一步步写水面渲染（一）

第一步：了解Gerstner波

上述即为Gerstner波的方程，下面我们来说一下这个方程当中各个变量的含义：
1、x：水面静止时，某个顶点的x轴坐标。
2、y：水面静止时，某个顶点的y轴坐标。
3、Qi：用于控制波浪平滑度的变量，当Qi为0的时候，波浪就是一个正弦函数的波形。当Qi为1/(wi*Ai)时，波峰的形状最尖，波底较为平滑，若Qi继续增大则波峰会变成环状，另外要注意的是，因为最后我们要将各个波形叠加，有可能会导致其值变得太大，所以我们一般用Qi = Q/(wi Ai x numWaves)。
4、Ai：单个波的振幅
5、Di：波矢量，即波的传递方向，用一个二维向量表示
6、wi：单个波的角速度

第二步：初始化水面

void initWave()
{
    //1.用结构体存储每一个波纹的基本参数
    waves.time = 0.0;
    for (int i = 0; i<numberofwaves; i++)
    {
        waves[i].phi= 初相;
        waves[i].height = 振幅;
        waves[i].dirx = 传播方向x坐标;
        waves[i].diry = 传播方向y坐标;
        waves[i].w = 角速度;
    }
    //2.先将要构建的水面的顶点数据求出
    int index= 0;
    for (int i = 0; i<waterwide; i++)
    {
        for (int j = 0; j<waterlength; j++)
        {
            pt_strip[index] = -1.0f + i * 0.02f;
            pt_strip[index + 1] = -1.0f + j * 0.02f;
            pt_strip[index + 2] = 0.0f;
            //把数据再额外存储一份，用来备用
            pt_strip2[index] = -1.0f + i * 0.02f;
            pt_strip2[index + 1] = -1.0f + j * 0.02f;
            pt_strip2[index + 2] = 0.0f;
            index += 3;
        }
    }
}

第三步：将初始数据带入Gerstner方程计算

int index = 0;
for (int i = 0; i<waterwide; i++)
{
    for (int j = 0; j<waterlength; j++)//枚举各个顶点
    {
        vec2 offset = vec2(0.0f, 0.0f);
        GLfloat height = 0.0f;
        for (int k = 0; k < 3; k++)//枚举波形
        {
            vec2 K = vec2(waves[k].dirx, waves[k].diry);
            GLfloat Qi = 1 / (waves[k].height * waves[k].w) * 0.3;
            GLfloat p = waves[k].w * dot(K, vec2(pt_strip2[index], pt_strip2[index + 1])) + glfwGetTime() * waves[k].phi;

            offset.x += Qi * waves[k].height * K.x*cos(p);
            offset.y += Qi * waves[k].height * K.y*cos(p);
            height += wave_para2[k][1] * sin(p);
        }
        pt_strip[index] = pt_strip2[index] + offset.x;
        pt_strip[index + 1] = pt_strip2[index + 1] + offset.y;
        pt_strip[index + 2] = -height;
        index += 3;
    }
}

第四部：将计算好的数据进行排序，便于绘制网格

int pt;
for (int c = 0; c<(waterwide- 1); c++)
{
    for (int l = 0; l<2 * waterlength; l++)
    {
        if (l % 2 == 1)
        {
            pt = c*waterlength + l / 2;
        }
        else
        {
            pt = c*waterlength + l / 2 + waterlength;
        }
        index = waterlength * 2 * c + l;
        for (int i = 0; i<3; i++)
        {
            vertex_data[index * 3 + i] = pt_strip[pt * 3 + i];
            normal_data[index * 3 + i] = pt_normal[pt * 3 + i];
        }
    }
}

第五步：传递数据并进行绘制

while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    GLfloat currentFrame = glfwGetTime();
    deltaTime = currentFrame - lastFrame;
    lastFrame = currentFrame;

    glfwPollEvents();
    Do_Movement();

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    values.time = currentFrame;
    calcuWave2();

    mat4 projection = perspective(radians(camera.Zoom), (GLfloat)screenWidth / (GLfloat)screenHeight, 0.1f, 100.0f);
    mat4 view = camera.GetViewMatrix();
    mat4 model;
    model = rotate(model, radians(90.0f), vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));
    model = scale(model, vec3(10.0f, 10.0f, 10.0f));
    GLfloat time = glfwGetTime();
    shader.Use();
    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(shader.Program, "projection"), 1, GL_FALSE, value_ptr(projection));
    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(shader.Program, "view"), 1, GL_FALSE, value_ptr(view));
    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(shader.Program, "model"), 1, GL_FALSE, value_ptr(model));
    RenderWater();

    glfwSwapBuffers(window);
}

以上仅仅是计算波形的顶点位置，如果没有问题的话，将会得到一下结果：