将动画应用于openGL中的对象

Posted 2023-02-22

【中文标题】将动画应用于openGL中的对象

【英文标题】：Applying animations to objects in openGL

【发布时间】：2012-12-14 15:00:39

【问题描述】：

我在编写一个使用 openGL 为形状设置动画的程序时偶然发现了一个问题。

目前在程序中，我正在创建一些形状，使用以下 sn-p

for(int i=50;i<=150;i=i+50)
for(int j=50;j<=750;j=j+200)
//Draw rectangle shape at position(j,i); //shape has additional capability for animations 

这给了我这个输出：

现在，我必须调整这些矩形的大小并将它们全部移动到另一个位置。我有第一个矩形rectangle at position[0][0] 的最终目标Point 应该移动它。但是，当我用类似的东西为这些矩形的大小设置动画时

rectangle.resize(newWidth, newHeight, animationTime);

由于明显的原因，矩形没有粘在一起，我得到类似的东西：

我正在寻找像 Grouping 这样可以将这些形状绑定在一起的东西，这样即使应用了不同的动画，如调整大小（和运动等），顶点或边界也应该接触在一起。

请注意，Grouping 是这里的主要内容。我将来可能有一个要求，我必须将最后一列中的两个矩形分组，其中已经发生了独立的动画（如旋转）。所以，我把这个想象成plane/container 有这两个矩形，plane/container 本身可以为位置等设置动画。我对算法/概念很好，而不是代码。

【问题讨论】：

AFAIK 在 opengl 中没有这种常见的东西，您必须始终单独管理图形对象的渲染..

@Sorceror：看待这个问题的另一种方式是考虑将两个动画应用于某个形状。 （例如：在 Y 轴上旋转的矩形，并且已经动画的矩形本身进一步沿 X 轴旋转。）这类似于可以同时应用于对象的 PowerPoint 动画。朝那个方向看，它对如何将两个动画应用于单个对象有帮助吗？

如果你想对一个对象应用更多的动画，最好的方法是使用矩阵变换，然后你可以将尽可能多的变换应用到甚至单个对象，只需将它们相乘（变换矩阵）在一起..见en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix

【参考方案1】：

不是在 CPU 上为几何体设置动画，而是在 CPU 上为缩放/位置矩阵设置动画，并通过 MVP 矩阵将几何体的变换留给顶点着色器。对所有矩形使用一个相同的比例矩阵。 （或者两个矩阵，如果 X 和 Y 的比例因子不同）。

PS。这是一个例子：

float sc = 0;

void init()

  glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
  glLoadIdentity ();


void on_each_frame()

  // do other things 

  // draw pulsating rectangles
  sc += 0.02;
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  glPushMatrix();
  glScalef((float)sin(sc) + 1.5f);
  // draw rectangles as usual, **without** scaling them
  glPopMatrix();

  // do other things

【讨论】：

我在程序中处理动画的方式是补间每一帧中的值，并在绘制矩形glRectangle(x, y, tweenedX, tweenedY) 中使用这些补间值。所以当 tweenedX 和 tweenedY 时，我得到一个缩放的矩形。我没有完全得到你的解决方案。如果您可以为此添加更多细节，那就太好了，因为到目前为止，我一直在关注 c++ 而不是 openGL（在 openGL 中是一个相当起步的人）

【参考方案2】：

考虑实现一个“DrawableAnimatableObject”，它是一个高级 3D 对象，能够动画和绘制自身，并包含您的多边形（在您的情况下为多个矩形）作为内部数据。看下面不完整的代码给你个思路：

class DrawableAnimatableObject 
private:
    Mesh *mesh;
    Vector3 position;
    Quaternion orientation;
    Vector3 scale;
    Matrix transform;

public:
    DrawableAnimatableObject();
    ~DrawableAnimatableObject();

    //update the object properties for the next frame.
    //it updates the scale, position or orientation of your
    //object to suit your animation.
    void update();  

    //Draw the object. 
    //This function converts scale, orientation and position 
    //information into proper OpenGL matrices and passes them 
    //to the shaders prior to drawing the polygons, 
    //therefore no need to resize the polygons individually.
    void draw();

    //Standard set-get;
    void setPosition(Vector3 p);
    Vector3 getPosition();
    void setOrientation(Quaternion q);
    Quaternion getOrientation();
    void setScale(float f);
    Vector3 getScale();
;

在此代码中，Mesh 是一个包含多边形的数据结构。简单来说，可以是一个顶点-面列表，也可以是半边这样更复杂的结构。 DrawableAnimatableObject::draw() 函数应该如下所示：

DrawableAnimatableObject::draw() 

    transform = Matrix::CreateTranslation(position) * Matrix::CreateFromQuaternion(orientation) * Matrix::CreateScale(scale);

    // in modern openGL this matrix should be passed to shaders.
    // in legacy OpenGL you will apply this matrix with:
    glPushMatrix();
    glMultMatrixf(transform);

    glBegin(GL_QUADS);
    //...
    // Draw your rectangles here.
    //...
    glEnd();

    glPopMatrix();