学习书籍： 密码:fu4w
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环境搭建：
PS：因为以后 Demo 源码代码量会越来越多，不太可能全部复制在这里了，我就解释下 Demo 的核心源码，全部源码请前往我的 下载，源码里会有详细注释。
基本概念
三角形批次
GLTriangleBatch 就是专门为了绘制三角形的批次类，它将以更加高效的方式（索引顶点数组）进行组织，并实际上将多边形存储在图形卡（使用定点缓冲区对象）上，这里只需要了解它的用法即可。
角色帧
在场景中移动的物体通常被称为角色，为了方便我们计算角色在 3D 场景中进行移动、旋转等操作的坐标变换，每个角色都有自己的参考帧，即本地对象坐标系，更简洁的表示角色在空间中的坐标和方向。
为了在 3D 场景中表示任何对象的位置和方向，GLTools 为我们实现了该参考帧的数据结构 GLFrame（角色帧），包含了空间中的一个位置、一个指向前方的向量和一个指向上方的向量。
class GLFrame { M3DVector3f vOrigin; // Where am I? M3DVector3f vForward; // Where am I going? M3DVector3f vUp; // Which way is up? ...}复制代码 可能会有疑问说，怎么少了一个指向左边或右边的向量？因为这个指向左边或右边的向量可通过 vForward 和 vUp 向量叉乘得到。
有了角色帧的概念后，我们就知道照相机实际上就是一个角色帧，可以想象一下，一个人抬着照相机进行拍摄，它拍摄到的东西就是我们在窗口上看到的东西。
变换光线
对于几何图形变换来说，典型情况下我们会设置变换矩阵，将它们传递到着色器，然后让硬件完成所有顶点的变换，但对于光源来说，会有一些不同，因为光源变换是独立于几何变换以外。
光源位置也需要转化到视觉坐标系，但传递到着色器的矩阵是几何图形，而不是光线。想象下，光源就像是一个灯光师，它总是跟随着照相机的一起移动的。
得到光源矩阵：
// 先获取到照相机矩阵M3DMatrix44f mCamera;cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);// 根据光源位置，得到光源矩阵M3DVector4f vLightPos = { 0.0f, 10.0f, 5.0f, 1.0f };M3DVector4f vLightEyePos;m3dTransformVector4(vLightEyePos, vLightPos, mCamera);复制代码 使用点光源着色器，传入光源矩阵：
shaderManager.UseStockShader( GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vColor);复制代码
源码解析
更多对象（球、花托、圆柱、圆锥、圆盘）
09-Objects 核心源码如下，全部源码下载：
// 初始化球体的三角形批次，后面参数依次是，球半径，片段数，堆叠数gltMakeSphere(sphereBatch, 3.0, 10, 20);复制代码
// 初始化花托的三角形批次，后面参数依次是，外半径，内半径，片段数，堆叠数gltMakeTorus(torusBatch, 3.0f, 0.75f, 150, 15);复制代码
// 初始化圆柱的三角形批次，后面参数依次是，底部半径，顶部半径，高度，片段数，堆叠数gltMakeCylinder(cylinderBatch, 2.0f, 2.0f, 3.0f, 13, 2);复制代码
// 初始化圆锥的三角形批次，后面参数依次是，底部半径，顶部半径，高度，片段数，堆叠数gltMakeCylinder(coneBatch, 2.0f, 0.0f, 3.0f, 13, 2);复制代码
// 初始化圆盘的三角形批次，后面参数依次是，内半径，外半径，片段数，堆叠数gltMakeDisk(diskBatch, 1.5f, 3.0f, 13, 3);复制代码
球体世界 Lv1（绘制地板、旋转的花托）
13-SphereWorld-Lv1 核心源码如下，全部源码下载：
// 程序初始化void SetupRC() { // 设置窗口背景颜色为黑色 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 初始化着色器 shaderManager.InitializeStockShaders(); // 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 设置多边形模式为前后面线段模式 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); // 得到花托批次数据 gltMakeTorus(torusBatch, 0.4f, 0.15f, 30, 30); // 得到方格地板批次数据 floorBatch.Begin(GL_LINES, 324); for(GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x+= 0.5) { floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f); floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f); floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x); floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x); } floorBatch.End();}// 窗口渲染回调void RenderScene(void) { // 获取2次渲染之间的时间间隔 static CStopWatch rotTimer; float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f; // 清空缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 压栈，保持原始矩阵 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 绘制地板 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vFloorColor); floorBatch.Draw(); // 视图矩阵进行平移、旋转后进行绘制花托 modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -2.5f); modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vTorusColor); torusBatch.Draw(); // 出栈，恢复原始矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 因为是双缓冲区模式，后台缓冲区替换到前台缓存区进行显示 glutSwapBuffers(); // 自动触发渲染，达到动画效果 glutPostRedisplay();}复制代码 球体世界 Lv2（加入角色移动和蓝色小球旋转）
14-SphereWorld-Lv2 核心源码如下，全部源码下载：
// 程序初始化void SetupRC() { // 设置窗口背景颜色为黑色 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 初始化着色器 shaderManager.InitializeStockShaders(); // 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 设置多边形模式为前后面线段模式 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); // 得到花托批次数据 gltMakeTorus(torusBatch, 0.4f, 0.15f, 30, 30); // 得到旋转小球批次数据【Lv2 增加的代码】 gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13); // 得到方格地板批次数据 floorBatch.Begin(GL_LINES, 324); for(GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x+= 0.5) { floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f); floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f); floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x); floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x); } floorBatch.End();}// 窗口渲染回调void RenderScene(void) { // 获取2次渲染之间的时间间隔 static CStopWatch rotTimer; float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f; // 清空缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 原来是没法移动所以压入原始矩阵，但现在角色可以移动通过角色帧获取照相机矩阵，并压入栈中【Lv2 修改的代码块】 M3DMatrix44f mCamera; cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera); modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera); // 绘制地板 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vFloorColor); floorBatch.Draw(); // 视图矩阵进行平移 modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -2.5f); // 保持旋转前的视图矩阵，因为如果不在旋转前保存，会导致旋转小球也会带上花托的旋转【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 继续进行旋转并进行绘制花托 modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vTorusColor); torusBatch.Draw(); // 恢复到旋转前的视图矩阵【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 绘制旋转小球【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f); modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vSphereColor); sphereBatch.Draw(); // 出栈，恢复成原始矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 因为是双缓冲区模式，后台缓冲区替换到前台缓存区进行显示 glutSwapBuffers(); // 自动触发渲染，达到动画效果 glutPostRedisplay();}// 特殊按键点击回调【Lv2 增加的代码】void SpecialKeys(int key, int x, int y) { float linear = 0.1f; float angular = float(m3dDegToRad(5.0f)); // 控制角色向前后移动 if(key == GLUT_KEY_UP) cameraFrame.MoveForward(linear); if(key == GLUT_KEY_DOWN) cameraFrame.MoveForward(-linear); // 控制角色向左右旋转 if(key == GLUT_KEY_LEFT) cameraFrame.RotateWorld(angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f); if(key == GLUT_KEY_RIGHT) cameraFrame.RotateWorld(-angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);}复制代码 球体世界 Lv3（加入随机小球分布场景）
15-SphereWorld-Lv3 核心源码如下，全部源码下载：
// 程序初始化void SetupRC() { // 设置窗口背景颜色为黑色 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 初始化着色器 shaderManager.InitializeStockShaders(); // 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 设置多边形模式为前后面线段模式 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); // 得到花托批次数据 gltMakeTorus(torusBatch, 0.4f, 0.15f, 30, 30); // 得到旋转小球批次数据【Lv2 增加的代码】 gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13); // 得到方格地板批次数据 floorBatch.Begin(GL_LINES, 324); for(GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x+= 0.5) { floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f); floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f); floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x); floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x); } floorBatch.End(); // 随机小球群位置数据生成【Lv3 增加的代码】 for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) { GLfloat x = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200) * 0.1f); GLfloat z = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200) * 0.1f); spheres[i].SetOrigin(x, 0.0f, z); }}// 窗口渲染回调void RenderScene(void) { // 获取2次渲染之间的时间间隔 static CStopWatch rotTimer; float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f; // 清空缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 原来是没法移动所以压入原始矩阵，但现在角色可以移动通过角色帧获取照相机矩阵，并压入栈中【Lv2 修改的代码块】 M3DMatrix44f mCamera; cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera); modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera); // 绘制地板 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vFloorColor); floorBatch.Draw(); // 绘制随机小球群，这里的做法是瞬间切换当前角色位置并开始绘制小球，然后切换回原来角色位置【Lv3 增加的代码】 for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) { // 保存当前矩阵状态，为了能切换回原来的角色位置 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 调整当前角色位置为随机生成小球的位置 modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[I]); // 绘制蓝色小球 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vSphereColor); sphereBatch.Draw(); // 还原矩阵状态，切换为原来角色位置 modelViewMatrix.PopMatrix(); } // 视图矩阵进行平移 modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -2.5f); // 保持旋转前的视图矩阵，因为如果不在旋转前保存，会导致旋转小球也会带上花托的旋转【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 继续进行旋转并进行绘制花托 modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vTorusColor); torusBatch.Draw(); // 恢复到旋转前的视图矩阵【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 绘制旋转小球【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f); modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f); shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vSphereColor); sphereBatch.Draw(); // 出栈，恢复成原始矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 因为是双缓冲区模式，后台缓冲区替换到前台缓存区进行显示 glutSwapBuffers(); // 自动触发渲染，达到动画效果 glutPostRedisplay();}复制代码 球体世界 Lv4（加入点光源着色）
16-SphereWorld-Lv4 核心源码如下，全部源码下载：
// 程序初始化void SetupRC() { // 设置窗口背景颜色为黑色 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 初始化着色器 shaderManager.InitializeStockShaders(); // 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 设置多边形模式为前后面线段模式【Lv4 删除的代码】// glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); // 得到花托批次数据 gltMakeTorus(torusBatch, 0.4f, 0.15f, 30, 30); // 得到旋转小球批次数据【Lv2 增加的代码】 gltMakeSphere(sphereBatch, 0.1f, 26, 13); // 得到方格地板批次数据 floorBatch.Begin(GL_LINES, 324); for(GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x+= 0.5) { floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f); floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f); floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x); floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x); } floorBatch.End(); // 随机小球群位置数据生成【Lv3 增加的代码】 for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) { GLfloat x = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200) * 0.1f); GLfloat z = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200) * 0.1f); spheres[i].SetOrigin(x, 0.0f, z); }}// 窗口渲染回调void RenderScene(void) { // 获取2次渲染之间的时间间隔 static CStopWatch rotTimer; float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f; // 清空缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 原来是没法移动所以压入原始矩阵，但现在角色可以移动通过角色帧获取照相机矩阵，并压入栈中【Lv2 修改的代码块】 M3DMatrix44f mCamera; cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera); modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera); // 得到点光源位置 【Lv4 增加的代码】 M3DVector4f vLightPos = { 0.0f, 10.0f, 5.0f, 1.0f }; M3DVector4f vLightEyePos; m3dTransformVector4(vLightEyePos, vLightPos, mCamera); // 绘制地板 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vFloorColor); floorBatch.Draw(); // 绘制随机小球群，这里的做法是瞬间切换当前角色位置并开始绘制小球，然后切换回原来角色位置【Lv3 增加的代码】 for(int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) { // 保存当前矩阵状态，为了能切换回原来的角色位置 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 调整当前角色位置为随机生成小球的位置 modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[I]); // 绘制蓝色小球 // 设置着色器为点光源着色器【Lv4 调整的代码】 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vSphereColor); sphereBatch.Draw(); // 还原矩阵状态，切换为原来角色位置 modelViewMatrix.PopMatrix(); } // 视图矩阵进行平移 modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -2.5f); // 保持旋转前的视图矩阵，因为如果不在旋转前保存，会导致旋转小球也会带上花托的旋转【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.PushMatrix(); // 继续进行旋转并进行绘制花托 modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f); // 设置着色器为点光源着色器【Lv4 调整的代码】 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vTorusColor); torusBatch.Draw(); // 恢复到旋转前的视图矩阵【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 绘制旋转小球【Lv2 增加的代码】 modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f); modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f); // 设置着色器为点光源着色器【Lv4 调整的代码】 shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightEyePos, vSphereColor); sphereBatch.Draw(); // 出栈，恢复成原始矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); // 因为是双缓冲区模式，后台缓冲区替换到前台缓存区进行显示 glutSwapBuffers(); // 自动触发渲染，达到动画效果 glutPostRedisplay();}复制代码 上面的 Demo 源码全部都放在我的 上，大家可以去下载和调试。
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