QT+OpenGL鼠标操作和模型控制
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鼠标拾取
● 需要将世界坐标转换为视口坐标
void glReadPixels(GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height, GLenum format, GLenum type, void *data);
理论有点小复杂
Mouse Picking with Ray Casting - Anton’s OpenGL 4 Tutorials (antongerdelan.net) 参考这篇文章
这部分不懂的话，暂时是没关系的，可以接着往下看代码，然后去看我的项目。
光线追踪法 从鼠标投射 3D 射线， 通过摄像机，进入场景，然后检查该光线是否与某个对象相交。
从鼠标计算射线
第 0 步：2D 视口坐标
range [0:width, height:0]
我们从鼠标光标坐标开始。这些是 2d，并且在视口坐标系中。首先我们需要获取鼠标 x，y 像素 坐标。
如果是QT的话，可以直接使用QT的mousePressEvent的evnet->pos();
这给了我们一个 x 在 0：width 和 y 从height：0 开始。请记住，0 位于此处的屏幕顶部，因此 y 轴方向与其他坐标系中的方向相反。
第 1 步：3d归一化设备坐标
range [-1:1, -1:1, -1:1]
下一步是将其转换为 3D 规范化设备坐标。 这应该在 x [-1：1] y [-1：1] 和 z [-1：1] 的范围内。我们有一个 x 和 y已经，所以我们缩放它们的范围，并反转y的方向。
float x = (2.0f * mouse_x) / width - 1.0f; float y = 1.0f - (2.0f * mouse_y) / height; float z = 1.0f; vec3 ray_nds = vec3(x, y, z);
第 2 步：4d齐次剪辑坐标
range [-1:1, -1:1, -1:1, -1:1]
我们希望我们的射线的z指向前方 - 这通常是 OpenGL 样式中的负 z 方向。我们可以添加一个 ，这样我们就有一个 4d 向量w, 当然对于QT我们可以用QVector4D替换下面的vec4.
vec4 ray_clip = vec4(ray_nds.xy, -1.0, 1.0);
第 3 步：4d眼(相机)坐标
range [-x:x, -y:y, -z:z, -w:w]
通常，为了从眼睛空间进入剪辑空间，我们将向量乘以 投影矩阵。我们可以通过乘以这个的倒数来倒退 矩阵。
vec4 ray_eye = inverse(projection_matrix) * ray_clip;
现在，我们只需要取消x,y部分的投影，所以让我们手动设置z,w部分的意思是“向前，而不是一个点”。
ray_eye = vec4(ray_eye.xy, -1.0, 0.0);
第 4 步：4d 世界坐标
range [-x:x, -y:y, -z:z, -w:w]
同样，回到转换管道的另一个步骤。记住，我们手动为z分量指定了一个-1，这意味着我们的射线没有归一化。我们应该在使用它之前把它弄清楚。
vec3 ray_wor = (inverse(view_matrix) * ray_eye).xyz; // don't forget to normalise the vector at some point ray_wor = normalise(ray_wor);
这将为我们平衡上下、左右和前进组件。所以，假设我们的摄像机直接沿着-Z世界轴看，当鼠标在屏幕中心时，我们应该得到[0,0，-1]，而当鼠标在屏幕上移动时，z值就不那么重要了。这将取决于纵横比，以及视图和投影矩阵中定义的视场。我们现在有一条射线，可以和世界空间中的曲面进行比较。
代码展示
// (传入参数为鼠标点击的坐标)计算世界坐标 QVector4D TurboOpenGLWidget::worldPositionFromMousePosition(const QPoint &pos) { float winZ; glReadPixels((int)pos.x(), this->height() - (int)pos.y(), 1,1,GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, &winZ); float x = (2.0 * pos.x()) / this->width() - 1.0f; float y = 1.0f - (2.0f * pos.y()) / this->height(); float z = winZ * 2.0 -1.0f; float w = (2.0 * near_ * far_) / (far_ + near_ - z *(far_ - near_)); QVector4D worldPosition(x, y, z, 1); worldPosition *= w; worldPosition = view.inverted() * projection.inverted() * worldPosition; return worldPosition; }
模型控制
多模型加载
我们需要用之前模型加载那一块的代码，然后修改成可以加载多个模型的代码。
为此我们需要添加一个类型:
struct ModelInfo { Model *model; QVector3D world_pos; float pitch; float roll; float yaw; bool is_selected; QString name; } QMap<QString, ModelInfo> models_;
然后需要将loadModel 修改为多模型的
void TurboOpenGLWidget::loadModel(const QString &file) { makeCurrent(); static int model_i = 0; Model *model = new Model(QOpenGLContext::currentContext()->versionFunctions<QOpenGLFunctions_4_5_Core>(), file.toStdString()); camera_.setPosition(cameraPositionInit(model->max_y_, model->min_y_)); models_["aa" + QString::number(model_i++)] = ModelInfo{model, QVector3D(0, 0, 0), 0.0, 0.0, 0.0, false, "aa"}; doneCurrent(); }
之后需要对绘制的地方进行修改，遍历加载的模型然后绘制对应的模型。
选中模型
选中模型就是需要判断鼠标点击的位置和模型所在位置是否重叠，如果在一定范围内是重叠的则认为我们选中了该模型。
// 判断鼠标是否选中模型 void TurboOpenGLWidget::mousePressEvent(QMouseEvent *event) { bool hasSelected=false; makeCurrent(); if(event->buttons() & Qt::LeftButton) { QVector4D worldPosition; worldPosition = worldPositionFromMousePosition(event->pos()); emit sig_worldPosition(worldPosition); for(QMap<QString, ModelInfo>::iterator iter=models_.begin();iter!=models_.end();iter++){ ModelInfo *modelInfo=&iter.value(); float r=(modelInfo->model->max_y_-modelInfo->model->min_y_)/2; if(modelInfo->world_pos.distanceToPoint(QVector3D(worldPosition))<r &&!hasSelected){ modelInfo->is_selected=true; hasSelected=true; } else modelInfo->is_selected=false; } } QWidget::mousePressEvent(event); }
模型旋转和移动
// 双击时候选中模型 void TurboOpenGLWidget::mouseDoubleClickEvent(QMouseEvent *event) { Q_UNUSED(event); if(model_moving_){ //再次双击取消移动 model_moving_=false; }else foreach(auto modelInfo,models_){ //双击启动移动 if(modelInfo.is_selected==true) model_moving_=true; } QWidget::mouseDoubleClickEvent(event); } // 如果是移动的状态则移动模型 void TurboOpenGLWidget::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event) { makeCurrent(); static QPoint lastPos(width()/2, height()/2); if(model_moving_){ for(auto iter=models_.begin();iter!=models_.end();iter++){ ModelInfo *modelInfo=&iter.value(); if(!modelInfo->is_selected) continue; modelInfo->world_pos= QVector3D(worldPositionFromMousePosition(event->pos()); } } else if(event->buttons() & Qt::RightButton || event->buttons() & Qt::LeftButton || event->buttons() & Qt::MiddleButton){ auto currentPos=event->pos(); QPoint deltaPos=currentPos-lastPos; lastPos=currentPos; if(event->buttons() & Qt::RightButton) camera_.processMouseMovement(deltaPos.x(),-deltaPos.y()); else for(auto iter=models_.begin();iter!=models_.end();iter++){ ModelInfo *modelInfo=&iter.value(); if(!modelInfo->is_selected) continue; if(event->buttons() & Qt::MiddleButton){ modelInfo->roll+=deltaPos.x(); } else if(event->buttons() & Qt::LeftButton){ modelInfo->yaw+=deltaPos.x(); modelInfo->pitch+=deltaPos.y(); } } } doneCurrent(); }
