c++ - Qmatrix4x4 翻译不生效

Question

我在 opengl 方面没有太多经验，所以如果问题很愚蠢，请原谅。

我试图通过在我的类 glView 中翻译 Qmatrix4x4 字段来使用 mouseMoveEvent 移动三角形。当我没有做任何事情(透视，用矩阵翻译)并且只是调用m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_matrix)一切正常，但如果我只是做 this->m_matrix=matrix; (其中矩阵只是 Qmatrix4x4 变量)然后是 m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_matrix)方法无效。

在我看来，我在更新小部件(我只是调用 update())或所有着色器逻辑方面遇到了一些问题。谢谢!

//Here is glView.h
#ifndef GLVIEW_H
#define GLVIEW_H
#include <QtOpenGL>
#include <QGLWidget>
#include <QOpenGLWidget>

#include <QtGui/QWindow>
#include <QtGui/QOpenGLFunctions>
#include <QMouseEvent>

//Class for drawing triangles
class glView : public QOpenGLWidget, public QOpenGLFunctions
{
public:
    glView(float left, float right, float bot, float top, float minz, float maxz)
        : QOpenGLWidget(), QOpenGLFunctions(), f_left(left), f_right(right), f_bot(bot), f_top(top), f_minz(minz), f_maxz(maxz)
    {}
    virtual~glView()
    {}
    void initializeGL() override;
    void resizeGL(int w, int h)override;
    void paintGL()override;

    void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override;
    void mouseMoveEvent(QMouseEvent *event) override;
    void mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event) override;
    void keyPressEvent(QKeyEvent* pe) Q_DECL_OVERRIDE;
private:

    struct CFace{
        int v1,v2,v3;
    };

    GLuint m_posAttr;
    GLuint m_colAttr;
    GLuint m_matrixUniform;
    QOpenGLShaderProgram *m_program;
    int m_frame = 0;
    QMatrix4x4 m_matrix;

    QPoint mPrevMousePos;
};

#endif // GLVIEW_H

和cpp

//Here is glView.cpp
#include <qopengl.h>
#include "glView.h"

#include <QtGui/QGuiApplication>
#include <QtGui/QMatrix4x4>
#include <QtGui/QOpenGLShaderProgram>

#include <QMouseEvent>

static const char *vertexShaderSource =
    "attribute highp vec4 posAttr;\n"
    "attribute lowp vec4 colAttr;\n"
    "varying lowp vec4 col;\n"
    "uniform highp mat4 matrix;\n"
    "void main() {\n"
    "   col = colAttr;\n"
    "   gl_Position = matrix*posAttr;\n"
    "}\n";

static const char *fragmentShaderSource =
    "varying lowp vec4 col;\n"
    "void main() {\n"
    "   gl_FragColor = col;\n"
    "}\n";

//------------------------------------------------------------------------------
void glView::initializeGL()
{   
    m_program = new QOpenGLShaderProgram(this);
    m_program->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex, vertexShaderSource);
    m_program->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment, fragmentShaderSource);
    m_program->link();
    m_posAttr = m_program->attributeLocation("posAttr");
    m_colAttr = m_program->attributeLocation("colAttr");
    m_matrixUniform = m_program->uniformLocation("matrix");
}
//------------------------------------------------------------------------------

void glView::paintGL()
{   
    QOpenGLFunctions *f = QOpenGLContext::currentContext()->functions();

    const qreal retinaScale = devicePixelRatio();
    f->glViewport(0, 0, width() * retinaScale, height() * retinaScale);

    f->glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    m_program->bind();

    QMatrix4x4 matrix;
//Here is the problem!
    //matrix.perspective(0.0f, 4.0f/3.0f, 0.1f, 100.0f);
    //matrix.translate(-5, -5, 0);

    //???
    this->m_matrix=matrix;
    m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_matrix);


    GLfloat vertices[] = {
        0.0f, 0.707f,
        -0.5f, -0.5f,
        0.5f, -0.5f
    };

    GLfloat colors[] = {
        1.0f, 0.0f, 0.0f,
        0.0f, 1.0f, 0.0f,
        0.0f, 0.0f, 1.0f
    };

    f->glVertexAttribPointer(m_posAttr, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vertices);
    f->glVertexAttribPointer(m_colAttr, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, colors);

    f->glEnableVertexAttribArray(0);
    f->glEnableVertexAttribArray(1);

    f->glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

    f->glDisableVertexAttribArray(1);
    f->glDisableVertexAttribArray(0);

    m_program->release();

    ++m_frame;
}

void glView::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
{
    mPrevMousePos = event->pos();
    QOpenGLWidget::mousePressEvent(event);
}

void glView::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event)
{
    auto diff = event->pos() - mPrevMousePos;
    //??
    this->m_matrix.translate(diff.x()/(width()*0.5), -diff.y()/(height()*0.5));

    mPrevMousePos = event->pos();

    //?? m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_matrix);
    update();
    QOpenGLWidget::mouseMoveEvent(event);
}

void glView::mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event)
{

    QOpenGLWidget::mouseReleaseEvent(event);
}

void glView::keyPressEvent(QKeyEvent *pe)
{
    switch (pe->key())
       {
          case Qt::Key_Up:
             this->m_matrix.scale(QVector3D(2.0f,2.0f,1.0f));
          break;

          case Qt::Key_Down:
             this->m_matrix.translate(QVector3D(0,-1,0));
          break;
       }
    update();
    QOpenGLWidget::keyPressEvent(pe); // Передать событие дальше
}

Answer 1

QMatrix4x4::perspective的第一个参数是以度为单位的垂直视场角。如果角度为0，视野无限小，是一个点。例如使用 90.0 度。

3D 参数是到近平面的距离，第 4 个参数是到远平面的距离。近平面和远平面定义视锥体的界限。所有几何图形都必须位于该区域中。所以在你的例子中，near 是 0.1，far 是 100.0。
由于 z 轴指向 View 空间中的视口(viewport)，您必须设置一个大于 -0.1 且小于 *-100.0 的 z 平移。

由于透视投影的视体积是一个平截头锥体(截头金字塔)，在视口(viewport)投影中的 x 和 y 平移量取决于几何的深度(视空间 z 坐标)和视场视角。无论如何 (-5, -5) 与此设置有很大关系，并且会将三角形移出 View 。但是您可以使用 (-1, -1) 作为例子。

QMatrix4x4 matrix;
matrix.perspective(90.0f, 4.0f/3.0f, 0.1f, 100.0f);
matrix.translate(-1.0, -1.0, -2.0);

this->m_matrix=matrix;
m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, m_matrix);

请注意，通常使用 View 矩阵来定义视角和场景的外观。
投影矩阵定义了 3 维场景在 2 维视口(viewport)上的投影。在透视投影中，投影矩阵描述了从针孔相机看到的世界中的 3D 点到视口(viewport)的 2D 点的映射。
View 矩阵定义了观察点和观察方向。模型矩阵定义了对象在场景(世界)中的比例方向和位置。

模型 View 投影矩阵是投影、 View 和模型矩阵的串联，并定义了顶点坐标从模型空间到裁剪空间的转换:

mvp = projection * view * model

在您的情况下，这意味着:

QMatrix4x4 projection;
projection.perspective(90.0f, 4.0f/3.0f, 0.1f, 100.0f);

QMatrix4x4 view;
view.translate(0, 0, -2.0);

QMatrix4x4 model = this->m_matrix;

QMatrix4x4 mvp = projection * view * model;
m_program->setUniformValue(m_matrixUniform, mvp);

但请注意，在透视投影中，位移量取决于在视口(viewport)上拖动的对象的深度。

如果物体靠近眼睛位置，则视口(viewport)上的平移会导致眼睛和目标位置发生小的位移:

如果物体到眼睛的距离很远，则视口(viewport)上的平移会导致眼睛和目标位置发生较大位移:

查看演示:

在这种情况下，视场为 90 度且深度为 1 时，数量将“相等”:

QMatrix4x4 projection;
projection.perspective(90.0f, 4.0f/3.0f, 0.1f, 100.0f);

QMatrix4x4 view;
view.translate(0, 0, -1.0);