阅读以了解原因）。

围绕自身旋转的概念

绕自身旋转的概念是我们需要依次进行如下操作

1. 规模（在这种情况下我们没有）
2. 回转
3. 翻译

缩放虽然我们在这种情况下没有，但应该放在最后，否则可能会影响其他两个操作。

如果我们首先转换为任意 position，那么旋转将围绕该点发生。 实际上，旋转相对于原点0,0起作用，因此我们只需要在继续之前先将 object 放回原点，然后我们可以旋转，转换为 position 它应该是的，然后缩放。

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);

这意味着我们按顺序执行以下操作

• 以spin角绕 z 轴旋转
• 以xAngle角度绕 x 轴旋转
• 以yAngle角度绕 y 轴旋转
• 以zAngle角度围绕 z 轴旋转

虽然我们可以将第一个和最后一个结合在一起，但无论如何都可以。

此外，当我们像这样围绕 3 个基本轴旋转时，您可能还想进一步查看欧拉角，它可能会导致万向节锁定问题，但可以通过限制用户可以围绕某个轴旋转的角度来解决。

顺序是对的。 这被翻译成数学术语，如S * T * Rz * Ry * Rx * Rspin ，您可以在其中看到它与代码中的顺序相反。 Rspin首先发生，然后是Rx ，然后以此类推。

现在，如果Decagon形状不是相对于原点定义的，而是以它向右平移的方式定义的，会发生什么。

采用我的顶点定义，但是对于所有 x position， + 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();

如果您将上面的代码交换到您的顶点定义，那么它将不再围绕自身旋转。 但是我们知道在 x 轴上需要-0.55f才能使这个形状回到原点，因此如果我们添加glTranslatef(-0.55f, 0.0f, 0.0f)作为第一个执行的操作，那么它的工作原理是一样的.

我们本来

    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，先将目标 object 平移到原点，然后再旋转（围绕自身），然后像以前一样进行正确的顺序。

如果您希望让这样的 object 位于您定义形状顶点的位置，即它沿 x 轴向右+0.55f并且仍然围绕自身旋转。 然后你使用glTranslatef(d[0] + 0.55f, d[1], d[2])代替。

进一步说明

1. 最后两个 gl 操作glScalef()和glTranslatef()不会有任何效果，因为您已经绘制了形状。 当您调用glLoadIdentity()时，这两个操作每帧都会被丢弃。
2. 请注意，源代码仍然基于 OpenGL 的固定功能管道。 您可能还想看看现代可编程管道。 这将使您在控制虚拟摄像机方面更加灵活，因此矩阵操作更加清晰，并且在我们需要移动时与 object 本身分离。 所以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应用要求如下

• 左键单击无限旋转，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，以及我们在任何帧时间更改的信息，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 colors，我们有白色、红色、蓝色和绿色。 共 4 个 colors，每种颜色有 3 个 RGB 分量值。 我们从索引的sCurrColor中看到的白色开始。

现在你的mouse() function 看起来像这样

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); 在glutMainLoop()之前在main() function 内部调用。 根据您的要求，我们不必每帧都更改它。

因此， spinDisplay()现在更改为

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

将 function 的名称更改为类似display()可能更好，因为它更通用，不会混淆我们每次都必须旋转。 无论如何，为了您的代码的简洁和一致性，我没有更改它。

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

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

如果您想通过右键单击循环颜色来获得相同的效果，这对于其他形状也是相同的。