📅 最后修改于: 2023-12-03 15:02:08.449000 🧑 作者: Mango
如果你是一个Java程序员，那么你可能已经听说过JOGL。这是一个非常流行的Java OpenGL库，它使得在Java中创建具有各种复杂形状和效果的图像非常容易。但是，你可能不知道JOGL还可以用来创建具有物理效果的动画。在这个介绍中，我将向你展示如何使用JOGL创建一个带有秋千的帆布动画。
在开始之前，你需要安装JOGL及其依赖项。这里提供一些有用的参考资料：
在安装了JOGL之后，你需要熟悉OpenGL基本概念，包括顶点缓冲、着色器等等。如果你不了解这些概念，请参考OpenGL教程学习。
接下来，让我们开始编写代码。这个动画由两个基本部分组成：帆布和秋千。
我们将使用旋转网格来模拟帆布。为了实现这一点，我们需要创建一个网格类，它包含一个顶点列表和一个索引列表。
public class ClothMesh {
private float[] vertices;
private int[] indices;
public ClothMesh(int width, int height) {
// 创建顶点列表和索引列表
// ...
}
public float[] getVertices() {
// 返回顶点列表
}
public int[] getIndices() {
// 返回索引列表
}
}
在创建网格时，我们需要根据网格宽度和高度计算出顶点列表和索引列表。下面是一个简单的实现：
public ClothMesh(int width, int height) {
int numVertices = width * height;
int numIndices = (width - 1) * (height - 1) * 6;
// 初始化顶点列表和索引列表
vertices = new float[numVertices * 3];
indices = new int[numIndices];
int index = 0;
for (int y = 0; y < height; y++) {
for (int x = 0; x < width; x++) {
// 计算顶点在网格中的位置
float xPos = x / (float)(width - 1) - 0.5f;
float yPos = y / (float)(height - 1) - 0.5f;
// 添加顶点到列表中
vertices[index++] = xPos;
vertices[index++] = yPos;
vertices[index++] = 0;
}
}
index = 0;
for (int y = 0; y < height - 1; y++) {
for (int x = 0; x < width - 1; x++) {
// 添加矩形的两个三角形的索引
int topLeft = y * width + x;
int topRight = y * width + x + 1;
int bottomLeft = (y + 1) * width + x;
int bottomRight = (y + 1) * width + x + 1;
indices[index++] = topLeft;
indices[index++] = topRight;
indices[index++] = bottomLeft;
indices[index++] = topRight;
indices[index++] = bottomRight;
indices[index++] = bottomLeft;
}
}
}
接下来，我们需要创建着色器和渲染器类，它们将渲染帆布。
public class ClothShader {
private final int program;
public ClothShader() {
// 创建着色器程序并编译着色器代码
// ...
}
public int getProgram() {
// 返回着色器程序ID
}
}
public class ClothRenderer {
private final ClothShader shader;
private final ClothMesh mesh;
public ClothRenderer(ClothShader shader, ClothMesh mesh) {
this.shader = shader;
this.mesh = mesh;
}
public void render() {
// 使用着色器程序和网格绘制帆布
// ...
}
}
在着色器程序中，我们需要定义顶点着色器和片段着色器。
#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 aPosition;
uniform mat4 uModelViewProjectionMatrix;
void main() {
gl_Position = uModelViewProjectionMatrix * vec4(aPosition, 1.0);
}
#version 330 core
out vec4 fragColor;
uniform vec3 uColor;
void main() {
fragColor = vec4(uColor, 1.0);
}
在渲染器中，我们需要将顶点和索引数据上传到OpenGL缓冲区，然后使用着色器程序进行渲染。下面是一个简单的实现：
public void render() {
glUseProgram(shader.getProgram());
int positionAttrib = glGetAttribLocation(shader.getProgram(), "aPosition");
glEnableVertexAttribArray(positionAttrib);
glVertexAttribPointer(positionAttrib, 3, GL_FLOAT, false, 0, mesh.getVertices());
int modelViewProjectionMatrixUniform = glGetUniformLocation(shader.getProgram(), "uModelViewProjectionMatrix");
Matrix4f modelViewProjectionMatrix = new Matrix4f()
.scale(2)
.rotateY((float) Math.toRadians(45))
.rotateX((float) Math.toRadians(45));
glUniformMatrix4fv(modelViewProjectionMatrixUniform, false, modelViewProjectionMatrix.get(new float[16]));
int colorUniform = glGetUniformLocation(shader.getProgram(), "uColor");
glUniform3f(colorUniform, 0.8f, 0.8f, 0.8f);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, mesh.getIndices().length, GL_UNSIGNED_INT, mesh.getIndices());
glDisableVertexAttribArray(positionAttrib);
}
现在我们有了帆布。接下来，我们需要添加一个秋千，让它在帆布上摇晃。
我们将使用一个简单的秋千模型，它由两个点和一条线组成。
public class Swing {
private Vector2f position1;
private Vector2f position2;
public Swing(Vector2f position1, Vector2f position2) {
this.position1 = position1;
this.position2 = position2;
}
public Vector2f getPosition1() {
return position1;
}
public Vector2f getPosition2() {
return position2;
}
}
我们还需要创建着色器和渲染器类，它们将渲染秋千。
public class SwingShader {
private final int program;
public SwingShader() {
// 创建着色器程序并编译着色器代码
// ...
}
public int getProgram() {
// 返回着色器程序ID
}
}
public class SwingRenderer {
private final SwingShader shader;
private final Swing swing;
public SwingRenderer(SwingShader shader, Swing swing) {
this.shader = shader;
this.swing = swing;
}
public void render() {
// 使用着色器程序和秋千数据绘制秋千
// ...
}
}
在着色器程序中，我们需要定义顶点着色器和片段着色器。
#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 aPosition;
uniform mat4 uModelViewProjectionMatrix;
void main() {
gl_Position = uModelViewProjectionMatrix * vec4(aPosition, 1.0);
}
#version 330 core
out vec4 fragColor;
uniform vec3 uColor;
void main() {
fragColor = vec4(uColor, 1.0);
}
在渲染器中，我们需要将秋千数据上传到OpenGL缓冲区，然后使用着色器程序进行渲染。下面是一个简单的实现：
public void render() {
glUseProgram(shader.getProgram());
int positionAttrib = glGetAttribLocation(shader.getProgram(), "aPosition");
glEnableVertexAttribArray(positionAttrib);
FloatBuffer vertexBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(6)
.put(swing.getPosition1().x).put(swing.getPosition1().y).put(0)
.put(swing.getPosition2().x).put(swing.getPosition2().y).put(0);
vertexBuffer.flip();
glVertexAttribPointer(positionAttrib, 3, GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
int modelViewProjectionMatrixUniform = glGetUniformLocation(shader.getProgram(), "uModelViewProjectionMatrix");
Matrix4f modelViewProjectionMatrix = new Matrix4f()
.scale(2)
.rotateY((float) Math.toRadians(45))
.rotateX((float) Math.toRadians(45));
glUniformMatrix4fv(modelViewProjectionMatrixUniform, false, modelViewProjectionMatrix.get(new float[16]));
int colorUniform = glGetUniformLocation(shader.getProgram(), "uColor");
glUniform3f(colorUniform, 0.8f, 0.2f, 0.2f);
glDrawArrays(GL_LINES, 0, 2);
glDisableVertexAttribArray(positionAttrib);
}
现在我们有了帆布和秋千。最后一步是将它们整合起来。
我们需要在更新帧时，计算秋千的新位置，并在渲染时，将秋千绘制到帆布上。下面是一个简单的代码示例：
public class CanvasSwingAnimation {
private ClothRenderer clothRenderer;
private SwingRenderer swingRenderer;
private Swing swing;
private float angle = 0;
private float angularVelocity = 0;
public CanvasSwingAnimation() {
// 创建帆布渲染器和秋千渲染器
ClothMesh mesh = new ClothMesh(20, 20);
ClothShader clothShader = new ClothShader();
clothRenderer = new ClothRenderer(clothShader, mesh);
swing = new Swing(new Vector2f(-0.45f, 0.2f), new Vector2f(-0.2f, 0.3f));
SwingShader swingShader = new SwingShader();
swingRenderer = new SwingRenderer(swingShader, swing);
}
public void update(float deltaTime) {
// 计算秋千的新位置
float length = swing.getPosition1().distance(swing.getPosition2());
float gravity = 9.81f;
float mass = 0.1f;
float tension = mass * gravity * (swing.getPosition2().y - swing.getPosition1().y) / length;
float angularAcceleration = tension * (float) Math.sin(angle) / length;
angularVelocity += angularAcceleration * deltaTime;
angle += angularVelocity * deltaTime;
}
public void render() {
// 渲染帆布和秋千
clothRenderer.render();
renderSwing();
}
private void renderSwing() {
Vector2f pivot = swing.getPosition1();
Vector2f direction = swing.getPosition2().sub(swing.getPosition1());
Matrix4f modelMatrix = new Matrix4f().translate(pivot.x, pivot.y, 0)
.rotateZ(angle)
.translate(-pivot.x, -pivot.y, 0)
.translate(direction.x, direction.y, 0);
Matrix4f modelViewProjectionMatrix = new Matrix4f()
.scale(2)
.rotateY((float) Math.toRadians(45))
.rotateX((float) Math.toRadians(45))
.mul(modelMatrix);
int modelViewProjectionMatrixUniform = glGetUniformLocation(swingRenderer.getProgram(), "uModelViewProjectionMatrix");
glUniformMatrix4fv(modelViewProjectionMatrixUniform, false, modelViewProjectionMatrix.get(new float[16]));
swingRenderer.render();
}
}
现在你已经看到了如何使用JOGL创建一个带有秋千的帆布动画。如果你对此感兴趣，我建议你继续研究JOGL和OpenGL，探索它们的更多功能和可能性。