OpenGL学习笔记:拾取与选择

转自:OpenGL学习笔记:拾取与选择

在开发OpenGL程序时,一个重要的问题就是互动,假设一个场景里面有很多元素,当用鼠标点击不同元素时,期待作出不同的反应,那么在OpenGL里面,是怎么知道我当前鼠标的位置是哪一个物体呢?

OpenGL有一套机制,叫做Picking, 里面涉及到几个核心概念:

1. selection mode. 选择模式

2. name stack. 名字栈

3. hit record。 命中记录

4. viewing volume。 视角范围

在OpenGL的picking中,选择物体不是选择一个单独的物体,而是选择一片范围内的所有物体。这种设计思路是有点奇怪,但是OpenGL就是这麽设计的。假如鼠标当前的位置是(200,200),普通的应用就是选择在点(200,200)处的物体ID, 但OpenGL不然,它是选择以(200,200)为中心的,比如长宽都为20的这个范围内可见的物体,也就是说,前面一种选择,是以点为选择依据,OpenGL的选择,是以中心为(200,200),长宽各位10的面为依据,好像举着一个画框,只要在这个画框内的物体,都会当作返回结果。

我不是很理解为什么OpenGL要这麽设计,但肯定有它的道理。以上的几个核心概念,就是配合这种设计思路的,不难看出:

1. Viewing volume。就是指用来选择的画框

2. hit record。就是所返回的物体数据

3. name stack。是用来分配并保存物体ID的堆栈

4. selection mode. OpenGL有三种模式,Render mode。就是普通的绘图模式,Select mode。在picking时的选择模式,Feedback mode。不画图,不选择,而是把所有最终的渲染完之后的绘画指令返回给用户。在绘图仪上作画等方面特别有用

当需要相应鼠标选择事件的时候,要首先进入selection mode, 然后才能执行相应的操作步骤

以下是详细的操作步骤:

1. 获取鼠标位置

2. 进入选择模式selection mode

3. 设置画框大小view volume,当然,是根据鼠标位置来的

4. 像往常一样绘制场景

5. 退出选择模式,得到选择结果

进入选择模式:

1. glSelectBuffer,设置选择缓冲区,hit record会被OpenGL保存在里面

2. glRenderMode(GL_SELECT),正式进入选择模式

设置画框大小:

1. gluPickMatrix。设置画框*面大小

2. gluPerspective。影响画框的容量

实例代码:

glSelectBuffer(BUFSIZE,selectBuf);
glRenderMode(GL_SELECT); glMatrixMode(GL_PROJECTION); //保存投影矩阵
glPushMatrix();
glLoadIdentity(); glGetIntegerv(GL_VIEWPORT,viewport);
gluPickMatrix(cursorX,viewport[3]-cursorY,5,5,viewport);
gluPerspective(45,ratio,0.1,1000);

注意,上面的代码中在执行gluPickMatrix值钱先保存了投影矩阵,然后再重新创造一个新的供自己使用。原因是gluPickMatrix会操作投影举证,该函数和后续的gluPerspective共同作用,最终会生成一个全新的投影矩阵,该矩阵中的所有物体,都会被视为选中。为了不影响旧有的投影矩阵,因此需要保存先

绘制场景:

绘制场景的时候有一点比较重要,那就是对每个需要绘制的单独元素,起一个名字(ID),这样OpenGL才能在推出选择模式的时候告知调用者,哪个物体被选择了。当然如果非不取,那OpenGL也会返回被选择的物体,只是不带名字。因此绘制场景的步骤一般如下:

1. glInitNames, 初始化name stack。 OpenGL的中对元素名字的操作需要通过一个栈,叫做名字栈,为啥这麽墨迹,不直接指定名字?具体原因是OpenGL总要有个地方去读取名字,而且,一个名字下包括哪些需要绘画的内容?OpenGL怎么知道当前画的这个人头是属于上个人的还是上上个人的?只能通过名字栈的变化才能知道。而且一个元素可以有多个内容,怎么搞?于是乎名字栈就应运而生,OpenGL认为这个东东可以解决这一系列问题

2. glPushName。 创建一个名字。

3. 开始画啊画啊画

4. glPopName。一个元素绘制结束

5. 从步骤2循环到4的一个个元素绘制

实例代码:

	glInitNames();

	glPushName(BODY);
drawBody();
glPopName(); glPushName(HEAD);
drawHead();
drawEyes();
glPopName(); drawGround(); //不带名字的元素

还有另外一个有用的函数,glLoadName。它的作用是用一个新的名字替代栈顶当前的名字。说白了,就等同于:

glPopName()

glPushName(newName)

OpenGL里面,一个物体还可以有多个名字,这个貌似有点荒唐,确实也比较荒唐,但OpenGL也有它的道理,比如一个元素,它的名字叫“head",那么,如果我想知道这个头是谁的头,怎么搞?OpenGL告诉你压力不大,再给他取一个名字叫”Aka",那么你就知道这是Aka的头。也就是说,我绘制了一个元素,然后给它两个名字,一个叫head, 一个叫aka,那么当你选择了该物体的时候,你就知道了,这个物体是aka的头。

示例代码如下:

glPushName(Aka)

glPushName(Head)

draw()

glPopName(Head)

glPopName(Aka)

于是,draw出来的物体就有两个名字了.

处理选择结果:

处理选择接过之前,要先推出selection模式,然后OpenGl会返回一个数目,被选中物体的数目,跟据该数目,就知道在选择缓冲区里面保存了多少个物体,每个物体都有固定的数据结构,一个个的读取该数据结构,就知道哪些物体被选取了。

示例代码:

void stopPicking() {

	int hits;

	// restoring the original projection matrix
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glPopMatrix();
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glFlush(); // returning to normal rendering mode
hits = glRenderMode(GL_RENDER);//得到选中物体的数目 // if there are hits process them
if (hits != 0)
processHits(hits,selectBuf);
}

重要的是选择缓冲区中hit record的数据结构,该结构是一个GLuinit的类型,也就说里面所有的数据都是uinit,等等,名字不是也在里面吗,这可是string啊,no, 名字其实不是string,准确的说应该叫ID,普通的1,2,3而已

每一个元素的结构提如下:

1. 该物体的名字的数目。一个物体可以有多个名字,你懂的

2. 该物体被选中区域的最小Z值。我们往往根据这个值得知哪一个才是鼠标点所在的物体

3. 该物体被选中区域的最大Z值。

4. 名字

5. 名字。。

由于物体可以有多个名字,甚至可以木有名字,因此元素的结构不是固定大小的,以下为例:

Hit Record Contents Description
0 表示这个元素没名字
4.2822e+009 最小Z值
4.28436e+009 最大Z值
1 这个元素有1个名字
4.2732e+009 最小Z值
4.27334e+009 最大Z值
6 名字叫6
2 这个元素有2个名字
4.27138e+009 最小Z值
4.27155e+009 最大Z值
2 第一个名字叫2
5 第二个名字叫5

所以呢,只需要对着选择缓冲区,一个个的读下去就对了,示例代码:

void processHits2 (GLint hits, GLuint buffer[])
{
unsigned int i, j;
GLuint names, *ptr, minZ,*ptrNames, numberOfNames; printf ("hits = %d\n", hits);
ptr = (GLuint *) buffer;
minZ = 0xffffffff;
for (i = 0; i < hits; i++) {
names = *ptr;
ptr++;
if (*ptr < minZ) {
numberOfNames = names;
minZ = *ptr;
ptrNames = ptr+2;
} ptr += names+2;
}
printf ("The closest hit names are ");
ptr = ptrNames;
for (j = 0; j < numberOfNames; j++,ptr++) {
printf ("%d ", *ptr);
}
printf ("\n"); }

注意:以上所有的概念和函数,都只在selection mode下面有效。如果转到了Render mode,系统怎么处理这些函数呢?很简单,华丽的无视掉。

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