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OpenGL超级宝典学习笔记——选择

有时我们不仅仅是渲染场景，而且还要与渲染的场景进行交互。大多数情况下是使用鼠标进行交互。注：viewing volume（可视区域，视景体）

选择

OpenGL的选择模式允许你通过鼠标点击屏幕，来选择鼠标下面的物体。使用OpenGL的选择特性，当你点击屏幕时就指定了一个可视区域，决定了哪些物体在这个可视区域中。基于你的屏幕坐标和你指定的像素大小，glu库提供了一个有用的函数gluPickMatrix来产生一个矩阵，使用这个矩阵可以在你当前鼠标的位置产生更小的可视区域。然后你使用选择模式来测试这个可视区域，看哪些物体被包含在里面了。

在选择模式下，图像并不会被复制到帧缓冲区中（即帧缓冲区不会被修改）。反之，在可视区域中绘制的图元会在选择缓冲区中产生点击记录。这个缓冲区和其他的OpenGL缓冲区不同，它是个整型数组。

首先我们需要设置选择缓冲区，并为你的图元进行命名，这样才能在选择缓冲区中被标识。然后解析选择缓冲区得到哪些对象与可视区域相交。在可视区域外的物体将不会被绘制。为了挑选，我们会指定一个位于鼠标点下面一段小空间的可视区域，然后测试有哪些被命名的物体在这个区域内被绘制。

命名你的图元

图元的名称就像显示列表的名称一样是整型数组。图元的名称列表被存在名称栈中。在你初始化名称栈之后，你就可以往这个栈存放名称。你可以往栈顶压如新的名称，或者用当前的名称替换掉栈顶的名称。如果需要单个点击可以返回多个名称。命名图元的代码示例如下：

#define SUN 1 #define EARTH 2 #define MOON 3  void RenderSphere() {   glPushMatrix();   glTranslatef(0.0f, 0.0f, -10.0f);    //初始化名称栈   glInitNames();   //往栈顶压栈，压如一个名称   glPushName(0);   glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);   //用当前名称SUN替换掉栈顶名称   glLoadName(SUN);   glutSolidSphere(1.0, 26, 26);    glRotatef(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);   glTranslatef(2.0f, 0.0f, 0.0f);   glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);   //用EARTH替换掉栈顶名称   glLoadName(EARTH);   glutSolidSphere(0.3, 26, 26);    glTranslatef(1.0f, 0.0f, 0.0f);   glColor3f(0.25f, 0.25f, 0.75f);   //用当前名称MOON替换掉栈顶名称   glLoadName(MOON);   glutSolidSphere(0.1, 26, 26);   glPopMatrix(); }

注意只有在选择模式下glInitNames,glLoadName，glPushName才有效，

在GL_RENDER正常渲染模式下这些函数调用将被忽略

使用选择模式

OpenGL有三种不同的渲染模式，默认的GL_RENDER模式，还有GL_SELECTION模式和GL_FEEDBACK模式。在使用选择模式之前，我们需要切换到选择模式。调用如下：

glRenderMode(GL_SELECTION);

在选择模式渲染完物体之后，调用glRenderMode(GL_RENDER)返回点击记录。注意当调用glRenderMode(GL_RENDER)时只有在之前的模式选择模式GL_SELECTI和反馈模式下才会有返回值。返回值是点击记录，即在当前可视区域内被命名的物体的个数。

在使用选择模式glRenderMode(GL_SELECTION);之前，要设置选择缓冲区：

void glSelectBuffer( GLsizei size, GLuint *buffer);

size为缓冲区的大小，buffer为缓冲区的指针。在进入选择模式时，OpenGl会将一个指针初始化指向这个选择缓冲区，当有点击记录产生时，就往这个缓冲区中写记录。如果在填充这个选择缓冲区时溢出了，那么OpenGL并设置一个溢出标志。

选择缓冲区

在选择模式下，渲染的过程中选择缓冲区由点击记录填充。点击记录由在可视区域内有多少个被命名的物体来产生的。在默认情况下，即可视区域为整个窗口。

选择缓冲区是一组无符号的整型数组。每一个点击记录至少产生4个元素。这四个元素分别是名称栈中名称的个数，最小z值，最大z值，栈底的名称1,如果有更多继续往下添加。如下图：

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挑选

许多情况下我们想用鼠标去挑选某个物体。要使用选择模式实现这个功能，首先是在鼠标点击附近的范围内创建一个裁剪区域（可视区域），然后测试有哪些物体在这个可视区域内。GLU库中提供了一个函数gluPickMatrix，我们可以用这个函数创建一个用于描述新的可视区域的矩阵，然后乘以当前的投影矩阵，就可以得到我们想要的可视区域。

void gluPickMatrix(GLdouble x, GLdouble y, GLdouble width, GLdouble height, GLint viewport[4]);

x，y为窗口的坐标定义了可视区域的中心，我们可以设置为鼠标点击的位置。width 和height指定了可视区域的宽高（以窗口中的像素为单位）。viewport是视口。我们可以通过glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);来获得。

gluPickMatrix的效果是把裁剪区域变换为单位立方体-1<= (x,y,z) <=1(或-w<=(wx,wy,wz)<=w,挑选矩阵有效的执行一次正交变换，把裁剪区域映射到单位立方体上。

由于OpenGL的坐标原点在窗口的左下角，而Windows的坐标原点在窗口的左上角。

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所以我们调用时，要注意把Y轴的值反转一下。如下：

gluPickMatrix(xPos, viewport[3] – yPos + viewport[1], 2,2, viewport);

我们可以用glut库提供的函数，设置回调函数来处理鼠标点击事件。

glutMouseFunc(MouseCallBack);

…

void MouseCallBack(int key, int state, int x, int y)

{

if (key == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_DOWN)

{

ProcessSelection(x, y);

}

总体的步骤：

调用glSelectBuffer设置选择缓冲区
glRenderMode(GL_SELECTION)切换到选择模式。
使用glInitNames和glPushName初始化名称栈
定义用于选择的可视区域
为每个图元命名，并绘制图元。
调用glRenderMode(GL_RENDER)；返回点击记录

因为只有在GL_RENDER模式下glInitNames,glPushName,glLoadName将被忽略，所以我们可以把这些函数和绘制图元的函数写在一个函数调用中。

示例代码片段：

void RenderSphere() {   glPushMatrix();   glTranslatef(0.0f, 0.0f, -10.0f);    //初始化名称栈   glInitNames();   //往栈顶压栈，压如一个名称   glPushName(0);   glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);   //用当前名称SUN替换掉栈顶名称   glLoadName(SUN);   glutSolidSphere(1.0, 26, 26);    glRotatef(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);   glTranslatef(2.0f, 0.0f, 0.0f);   glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);   //用EARTH替换掉栈顶名称   glLoadName(EARTH);   //glPushName(EARTH);   glutSolidSphere(0.3, 26, 26);    glTranslatef(1.0f, 0.0f, 0.0f);   glColor3f(0.25f, 0.25f, 0.75f);   //用当前名称MOON替换掉栈顶名称   glLoadName(MOON);   //glPushName(MOON);   glutSolidSphere(0.1, 26, 26);   glPopMatrix(); } void RenderScene() {   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    RenderSphere();   glutSwapBuffers(); }  void ChangeSize(GLsizei w, GLsizei h) {   if(h == 0)     h = 1;    glViewport(0, 0, w, h);    GLfloat fAspect = (GLfloat)w / (GLfloat)h;    glMatrixMode(GL_PROJECTION);   glLoadIdentity();    gluPerspective(35.0f, fAspect, 1.0f, 50.0f);    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);   glLoadIdentity(); }  void TimerFunc(int value) {   yRot += 0.5;   if (yRot > 360.0f)   {     yRot = 0.0f;   }   glutPostRedisplay();   glutTimerFunc(50, TimerFunc, 1); }  //处理点击记录 void ProcessHit(int hits, GLuint *buf) {   for (int i = 1; i <= hits; ++i)   {     GLuint nameNum = *buf;     printf("hit number %d /n", i);     printf("name stack count is %d/n", *buf); buf++;     printf("min z value is %g/n", (float)*buf/0x7FFFFFFF); buf++;     printf("max z value is %g/n", (float)*buf/0x7FFFFFFF); buf++;     printf("name value is : ");     for (int j = 0; j < nameNum; ++j)     {       switch(*buf)       {       case SUN:         printf("SUN /t");         break;       case EARTH:         printf("EARTH /t");         break;       case MOON:         printf("MOON /t");         break;       default:         break;       }       buf++;     }     printf("/n");   } }  void ProcessSelection(int x, int y) {   GLint viewport[4], hits;    static GLuint selectBuffer[BUFFER_LENGTH];   //设置选择缓冲区   glSelectBuffer(BUFFER_LENGTH, selectBuffer);    //切换到投影矩阵，我们需要创建 可视区域   glMatrixMode(GL_PROJECTION);   //保留原先的 投影矩阵，以便恢复   glPushMatrix();     glLoadIdentity();     //获得视口     glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);     //切换到选择模式     glRenderMode(GL_SELECT);     GLfloat aspect = (GLfloat)viewport[2]/(GLfloat)viewport[3];     //创建一个描述可视区域的矩阵     gluPickMatrix(x, viewport[3]-y+viewport[1], 2, 2, viewport);     //与投影矩阵相乘，得到可视区域     gluPerspective(35.0, aspect, 1.0, 200.0);     //在选择模式下 渲染图元     RenderSphere();     //返回点击记录数。     hits = glRenderMode(GL_RENDER);     ProcessHit(hits, selectBuffer);     glMatrixMode(GL_PROJECTION);   glPopMatrix();    glMatrixMode(GL_MODELVIEW); }

当我只选择太阳时：

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