5.2 正方形的平移和旋转#

1. 任务描述#

根据提示，在右侧修改代码空间，并自己绘制出图形。平台会对你编写的代码进行测试。

本关任务#

1. 理解并掌握 OpenGL 二维平移、旋转、缩放变换的方法。
2. 阅读实验原理，掌握 OpenGL 程序平移、旋转、缩放变换的方法。

预期输出#

具体要求#

1. 背景色为黑色，用 glClearColor 来完成。
2. 以中心为绘制原点，设计一个边长为 2 的正方形，将正方形颜色设置为红色：glColor3f(1.0, 0.0, 0.0)。
3. 将原正方形保留下来。并以该正方形为基础，然后进行二维几何变换：将正方形向左平移 3.0，同时将正方形沿 Z 轴旋转 45 度，新生成的图形颜色为绿色：glColor3f(0.0, 1.0, 0.0)。
4. 再进行二维几何变换，将原正方形向右平移 3.0，同时将正方形沿 Z 轴旋转 45 度，新生成的图形颜色为暗绿色：glColor3f(0.0, 0.7, 0.0)。

本关提示#

1. 用 glRectf() 函数来绘制正方形。
2. 每进行一个矩阵操作时，需要先保存这个矩阵，调用 glPushMatrix() 函数，把当前矩阵压入堆栈。当需要恢复最近一次的保存时，调用 glPopMatrix() 函数，它相当于从堆栈栈顶弹出一个矩阵作为当前矩阵。

相关知识#

为了完成本关任务，你需要掌握：OpenGL 二维平移、旋转、缩放变换的方法。

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开始你的任务吧，祝你成功！

2. 我的回答#

文件 step2/test2.cpp:

// 提示：写完代码请保存之后再进行评测
#include <GL/freeglut.h>
#include <stdio.h>

// 评测代码所用头文件-开始
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
// 评测代码所用头文件-结束

void init(void)
{  
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);       //设置背景颜色
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	gluOrtho2D(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0);       //设置显示的范围是X:-5.0~5.0, Y:-5.0~5.0
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

void myDraw(void)                           //二维几何变换
{
    // 每次绘制前清空上一帧的颜色
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    // 1. 绘制初始的原正方形（红色）
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRectf(-1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f);

    // ---------------------------------------------------
    // 2. 绘制左侧的绿色正方形
    // ---------------------------------------------------
    glPushMatrix(); // 压栈，保存当前矩阵（原点状态）
    
    // 矩阵操作顺序与实际生效顺序相反：
    // 这里表示先让图形自己原地逆时针旋转45度，然后再整体向左平移3.0
    glTranslatef(-3.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRotatef(45.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 绕Z轴旋转45度
    
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRectf(-1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f);
    
    glPopMatrix();  // 出栈，恢复回原点状态，以免影响下一个图形

    // ---------------------------------------------------
    // 3. 绘制右侧的深绿色正方形
    // ---------------------------------------------------
    glPushMatrix(); // 再次压栈，基于原点状态进行新的变换
    
    // 同样，先原地旋转45度，再向右平移3.0
    glTranslatef(3.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRotatef(45.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 绕Z轴旋转45度
    
    glColor3f(0.0f, 0.7f, 0.0f);
    glRectf(-1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f);
    
    glPopMatrix();  // 出栈
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitWindowPosition(100, 100);
	glutInitWindowSize(400, 400);
	glutCreateWindow("几何变换示例");
    
    init();
	glutDisplayFunc(&myDraw);
    glutMainLoopEvent();     
     
    /*************以下为评测代码，与本次实验内容无关，请勿修改**************/
    GLubyte* pPixelData = (GLubyte*)malloc(400 * 400 * 3);//分配内存
    GLint viewport[4] = {0};
    glReadBuffer(GL_FRONT);
    glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 4);
    glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);
    glReadPixels(viewport[0], viewport[1], viewport[2], viewport[3], GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, pPixelData);

	cv::Mat img;
    std::vector<cv::Mat> imgPlanes;
    img.create(400, 400, CV_8UC3);
    cv::split(img, imgPlanes);
 
    for(int i = 0; i < 400; i ++) {
        unsigned char* plane0Ptr = imgPlanes[0].ptr<unsigned char>(i);
        unsigned char* plane1Ptr = imgPlanes[1].ptr<unsigned char>(i);
        unsigned char* plane2Ptr = imgPlanes[2].ptr<unsigned char>(i);
        for(int j = 0; j < 400; j ++) {
            int k = 3 * (i * 400 + j);
            plane2Ptr[j] = pPixelData[k];
            plane1Ptr[j] = pPixelData[k+1];
            plane0Ptr[j] = pPixelData[k+2];
        }
    }
    cv::merge(imgPlanes, img);
    cv::flip(img, img ,0); 
    cv::namedWindow("openglGrab");
    cv::imshow("openglGrab", img);
    //cv::waitKey();
    cv::imwrite("../img_step2/test.jpg", img);
	return 0;
}