将learningopengl入门篇的Coordinate Systems代码在QT框架下实现，绘制一些带纹理贴图的动态立方体
一、环境
操作系统：Windows 11
IDE：Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 位)
QT：5.12.12
二、代码实现
learningopengl Hello Triangle章节教程：
https://learnopengl-cn.github.io/01%20Getting%20started/08%20Coordinate%20Systems/
我们要做的是这节教程最后的绘制10个立方体，相应的GLFW框架下的代码：
https://learnopengl.com/code_viewer_gh.php?code=src/1.getting_started/6.3.coordinate_systems_multiple/coordinate_systems_multiple.cpp
对照GLFW框架下代码进行以下修改
glm
和二维渲染不同，在三维空间下显示、渲染涉及到物体的平移、旋转和相机的计算，需要大量的矩阵运算，OpenGL内没有实现矩阵运算的方法，常用的第三方库是GLM，教程中的代码使用的也是这个库
我使用的版本是glm0.9.9.8，下载链接：
https://github.com/g-truc/glm/tags
GLM是一个header only库，只需要包括了相应的头文件就可以使用它提供的类和函数。不需要进行额外的编译，只要设置工程的头文件包含目录即可。
着色器类 shader.h
教程中实现了一个自己的着色器类
https://learnopengl.com/code_viewer_gh.php?code=includes/learnopengl/shader.h
这部分代码直接拿过来用，需要进行一些修改
glad->QOpenGLFunctions
对头文件进行替换
//#include <glad/glad.h>
#include <QOpenGLFunctions>
QT框架下Shader类需要继承QOpenGLFunctions类，才能初始化和使用OpenGL的方法
class Shader : protected QOpenGLFunctions
{
...
...
...
}
初始化OpenGL函数指针，在构造函数最前面调用initializeOpenGLFunctions
Shader(const char* vertexPath, const char* fragmentPath, const char* geometryPath = nullptr)
{
this->initializeOpenGLFunctions();
...
...
...
}
删除所有utility uniform functions相关方法的const修饰，这个应该是编译器差异的问题
着色器
教程中着色器代码写在了两个文件中
https://learnopengl.com/code_viewer_gh.php?code=src/1.getting_started/6.3.coordinate_systems_multiple/6.3.coordinate_systems.vs
https://learnopengl.com/code_viewer_gh.php?code=src/1.getting_started/6.3.coordinate_systems_multiple/6.3.coordinate_systems.fs
直接创建两个相同的文件，并确保程序运行时能找到这两个文件
纹理贴图
教程中用到了木箱和笑脸的两个贴图
https://learnopengl-cn.github.io/img/01/06/container.jpg
https://learnopengl-cn.github.io/img/01/06/awesomeface.png
将他们下载下来放在resources\textures\目录下，下面程序调用时是从这个目录读取
stb_image.h
读取纹理贴图时用到了这个单头像图像加载库stb_image.h
https://github.com/nothings/stb/blob/master/stb_image.h
使用这个库需要两个文件stb_image.h和stb_image.cpp，stb_image.h直接下载，stb_image.cpp只需要两行代码
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include "stb_image.h"
QOpenGL控件
新建一个QOpenGL控件类CoordinateSystemsMultipleWidget，继承QOpenGLWidget类，并重载initializeGL、resizeGL、paintGL三个方法，包含glm的头文件和stb_image.h，代码如下
#include "CoordinateSystemsMultipleWidget.h"
#include "stb_image.h"
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>
#include <qDebug>
CoordinateSystemsMultipleWidget::CoordinateSystemsMultipleWidget(QWidget* parent)
: QOpenGLWidget(parent)
{
}
CoordinateSystemsMultipleWidget::~CoordinateSystemsMultipleWidget()
{
}
void CoordinateSystemsMultipleWidget::initializeGL()
{
this->initializeOpenGLFunctions(); //为当前上下文初始化提供OpenGL函数解析
}
void CoordinateSystemsMultipleWidget::resizeGL(int w, int h)
{
glViewport(0.0f, 0.0f, w, h); //调整视口
}
void CoordinateSystemsMultipleWidget::paintGL()
{
}
初始化
复制将教程中main函数中while (!glfwWindowShouldClose(window))之前的初始化代码，找到上一步新建的CoordinateSystemsMultipleWidget控件类的initializeGL()方法，在initializeOpenGLFunctions后粘贴。
1、删除最前面的GLFW初始化的代码和GLAD初始化的代码。
2、替换VAO相关的代码
将
unsigned int VAO; // 声明
glGenVertexArrays(1, &VAO); // 创建
glBindVertexArray(VAO); // 绑定
glBindVertexArray(0); // 解绑
分别替换为
QOpenGLVertexArrayObject VAO; // 声明
VAO.create(); // 创建
if(!VAO.isCreated()){
qDebug()<<"vao is not created.";
}
VAO.bind(); // 绑定
VAO.release(); // 解绑
3、stbi_load使用的FileSystem::getPath获取路径的方法报错，删除他们，直接写入字符串即可
渲染 render
复制将教程中main函数中while (!glfwWindowShouldClose(window))中渲染部分的代码，粘贴到CoordinateSystemsMultipleWidget控件类的paintGL()方法中
1、删除键盘、鼠标时间响应的代码processInput(window)和最后面glfw相关的两行代码
2、ourShader、texture1和texture2变量报错，将initializeGL()中他们的定义的移动到函数外或类内，并修改相应的初始化代码和调用代码
3、将SCR_WIDTH和SCR_HEIGHT改为this->width()和this->height()
4、修改glBindVertexArray(VAO);为VAO.bind();
5、cubePositions报错，将其定义从initializeGL()中移动到函数外。
timer刷新和动态
到目前为止，教程中的代码已经全部在QT框架下实现，编译运行就能看到空间中的立方体，表面覆盖了木箱和笑脸的纹理贴图
但是显示的内容是静止的，这是因为在代码中每个立方体的位置和姿态都是静止的，并且我们也没有不断的调用paintGL()中的渲染代码。
在initializeGL()方法的最后面开启一个定时器，定时调用update()方法，实现界面的不断刷新
void CoordinateSystemsMultipleWidget::initializeGL()
{
...
...
...
timer = new QTimer();
timer->setInterval(33);
connect(timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(update()));
timer->start();
}
在paintGL()方法中，在model = glm::translate(model, cubePositions[i]);后增加一行代码让模型旋转起来
model = glm::rotate(model, angle, glm::vec3(0.5f, 1.0f, 0.0f));
最终paintGL()方法的代码为：
void CoordinateSystemsMultipleWidget::paintGL()
{
// render
// ------
glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // also clear the depth buffer now!
// bind textures on corresponding texture units
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture1);
glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture2);
// activate shader
ourShader->use();
// create transformations
glm::mat4 view = glm::mat4(1.0f); // make sure to initialize matrix to identity matrix first
glm::mat4 projection = glm::mat4(1.0f);
projection = glm::perspective(glm::radians(45.0f), (float)this->width() / (float)this->height(), 0.1f, 100.0f);
view = glm::translate(view, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -3.0f));
// pass transformation matrices to the shader
ourShader->setMat4("projection", projection); // note: currently we set the projection matrix each frame, but since the projection matrix rarely changes it's often best practice to set it outside the main loop only once.
ourShader->setMat4("view", view);
// render boxes
VAO.bind();
static float angle = 0;
angle += 0.1;
if (angle >= 360)
angle -= 360;
for (unsigned int i = 0; i < 10; i++)
{
// calculate the model matrix for each object and pass it to shader before drawing
glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, cubePositions[i]);
model = glm::rotate(model, angle, glm::vec3(0.5f, 1.0f, 0.0f));
float angle = 20.0f * i;
model = glm::rotate(model, glm::radians(angle), glm::vec3(1.0f, 0.3f, 0.5f));
ourShader->setMat4("model", model);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
}
}
再次编译运行，界面中的每个立方体都旋转起来了。
相关链接和参考
https://learnopengl-cn.github.io/01%20Getting%20started/08%20Coordinate%20Systems/
https://learnopengl.com/code_viewer_gh.php?code=src/1.getting_started/6.3.coordinate_systems_multiple/coordinate_systems_multiple.cpp
https://blog.csdn.net/qq_42537915/article/details/104146135