OpenGL-- 小球绕大球公转案例解析

一、 效果图 大球自传，并且小球绕着公转效果图

代码思路：

• 先绘制地板
• 地板 + 大球的效果
• 地板+ 大球+小球的效果
• 地板+大球+小球+公转自传的效果
• 地板+大球+小球+公转自传 + 移动效果
  我们按照上线的思路进行处理，最终得到我们想要的效果。

二、绘制地板效果

2.1基本流程设置代码

#include "GLTools.h"
#include "GLShaderManager.h"
#include "GLFrustum.h"
#include "GLBatch.h"
#include "GLMatrixStack.h"
#include "GLGeometryTransform.h"
#include "StopWatch.h"

#include <math.h>
#include <stdio.h>

#ifdef ____
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
void SetupRC()
{
    
}
void RenderScene(void){
    
}
void ChangeSize(int nWidth, int nHeight){
    
}
int main(int argc, char* argv[]){
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    //初始化一个GLUT库
    glutInit(&argc, (char**)argv);
    //创建一个窗口并且定制窗口名称
    glutCreateWindow("OpenGL SphereWorld");
    glutReshapeFunc(ChangeSize);

    //注册一个绘图函数，操作系统在必要时刻会对窗体进行重绘制操作
    //它设置了一个显示回调（diplay callback），即GLUT在每次更新窗口内容的时候回自动调用该例程
    glutDisplayFunc(RenderScene);
    //这是一个无限执行的循环，它会负责一直处理窗口和操作系统的用户输入等操作。（注意：不会执行在glutMainLoop()之后的所有命令。）
    GLenum err = glewInit();
    if (GLEW_OK != err) {
        fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
        return 1;
    }
    
    
    SetupRC();
    glutMainLoop();
return 0;
    
}

2.2地板绘制

设置地板的顶点数据

   for (GLfloat x=-20.0; x<=20.f; x+=0.5) {
        floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f);
        floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f);
        
        floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x);
        floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x);
    }

地板效果图

2.3绘制大球

• 使用void gltMakeSphere(GLTriangleBatch& sphereBatch, GLfloat fRadius, GLint iSlices, GLint iStacks);设置大球模型gltMakeSphere(torusBatch, 0.4f, 40, 80);
• 此处我们设置光源位置

M3DVector4f vLightPos = {0.0f,10.0f,5.0f,1.0f};
    
     //5.使得大球位置平移(3.0)向屏幕里面
     modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -3.0f);
     //6.压栈(复制栈顶)
     modelViewMatrix.PushMatrix();
     //7.大球自转
     modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
     //8.指定合适的着色器(点光源着色器)
     shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(),
                                  transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightPos, vTorusColor);
     torusBatch.Draw();

注意：针对我们上线绘制地板的时候已经压栈过一次，所以下面需要两次出栈的操作。由于新绘制了大球所以需要调用glutPostRedisplay();操作，重新渲染一遍才能正常显示。

地板+大球的效果图

绘制地板+大球+小球

• 设置小球的个数并且用数组将每个小球的顶点数据存起来

#define NUM_SPHERES 50
GLFrame spheres[NUM_SPHERES];

• 随机设置小球的位置

   for (int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) {
        
        //y轴不变，X,Z产生随机值
        GLfloat x = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200 ) * 0.1f);
        GLfloat z = ((GLfloat)((rand() % 400) - 200 ) * 0.1f);
        
        //在y方向，将球体设置为0.0的位置，这使得它们看起来是飘浮在眼睛的高度
        //对spheres数组中的每一个顶点，设置顶点数据
        spheres[i].SetOrigin(x, 0.0f, z);
    }

• 绘制50个小球

 for (int i = 0; i < NUM_SPHERES; i++) {
        modelViewMatrix.PushMatrix();
        modelViewMatrix.MultMatrix(spheres[i]);
        shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, transformPipeline.GetModelViewMatrix(),
                                     transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vLightPos, vSphereColor);
        sphereBatch.Draw();
        modelViewMatrix.PopMatrix();
        
    }

地板+大球+小球效果图

设置一个蓝球绕红球公转

• 绘制一个蓝球 ，设置旋转平移

modelViewMatrix.Rotate(yRot * -2.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    modelViewMatrix.Translate(0.8f, 0.0f, 0.0f);
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF,transformPipeline.GetModelViewMatrix(),transformPipeline.GetProjectionMatrix(),vLightPos,vSphereColor);
    sphereBatch.Draw();

一个蓝球绕红球公转

移动上下左右键改变观察者位置

• 加入观察者

    M3DMatrix44f mCamera;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
    modelViewMatrix.PushMatrix(mCamera);

• 判断特殊键的方法实现

void SpeacialKeys(int key,int x,int y){
    //移动步长
    float linear = 0.1f;
    //旋转度数
    float angular = float(m3dDegToRad(5.0f));
    
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        //MoveForward 平移
        cameraFrame.MoveForward(linear);
    }
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        cameraFrame.MoveForward(-linear);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        //RotateWorld 旋转
        cameraFrame.RotateWorld(angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    }
    
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        cameraFrame.RotateWorld(-angular, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    }
    
    
}

移动效果图