鼠标输入

Posted 2021-01-19 keguniang

一、隐藏并捕捉光标

偏航角和俯仰角是通过鼠标移动获得的，水平的移动影响偏航角，竖直的移动影响俯仰角。

原理是，存储上一帧鼠标的位置，在当前帧中计算鼠标位置与上一帧的位置相差多少。如果水平/竖直差别越大，那么俯仰角或偏航角就改变越大，也就是摄像机需要移动更多的距离。

首先我们应该告诉GLFW,它应该隐藏光标，并捕捉它。

结果：无论我们怎样移动鼠标，光标都不会显示，但它也不会离开窗口。

glfwSetInputMode(window,GLFW_CURSOR,GLFW_CURSOR_DISABLED);

二：监听鼠标移动事件

为了计算俯仰角和偏航角，我们需要让GLFW监听鼠标移动事件（和键盘输入相似）。用一个回调函数来完成，函数原型如下：

void mouse_callback(GLFWwindow *window,double xpos,double ypos);

xpos,ypos代表当前鼠标的位置。当我们用GLFW注册了回调函数之后，鼠标一移动mouse_callback函数就会被调用：

1 glfwSetCursorCallback(window,mouse_callback);

三、在处理FPS风格摄像机的鼠标输入的时候，我们必须在最终获取方向向量之前做下面这几步：

1、计算鼠标距上一帧的偏移量

2、把偏移量添加到摄像机的俯仰角和偏航角中

3、对俯仰角和偏航角进行最大和最小值的限制

4、计算方向向量

第一步：计算鼠标距上一帧的偏移量，所以必须在程序中存储上一帧的鼠标位置，我们把它的初始值设置为屏幕的中心

1 float lastX = screenWidth/2.0f;
2 float lastY = screenHeight/2.0f;

第二步：在鼠标的回调函数中计算当前帧和上一帧鼠标位置的偏移量：

1 float xoffest = xpos-lastX;
2 float yoffset = lastY - ypos;//注意这里是相反的，因为y坐标是从底部往顶部依次增大的
3 lastX = xpos;
4 lastY = ypos;
5 
6 float sensitivity = 0.05f;
7 xoffest *= sensitivity;
8 yoffest *= sensitivity;

注意我们把偏移量乘以了sensitivity（灵敏度）值。如果我们忽略这个值，鼠标移动就会太大了

俯仰角(Pitch)、偏航角(Yaw)

接下来我们把偏移量加到全局变量pitch和yaw上

1 yaw +=xoffset;
2 pitch +=yoffset;

第三步:给摄像机添加一些限制，这样摄像机就不会发生奇怪的移动了。对于俯仰角，要让用户不能看高于89度的地方（在90度是视角会发生逆转，所以我们把89度看成极限），同样也不允许-89度。

1 if(pitch>89.0f)
2     pitch = 89.0f;
3 if(pitch <-89.0f)
4     pitch = -89.0f;

注意到我们没有给偏航角设置限制，这是因为我们不希望限制用户的水平旋转。

第四步：通过俯仰角和偏航角来计算得到真正的方向向量：

1 glm::vec3 front;
2 front.x = cos(glm::radians(pith))*cos(glm::radians(yaw));
3 front.y = sin(glm::radians(pitch));
4 front.z = cos(glm::radians(pith))*cos(glm::radians(yaw));
5 cameraFront = glm::normolize(front);

计算出来的方向向量就会包含根据鼠标移动计算出来所有的旋转了。

我们可以简单的使用一个bool变量检验我们是否是第一次获取鼠标输入，如果是，那么我们先把鼠标的初始位置更新为xpos和ypos值，这样就能解决这个问题；接下来的鼠标移动就会使用刚进入的鼠标位置坐标来计算偏移量了：

1 if(firstMouse)//这个bool变量初始时是设定为true的
2 {
3     lastX = xpos;
4     lastY = ypos;
5     firstMouse = false;   
6 }

最后的代码应该是这样的：

 1 void mouse_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos)
 2 {
 3     if(firstMouse)
 4     {
 5         lastX = xpos;
 6         lastY = ypos;
 7         firstMouse = false;
 8     }
 9 
10     float xoffset = xpos - lastX;
11     float yoffset = lastY - ypos; 
12     lastX = xpos;
13     lastY = ypos;
14 
15     float sensitivity = 0.05;
16     xoffset *= sensitivity;
17     yoffset *= sensitivity;
18 
19     yaw   += xoffset;
20     pitch += yoffset;
21 
22     if(pitch > 89.0f)
23         pitch = 89.0f;
24     if(pitch < -89.0f)
25         pitch = -89.0f;
26 
27     glm::vec3 front;
28     front.x = cos(glm::radians(yaw)) * cos(glm::radians(pitch));
29     front.y = sin(glm::radians(pitch));
30     front.z = sin(glm::radians(yaw)) * cos(glm::radians(pitch));
31     cameraFront = glm::normalize(front);
32 }

三、缩放

实现一个缩放(Zoom)接口。在之前的教程中我们说视野(Field of View)或fov定义了我们可以看到场景中多大的范围。当视野变小时，场景投影出来的空间就会减小，产生放大(Zoom In)了的感觉。我们会使用鼠标的滚轮来放大。与鼠标移动、键盘输入一样，我们需要一个鼠标滚轮的回调函数：

1 void scroll_callback(GLFWwindow* window, double xoffset, double yoffset)
2 {
3   if(fov >= 1.0f && fov <= 45.0f)
4     fov -= yoffset;
5   if(fov <= 1.0f)
6     fov = 1.0f;
7   if(fov >= 45.0f)
8     fov = 45.0f;
9 }

当滚动鼠标滚轮的时候，yoffset值代表我们竖直滚动的大小。当scroll_callback函数被调用后，我们改变全局变量fov变量的内容。因为45.0f是默认的视野值，我们将会把缩放级别(Zoom Level)限制在1.0f到45.0f。

我们现在在每一帧都必须把透视投影矩阵上传到GPU，但现在使用fov变量作为它的视野：

projection = glm::perspective(glm::radians(fov), 800.0f / 600.0f, 0.1f, 100.0f);

最后不要忘记注册鼠标滚轮的回调函数：

glfwSetScrollCallback(window, scroll_callback);