游戏引擎从零开始(20)-移动相机

前言

现在的场景是写死的，相机不能移动，本章节增加键盘响应，对相机增加移动、旋转操作。

代码整理

开始前，我们先整理下代码，将Application中相机的操作、绘制元素、Shader的操作挪到Sandbox中。

现在Application中的代码总共只有70行左右，非常轻量。

修改逻辑参考代码：
github.com/summer-go/H...

相机运动

在OnUpdate方法中，每帧更新一点相机的位置、旋转就形成了动画效果。

相机响应按键

增加up、down、left、right按键处理，控制相机上下左右移动，此时看到的场景向相反方向移动。

增加"A"、"D"按键处理，控制相机逆时针、顺时针旋转，同样，看到的场景向相反方向旋转。

代码修改集中在ExampleLayer中：

Sandbox/src/SandBoxApp.cpp

c++ 复制代码

void OnUpdate() override{

    if (Hazel::Input::IsKeyPressed(HZ_KEY_LEFT))
        m_CameraPosition.x -= m_CameraMoveSpeed ;
    else if (Hazel::Input::IsKeyPressed(HZ_KEY_RIGHT))
        m_CameraPosition.x += m_CameraMoveSpeed ;

    if (Hazel::Input::IsKeyPressed(HZ_KEY_UP))
        m_CameraPosition.y += m_CameraMoveSpeed ;
    else if (Hazel::Input::IsKeyPressed(HZ_KEY_DOWN))
        m_CameraPosition.y -= m_CameraMoveSpeed ;

    if (Hazel::Input::IsKeyPressed(HZ_KEY_A))
        m_CameraRotation += m_CameraRotationSpeed;
    if (Hazel::Input::IsKeyPressed(HZ_KEY_D))
        m_CameraRotation -= m_CameraRotationSpeed;

    Hazel::RenderCommand::SetClearColor({0.45f, 0.55f, 0.60f, 1.00f});
    Hazel::RenderCommand::Clear();

    m_Camera.SetPosition(m_CameraPosition);
    m_Camera.SetRotation(m_CameraRotation);

    Hazel::Renderer::BeginScene(m_Camera);
    Hazel::Renderer::Submit(m_BlueShader,m_SquareVA);
    Hazel::Renderer::Submit(m_Shader, m_VertexArray);
    Hazel::Renderer::EndScene();
}
virtual void OnImGuiRender() override {
}
void OnEvent(Hazel::Event& event) override {
}
private:
    std::shared_ptr<Hazel::Shader> m_Shader;
    std::shared_ptr<Hazel::VertexArray> m_VertexArray;
    std::shared_ptr<Hazel::Shader> m_BlueShader;
    std::shared_ptr<Hazel::VertexArray> m_SquareVA;
    Hazel::OrthographicCamera m_Camera;
    glm::vec3 m_CameraPosition;
    float m_CameraRotation = 0.0f;

    float m_CameraMoveSpeed = 0.03f;
    float m_CameraRotationSpeed = 1.0f;
};

运行正确可以看到效果：

增加Timestep

在OnUpdate里直接更新相机的运动有个问题，相机的运动速度和帧率有关，帧率越高则相机变化的速度越快。这显然不合理，不同的机型、机器的状态不可能都稳定在统一的速度上。如何解决呢？

用update的时间差来控制更新的幅度，引入Timestep，其实就是记录一个时间戳的差。

Sandbox/Hazel/src/Hazel/Application.cpp

c++ 复制代码

void Application::Run() {
    while(m_Running) {
        float time = glfwGetTime();
        Timestep timestep = time - m_LastFrameTime;
        m_LastFrameTime = time;

        for (Layer* layer : m_LayerStack) {
            layer->OnUpdate(timestep);
        }
        m_ImGuiLayer->Begin();
        ...
    }
}

用copy的形式传参，因为Timestep只有一个float变量，copy和传引用、传指针的性能一样，因为传引用和传指针也存在一个指针的copy。

Timestep的实现：

Sandbox/Hazel/src/Hazel/Core/Timestep.h

c++ 复制代码

#pragma once

namespace Hazel {
    class Timestep {
    public:
        Timestep(float time = 0.0f):m_Time(time){}

        operator float() const {return m_Time;}

        float GetSeconds() const {return m_Time;}
        float GetMilliseconds() const {return m_Time * 1000.0f;}
    private:
        float m_Time;
    };
}

注意一个技巧，重载运算符float()，则Timestep可以直接转换成float类型，写代码很方便，也更健壮。

完整代码&总结

完整代码参考:
github.com/summer-go/H...

在开发的过程中，不断的有代码调整的操作，可见好代码并不是一把就写好的，是逐步完善出来的。