太陽、月球、地球模型

實驗六實驗目的與要求：實現(xiàn)太陽、地球、月球的運動模型。創(chuàng)建一個球體動畫，實現(xiàn)自由落體運動。實驗內容：通過不斷修改旋轉角度參數(shù)來實現(xiàn)天地運動；創(chuàng)建一個球體動畫，使其在窗口內做自由落體，并在撞擊到地面后彈回原來的高度實驗步驟：相關算法及原理描述：動畫的實現(xiàn)是通過不斷修改旋轉變換的角度參數(shù)來實現(xiàn)的。在實現(xiàn)動畫時，需要創(chuàng)建一個循環(huán)，在每次調用顯示回調函數(shù)之前改變角度參數(shù)的值，使地球和月球看起來像繞著原子旋轉。為了不斷地調用顯示回調函數(shù)，需要利用GLUT庫中的函數(shù)：voidTimerFunc(unsignedintmsecs,(*func)(intvalue),intvalue);指定一個定時器回調函數(shù)，即經過msecs毫秒后由GLUT調用指定的函數(shù)，并將value值傳遞給它。被定時器調用的函數(shù)原型為：voidTimerFunction(intvalue);但是，這個函數(shù)與其他的回調函數(shù)不一樣，該函數(shù)只能調用一次。為了實現(xiàn)連續(xù)的動畫，必須在定時器函數(shù)中再次設置定時器回調函數(shù)。為了使動畫效果更好，需要使用雙緩存技術，以及深度測試函數(shù)。深度測試即當?shù)厍蚧蛟虑蜻\動到太陽的背面時，由于地球和月球是后繪制的，所以無法被太陽擋住，解決辦法是啟用深度測試。深度測試是一種移除被擋住表面的有效技術，它的過程是：繪制一個像素時，會給它分配一個值（稱為z值），這個值表示它與觀察者的距離。然后，如果需要在同一位置上繪制另一個像素，將比較新像素和已經保存在該位置的像素的z值。如果新像素的z值小，即它離觀察者更近因而在原來那個像素的前面，原來的像素就會被新像素擋住。這一操作在內部由深度緩沖區(qū)完成。為了啟用深度測試，只要調用函數(shù)：glEnable(GL_DEPTH_TEST);打開深度測試功能。要使用深度測試，必須在創(chuàng)建窗口時指定其具有深度緩沖區(qū)，代碼為：glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB|GLUT_DEPTH);并且，為了使深度緩沖區(qū)正常完成深度測試功能，在每次渲染場景時，必須使用函數(shù)：glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);消除深度緩沖區(qū)。程序設計：主要用到的新函數(shù)glEnable(GL_DEPTH_TEST);啟用深度測試glutSolidSphere(50.0f,20,20);畫球體voidTimerFunc(intvalue)指定定時器回調函數(shù)測試結果：（1）、太陽、地球、月亮運動模型:（2）、小球自由落體實驗總結：通過此次的實驗了解怎么在opengl中實現(xiàn)動畫和深度測試。此次的實驗有一定的難度。特別是小球自由落體運動的動畫，開始的時候基本沒想法。通過查看資料，才對其有一點理解，但還不是很懂，只是在查閱的資料的基礎上做了一些修改，并沒有太大的改動。但是此次的實驗，完全可以和后面兩章的內容結合，使用光照模型，繪制出具有真實感的圖形。附錄：（1）、太陽、地球、月亮運動模型#include<gl/glut.h>floatfElect1=2.0f;//地球繞太陽的旋轉角度floatfElect2=24.0f;//月球繞地球的旋轉角度voidInitial(){glEnable(GL_DEPTH_TEST);//啟用深度測試glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.8f);//背景為黑色}voidChangeSize(intw,inth){GLfloatfAspect;if(0==h)h=1;glViewport(0,0,w,h);//設置視區(qū)尺寸glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定當前操作投影矩陣堆棧glLoadIdentity();//重置投影矩陣fAspect=(float)w/(float)h;//計算視區(qū)的寬高比gluPerspective(45.0f,fAspect,1.0f,1000.0f);//指定透視投影的觀察空間glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();}voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);//清除顏色和深度緩沖區(qū)glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//指定當前操作模型視圖矩陣堆棧glLoadIdentity();//重置模型視圖矩陣glTranslatef(0.0f,0.0f,-500.0f);//將圖形沿z軸負向移動//畫太陽 glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glutSolidSphere(50.0f,20,20);//畫地球glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glRotatef(23.27,0.0,0.0,1.0);//地球與太陽的黃赤交角glRotatef(fElect1,0.0f,1.0f,0.0f);glTranslatef(200.0f,0.0f,0.0f);glutSolidSphere(20.0f,20,20);//畫月球glPopMatrix();glPopMatrix();glRotatef(6.0f,1.0f,1.0f,1.0f);glRotatef(fElect2,0.0f,1.0f,0.0f);glColor3f(1.0f,1.0f,0.0f);glTranslatef(30.0f,0.0f,0.0f);glutSolidSphere(5.0f,20,20);glLoadIdentity();fElect1+=2.0f;//增加旋轉步長，產生動畫效果if(360.0f<fElect1)fElect1=2.0f;fElect2+=24.0f;if(360.0f<fElect2)fElect2=24.0f;glFlush();glutSwapBuffers();}voidTimerFunc(intvalue){glutPostRedisplay();glutTimerFunc(100,TimerFunc,1);//100毫秒后調用定時器回調函數(shù)}intmain(intargc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB|GLUT_DEPTH);//窗口使用RGB顏色，雙緩存和深度緩存 glutInitWindowPosition(100,100);glutInitWindowSize(400,400);glutCreateWindow("天體運動動畫");glutReshapeFunc(ChangeSize);glutDisplayFunc(Display);glutTimerFunc(500,TimerFunc,1);//指定定時器回調函數(shù)Initial();glutMainLoop();return0;}（2）、小球自由落體#include<GL/glut.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<time.h>#include<math.h>#definePI3.1415926doublemove=10.0;inti=0;intdown=1;intcount=1;doubletimeSpan=0; //下降到底所需時間doublemovey=0.0;doubleduration=0.0; //持續(xù)時間doublelength=0.0;clock_tstart,end;voidinit(void){ printf("init"); glClearColor(0.0,1.0,0.0,0.0); glColor3ub(23,17,215); glShadeModel(GL_SMOOTH); glEnable(GL_DEPTH_TEST);//啟用深度測試}voidreshape(intw,inth){ printf("reshape");glViewport(0,0,(GLsizei)w,(GLsizei)h);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();if(w<=h) glOrtho(-12,12,-12*(GLfloat)(h)/(GLfloat)(w),12*(GLfloat)(h)/(GLfloat)(w),-1.0,1.0);elseglOrtho(-12*(GLfloat)(w)/(GLfloat)(h),12*(GLfloat)(w)/(GLfloat)(h),-12,12,-1.0,1.0);glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();}voidinitDisplay(void){ printf("initDisplay()"); down=1; //向下運動 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); glTranslatef(0.0,20.0,0.0); glutSolidSphere(1.0,40,40); glutSwapBuffers();}voiddisplay(void){ printf("Display()"); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); glTranslatef(0,move,0.0); glutSolidSphere(1.0,40,40); glutSwapBuffers();}voidMoveSphereUp(){ end=clock(); duration=(double)(end-start-16.0)/CLOCKS_PER_SEC; length=5*(timeSpan-duration)*(timeSpan-duration);move=20-length; if(move>9.932){ move=10; down=1; printf("%i",down); start=clock(); }display();glLoadIdentity(); }voidMoveSphereDown(){ if(count==1){ start=clock(); count=0; } end=clock(); duration=(double)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC; length=5*duration*duration;move=10-length; if(move<-10){ timeSpan=duration;//記下下降所經歷的時間 move=-10; start=clock(); down=0;//向上運動 }display();glLoadIdentity();}voidTimerFunc2(intvalue){ if(i==0){//left GLfloatlight_position[]={2.0,0.0,0.0,0.0}; } if(i==1){//left-up GLfloatlight_position[]={2.0,2.0,0.0,0.0}; } if(i==2){//up GLfloatlight_position[]={0.0,2.0,0.0,0.0}; } if(i==3){//up-right GLfloatlight_position[]={-2.0,2.0,0.0,0.0}; } if(i==4){//right GLfloatlight_position[]={-2.0,0.0,0.0,0.0}; } if(i==5){//right-down GLfloatlight_position[]={-2.0,-2.0,0.0,0.0}; } if(i==6){//down GLfloatlight_positi