太阳、月球、地球模型

实验六实验目的与要求：实现太阳、地球、月球的运动模型。创建一个球体动画，实现自由落体运动。实验内容：通过不断修改旋转角度参数来实现天地运动；创建一个球体动画，使其在窗口内做自由落体，并在撞击到地面后弹回原来的高度实验步骤：相关算法及原理描述：动画的实现是通过不断修改旋转变换的角度参数来实现的。在实现动画时，需要创建一个循环，在每次调用显示回调函数之前改变角度参数的值，使地球和月球看起来像绕着原子旋转。为了不断地调用显示回调函数，需要利用GLUT库中的函数：voidTimerFunc(unsignedintmsecs,(*func)(intvalue),intvalue);指定一个定时器回调函数，即经过msecs毫秒后由GLUT调用指定的函数，并将value值传递给它。被定时器调用的函数原型为：voidTimerFunction(intvalue);但是，这个函数与其他的回调函数不一样，该函数只能调用一次。为了实现连续的动画，必须在定时器函数中再次设置定时器回调函数。为了使动画效果更好，需要使用双缓存技术，以及深度测试函数。深度测试即当地球或月球运动到太阳的背面时，由于地球和月球是后绘制的，所以无法被太阳挡住，解决办法是启用深度测试。深度测试是一种移除被挡住表面的有效技术，它的过程是：绘制一个像素时，会给它分配一个值（称为z值），这个值表示它与观察者的距离。然后，如果需要在同一位置上绘制另一个像素，将比较新像素和已经保存在该位置的像素的z值。如果新像素的z值小，即它离观察者更近因而在原来那个像素的前面，原来的像素就会被新像素挡住。这一操作在内部由深度缓冲区完成。为了启用深度测试，只要调用函数：glEnable(GL_DEPTH_TEST);打开深度测试功能。要使用深度测试，必须在创建窗口时指定其具有深度缓冲区，代码为：glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB|GLUT_DEPTH);并且，为了使深度缓冲区正常完成深度测试功能，在每次渲染场景时，必须使用函数：glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);消除深度缓冲区。程序设计：主要用到的新函数glEnable(GL_DEPTH_TEST);启用深度测试glutSolidSphere(50.0f,20,20);画球体voidTimerFunc(intvalue)指定定时器回调函数测试结果：（1）、太阳、地球、月亮运动模型:（2）、小球自由落体实验总结：通过此次的实验了解怎么在opengl中实现动画和深度测试。此次的实验有一定的难度。特别是小球自由落体运动的动画，开始的时候基本没想法。通过查看资料，才对其有一点理解，但还不是很懂，只是在查阅的资料的基础上做了一些修改，并没有太大的改动。但是此次的实验，完全可以和后面两章的内容结合，使用光照模型，绘制出具有真实感的图形。附录：（1）、太阳、地球、月亮运动模型#include<gl/glut.h>floatfElect1=2.0f;//地球绕太阳的旋转角度floatfElect2=24.0f;//月球绕地球的旋转角度voidInitial(){glEnable(GL_DEPTH_TEST);//启用深度测试glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.8f);//背景为黑色}voidChangeSize(intw,inth){GLfloatfAspect;if(0==h)h=1;glViewport(0,0,w,h);//设置视区尺寸glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定当前操作投影矩阵堆栈glLoadIdentity();//重置投影矩阵fAspect=(float)w/(float)h;//计算视区的宽高比gluPerspective(45.0f,fAspect,1.0f,1000.0f);//指定透视投影的观察空间glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();}voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);//清除颜色和深度缓冲区glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//指定当前操作模型视图矩阵堆栈glLoadIdentity();//重置模型视图矩阵glTranslatef(0.0f,0.0f,-500.0f);//将图形沿z轴负向移动//画太阳 glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glutSolidSphere(50.0f,20,20);//画地球glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glRotatef(23.27,0.0,0.0,1.0);//地球与太阳的黄赤交角glRotatef(fElect1,0.0f,1.0f,0.0f);glTranslatef(200.0f,0.0f,0.0f);glutSolidSphere(20.0f,20,20);//画月球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;//增加旋转步长，产生动画效果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毫秒后调用定时器回调函数}intmain(intargc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB|GLUT_DEPTH);//窗口使用RGB颜色，双缓存和深度缓存 glutInitWindowPosition(100,100);glutInitWindowSize(400,400);glutCreateWindow("天体运动动画");glutReshapeFunc(ChangeSize);glutDisplayFunc(Display);glutTimerFunc(500,TimerFunc,1);//指定定时器回调函数Initial();glutMainLoop();return0;}（2）、小球自由落体#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; //下降到底所需时间doublemovey=0.0;doubleduration=0.0; //持续时间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);//启用深度测试}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; //向下运动 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;//记下下降所经历的时间 move=-10; start=clock(); down=0;//向上运动 }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