Biblioteka GLM

OpenGL Mathematics (GLM) jest biblioteką matematyczną. Posiada to samo nazewnictwo co język shaderów GLSL, dzięki temu zaznajomienie się z jednym pomaga w obsłudze drugiego. Zawiera nie tylko funkcje znane z GLSL, ale jest również rozszerzony o dodatkowe możliwości jak obsługę macierzy przekształceń, kwaternionów, liczb losowych czy szum. Dokumentacja znajduje się pod linkiem https://glm.g-truc.net/0.9.9/api/modules.html. Ma ona opcję szukania, która pozwala na znalezienie konkretnych funkcji (choć czasem lepiej szukać na tej stronie przez inne wyszukiwarki np google). Przykładowo zobaczmy opis tyczący się transformacji, dostępny pod linkiem. Na pierwszy rzut oka funkcje te wyglądają dość enigmatycznie, weźmy funkcję

mat< 4, 4, T, Q > translate (vec< 3, T, Q > const &v)

służy do tworzenia macierzy translacji. Przyjmuje ona jeden argument typu vec< 3, T, Q >, który jest wektorem translacji i zwraca zmienną typu mat< 4, 4, T, Q >, która jest macierzą translacji. Są to typy szablonowe (link) jest to metoda programowania generycznego w C++. Parametry szablonu są zapisywane między nawiasami klamrowymi, mogą to byś typy zmiennych lub inne parametry. W przypadku typu vec szablon przyjmuje 3 argumenty: pierwszym z nich jest liczba komponentów wektora (w tym przypadku trzy), drugim jest typ danych komponentów a trzecim stopień precyzji, dwa ostatnie są “dowolne”. Natomiast mat szablon przyjmuje 4 argumenty: dwa pierwsze określają kształt macierzy, dwa kolejne jak poprzednio określają typ danych i stopień precyzji. Zauważmy też, że T i Q są takie same w typach zmiennych na wejściu i wyjściu funkcji.

W praktyce glm posiada już zdefiniowane typy macierzowe i wektorowe w oparciu te szablony, dzięki nie musimy myśleć co się za nimi kryje będą nas interesować poniższe:

namespace glm{
...
//wektory
typedef vec< 2, float, defaultp > vec2
typedef vec< 3, float, defaultp > vec3
typedef vec< 4, float, defaultp > vec4
...
//macierze
typedef mat< 2, 2, float, defaultp >    mat2
typedef mat< 3, 3, float, defaultp >    mat3 
typedef mat< 4, 4, float, defaultp >    mat4
...
}

Jak zastąpimy generyczne typy z opisu translate typami powyżej otrzymamy

glm::mat4 glm::translate (glm::vec3 const &v)

Podobnie z funkcjami rotate i scale.

Zadanie

W pliku ex_1_7.hpp powtórz zadanie z ex_1_6.hpp ale zamiast samodzielnie pisać macierze wykorzystaj funkcje z glm

UWAGA macierze w glm są definiowane kolumnowo, to znaczy nie dodawaj operacji transponowania jak to miało miejsce w poprzednich zadaniach.

Obsługa wejścia przez GLFW

Za obsługę urządzenia wejścia, jak klawiatura myszka, pady czy joysticki, odpowiada biblioteka GLFW. Jest to opisane w dokumentacji pod linkiem https://www.glfw.org/docs/latest/group__input.html ### Obsługa klawiatury Klawiaturę obsługujemy w funkcji processInput:

void processInput(GLFWwindow* window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS){
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
    }

Aby sprawdzić czy przycisk został wciśnięty musimy odpytać funkcję glfwGetKey. Pierwszym argumentem jest okno, natomiast drugim kod przycisku, listę wszystkich kodów można znaleźć pod linkiem https://www.glfw.org/docs/latest/group__keys.html.

Zadanie

Zaimplementuj przesuwanie kwadratu za pomocą przycisków strzałek. Zdefiniuj zmienną globalną glm::vec3 quadPos, ustaw go jako wektor translacji. Następnie w funkcji processInput dodaj zapytania o przyciski strzałek (kody znajdują się poniżej) i przesunięcia w górę, dół, prawo i lewo. * GLFW_KEY_UP
* GLFW_KEY_DOWN
* GLFW_KEY_RIGHT * GLFW_KEY_LEFT ### Zadanie* Zrób dodatkowo obracanie czworościanu w prawo i w lewo wokół własnej osi za pomocą przycisków O i P.

Obsługa myszy

Mysz obsługujemy za pomocą callbacków, wykorzystamy dwa * cursor position callback - wywoływana, gdy ruszamy myszką na ekranie funkcja, którą podpinamy to cursor_position_callback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos) * mouse button callback - wywoływana, gdy wciskamy przycisk. którą podpinamy to mouse_button_callback(GLFWwindow* window, int button, int action, int mods)

Wykorzystanie callbacków gwarantuje nam, że operacje będą wykonywane tylko wtedy, gdy tego chcemy. Nie gwarantowałaby nam tego funkcja processInput.

Zadanie

Zmodyfikuj kod, żeby kwadrat znajdował się w miejscu z myszką z myszką. wewnątrz funkcji cursor_position_callback przypisz do współrzędnych x i y quadPos wartości zmodyfikowane xpos i ypos. Zmienne xPos i yPos są opisane w przestrzeni okna. Ich wartość są z przedziałów odpowiednio \([0,\text{width}]\) do \([0,\text{height}]\), gdzie height i width to rozmiar ekranu w pikselach, a punkt \((0,0)\) to lewy górny róg ekranu (co w szczególności oznacza, że oś \(Y\) jest skierowana w dół). Musimy je przekonwertować do współrzędnych z przestrzeni ekranu, które są z przedziału \([-1,1]\), a oś \(Y\) jest skierowana w górę. Możemy to wykonać za pomocą wzorów. \[x'=\frac{2x}{width}-1\] \[y'=-\left(\frac{2y}{height}-1\right)\] ### Zadanie* Zakomentuj rozwiązanie poprzedniego zadania. Na bazie jego dodaj funkcjonalność, polegającą na tym, że po wciśnięciu lewego przycisku myszy nowy czworokąt pojawi się w miejscu, w którym kliknęliśmy. Aby to zrobić uzupełnij funkcję mouse_button_callback, wykorzystaj std::vector<glm::vec3> quadsPositions umieszczaj w niej nowe pozycje kwadratów, następnie narysuj je w pętli wewnątrz renderScene. Pamiętaj, żeby w mouse_button_callback sprawdzić czy wyciśnięto lewy przycisk, sprawdź czy wartości button i action są odpowiednie.

Obsługa pada**

GLFW obsługuje również pady i joysticki, jest możliwość obsługi do 16 urządzeń tego typu. Opisane to zostało w pod linkiem https://www.glfw.org/docs/latest/input_guide.html#joystick.

Zadanie**

Uzależnij szybkość obrotów czworokąta od stopnia wciśnięcia lewego spustu (trigger) pada.