我的OpenGL学习进阶之旅OpenGL ES开发如何引入GLM（OpenGL Mathematics）库？

Posted 2022-01-06 字节卷动

目录

• 一、GLM库介绍
• • 1.1 github官网介绍
  • 1.2 glm库相关介绍
  • 1.3 glm库的示例代码
• 二、引入glm库
• • 2.1 下载glm库
  • 2.2 解压下载的压缩包
  • 2.3 将glm-master\\glm中的内容拷贝到app\\src\\main\\cpp\\include
  • 2.4 配置 app/src/main/cpp/CMakeLists.txt 文件
  • 2.5 `#include< >`和`#include“ ”`的区别
  • • 2.5.1 引用的头文件不同
    • 2.5.2 用法不同
    • 2.5.3 调用文件的顺序不同
    • 2.5.4 预处理程序的指示不同
    • 2.5.5 引入glm库的操作
  • 2.6 使用glm库
  • • 2.6.1 引入glm库的相关头文件
    • 2.6.2 使用glm库

一、GLM库介绍

1.1 github官网介绍

• 官方github地址： https://github.com/g-truc/glm
  

1.2 glm库相关介绍

1. OpenGL Mathematics (GLM)是一个基于OpenGL着色语言(GLSL)规范的面向图形软件的头文件c++数学库。

2. GLM提供了与GLSL相同的命名约定和功能设计和实现的类和函数，因此任何了解GLSL的人都可以在c++中使用GLM。

3. 这个项目并不局限于GLSL特性。一个基于GLSL扩展约定的扩展系统，提供了扩展功能:矩阵转换、四元数、数据打包、随机数、噪声等。

4. 这个库可以很好地与OpenGL一起工作，但它也确保了与其他第三方库和SDK的互操作性。对于软件渲染(光线追踪/光栅化)、图像处理、物理模拟和任何需要简单和方便的数学库的开发环境来说，它都是一个很好的候选者。

5. GLM是用c++ 98编写的，但是在编译器支持的情况下可以利用c++ 11。它是一个平台无关的库，不依赖于任何平台，它官方支持以下编译器:

   • GCC 4.7 and higher
   • Intel C++ Compose XE 2013 and higher
   • Clang 3.4 and higher
   • Apple Clang 6.0 and higher
   • Visual C++ 2013 and higher
   • CUDA 9.0 and higher (experimental)
   • SYCL (experimental: only ComputeCpp implementation has been tested).
   • Any C++11 compiler

关于GLM的更多信息，请查看手册和API参考文档。源代码和文档在Happy Bunny许可证(修改MIT)或MIT许可证下授权。

1.3 glm库的示例代码

下面是一个glm库的使用示例代码。

#include <glm/vec3.hpp> // glm::vec3
#include <glm/vec4.hpp> // glm::vec4
#include <glm/mat4x4.hpp> // glm::mat4
#include <glm/ext/matrix_transform.hpp> // glm::translate, glm::rotate, glm::scale
#include <glm/ext/matrix_clip_space.hpp> // glm::perspective
#include <glm/ext/scalar_constants.hpp> // glm::pi

glm::mat4 camera(float Translate, glm::vec2 const& Rotate)

	glm::mat4 Projection = glm::perspective(glm::pi<float>() * 0.25f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.f);
	glm::mat4 View = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, -Translate));
	View = glm::rotate(View, Rotate.y, glm::vec3(-1.0f, 0.0f, 0.0f));
	View = glm::rotate(View, Rotate.x, glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
	glm::mat4 Model = glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.5f));
	return Projection * View * Model;

二、引入glm库

GLM是OpenGL Mathematics的缩写，它是一个只有头文件的库，也就是说我们只需包含对应的头文件就行了，不用链接和编译。

2.1 下载glm库

我直接把项目以zip形式下载下来了

当然，可以到https://github.com/g-truc/glm/releases/tag/0.9.9.8下载release版本的

比如：GLM 0.9.9.8版本下载地址为：

• https://github.com/g-truc/glm/releases/download/0.9.9.8/glm-0.9.9.8.zip
  

2.2 解压下载的压缩包

解压完成，如下所示：

2.3 将glm-master\\glm中的内容拷贝到app\\src\\main\\cpp\\include

glm-master\\glm 目录的内容如下：

现在我们将glm-master\\glm 目录的内容全部复制到android Studio的项目中的app\\src\\main\\cpp\\include目录下，如下所示：

2.4 配置 app/src/main/cpp/CMakeLists.txt 文件

要添加的代码如下：

#设置包含的目录
include_directories(
       include
       
       ...  其他之前设置过的目录
 

为啥要设置这个目录呢？ 主要是为了方便我们后面引入glm库的头文件，这里介绍一下#include< >和#include“ ”的区别

2.5 #include< >和#include“ ”的区别

2.5.1 引用的头文件不同

• #include< >引用的是编译器的类库路径里面的头文件。
• #include“ ”引用的是你程序目录的相对路径中的头文件。

2.5.2 用法不同

• #include< >用来包含标准头文件(例如stdio.h或stdlib.h).
• #include“ ”用来包含非标准头文件。

2.5.3 调用文件的顺序不同

• #include< >编译程序会先到标准函数库中调用文件。
• #include“ ”编译程序会先从当前目录中调用文件。

2.5.4 预处理程序的指示不同

• #include< >指示预处理程序到预定义的缺省路径下寻找文件。
• #include“ ”指示预处理程序先到当前目录下寻找文件，再到预定义的缺省路径下寻找文件。

2.5.5 引入glm库的操作

因为我们上一步设置了include_directories，所以可以使用#include< >的方式来引用头文件，而不必使用#include“ ”的方式来引用头文件。

比如，我们可以这样写

#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>

没必要写下面这种方式，节省了写路径的时间

#include "../../include/glm/gtc/matrix_transform.hpp"

两种方式都是一样的，引入的头文件都是相同的路径，如下所示：

2.6 使用glm库

2.6.1 引入glm库的相关头文件

比如， 想引入 glm/gtc/matrix_transform.hpp> 头文件，则添加如下代码

#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>

2.6.2 使用glm库

• 定义变量

比如我们定义了下面两个变量：

    glm::mat4 m_MVPMatrix;
    glm::mat4 m_ModelMatrix;

• 函数参数
  函数参数里也可以使用glm库定义的类型，如下：

    static void UpdateMatrix(glm::mat4 &mvpMatrix, glm::mat4 &modelMatrix, int angleXRotate, int angleYRotate, float scale, glm::vec3 transVec3, float ratio);

• 实现函数
  如下，就使用了glm库做了一个matrix的相关操作

void
StencilTestingSample::UpdateMatrix(glm::mat4 &mvpMatrix, glm::mat4 &modelMatrix, int angleXRotate,
                                   int angleYRotate, float scale, glm::vec3 transVec3,
                                   float ratio) 
    LOGD("StencilTestingSample::UpdateMatrix angleX = %d, angleY = %d, ratio = %f", angleXRotate,
         angleYRotate, ratio)
    angleXRotate = angleXRotate % 360;
    angleYRotate = angleYRotate % 360;

    //转化为弧度角
    auto radiansX = static_cast<float>(MATH_PI / 180.0f * angleXRotate);
    auto radiansY = static_cast<float>(MATH_PI / 180.0f * angleYRotate);


    // Projection matrix
    //glm::mat4 Projection = glm::ortho(-ratio, ratio, -1.0f, 1.0f, 0.0f, 100.0f);
    //glm::mat4 Projection = glm::frustum(-ratio, ratio, -1.0f, 1.0f, 4.0f, 100.0f);
    glm::mat4 Projection = glm::perspective(45.0f, ratio, 0.1f, 100.f);

    // View matrix
    glm::mat4 View = glm::lookAt(
            glm::vec3(0, 0, 3), // Camera is at (0,0,1), in World Space
            glm::vec3(0, 0, 0), // and looks at the origin
            glm::vec3(0, 1, 0)  // Head is up (set to 0,-1,0 to look upside-down)
    );

    // Model matrix
    glm::mat4 Model = glm::mat4(1.0f);
    Model = glm::scale(Model, glm::vec3(scale, scale, scale));
    Model = glm::rotate(Model, radiansX, glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));
    Model = glm::rotate(Model, radiansY, glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
    Model = glm::translate(Model, transVec3);

    modelMatrix = Model;

    mvpMatrix = Projection * View * Model;

这样我们就完成了Android引入glm库开发OpenGL ES的功能。

具体可以查看如下实例：

• GitHub：https://github.com/ouyangpeng/OpenGLESDemo.git