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编程问答

opengl绘制长方体线框_OpenGL绘图实例十之绘制3D机器人

發(fā)布時間：2023/12/19 编程问答 29 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 opengl绘制长方体线框_OpenGL绘图实例十之绘制3D机器人小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

綜述

通過上一節(jié)說的繪制3D圖形基礎(chǔ)，我們應(yīng)該對繪制3D圖形有了基本的認識，接下來我們就進行一個實例，繪制一個3D機器人。本節(jié)我們要完成的任務(wù)有：

1.繪制一個仿真3D機器人(樣式自選，參考例圖)，至少包含頭、軀干、四肢三個部分. 2.對機器人填充顏色。 3.增加點光源，使得機器人更加真實。 4.實現(xiàn)交互，使得能夠控制機器人進行旋轉(zhuǎn)、前進、后退等動作。鍵盤”w”:前進鍵盤”s”:后退鍵盤”a”:順時針旋轉(zhuǎn) 鍵盤”d”:逆時針旋轉(zhuǎn)

接下來我們就一步步實現(xiàn)機器人的繪制吧。

繪制球體

繪制球體我們有兩種方法，一個叫g(shù)lutSolidSphere，另一個叫g(shù)lutWireSphere，這兩個的區(qū)別在于，一個繪制的是實心的球體，另一個繪制的是現(xiàn)狀描繪而成的球體，在繪制過程中，我們可以通過一個參數(shù)來對其進行控制。 glutSolidSphere是GLUT工具包中的一個函數(shù)，該函數(shù)用于渲染一個球體。球體球心位于原點。在OpenGL中默認的原點就是窗口客戶區(qū)的中心。函數(shù)原型

void glutSolidSphere(GLdoubleradius, GLint slices , GLint stacks);

void glutWireSphere(GLdouble radius, GLint slices, GLint stacks );

radius，球體的半徑 slices，以Z軸上線段為直徑分布的圓周線的條數(shù)(將Z軸看成地球的地軸，類似于經(jīng)線) stacks，圍繞在Z軸周圍的線的條數(shù)(類似于地球上緯線) 一般而言，后兩個參數(shù)賦予較大的值，渲染花費的時間要長，效果更逼真。然而我們可以發(fā)現(xiàn)，這里并沒有定義球中心的參數(shù)，所以，我們可以利用平移函數(shù)組合實現(xiàn)。即利用glTranslated函數(shù)來實現(xiàn)。最后，我們定義的畫球體的方法如下

//畫球

void drawBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

if (MODE==SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glPopMatrix();

}

其中兩個常量定義如下

#define SOLID 1

#define WIRE 2

在這里我們還用到了上一節(jié)所說的PushMatrix和PopMatrix方法。如果不熟悉，請查看上一節(jié)的內(nèi)容。

繪制長方體

同樣地，利用變換平移放縮的方法，再加上類庫的繪制正方體的方法，我們也可以輕松地實現(xiàn)繪制長方體的方法。正方體怎樣變成長方體，很簡單，拉伸一下就好了。所以，我們用到了glScaled方法。繪制長方體的方法如下

//畫長方體

void drawSkewed(double l, double w, double h, double x, double y, double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glScaled(l, w, h);

glTranslated(x, y, z);

if (MODE==SOLID) {

glutSolidCube(1);

} else if (MODE==WIRE) {

glutWireCube(1);

}

glPopMatrix();

}

這里仍然還是定義了繪圖模式，是線條還是實體。

定義光照

在這里提供一篇博文，講光照講得比較細致 OPENGL光照那么在這里我就直接貼上光照設(shè)置的實現(xiàn)

void init() {

//定義光源的顏色和位置

GLfloat ambient[] = { 0.5, 0.8, 0.1, 0.1 };

GLfloat diffuse[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

GLfloat position[] = { -80.0, 50.0, 25.0, 1.0 };

//選擇光照模型

GLfloat lmodel_ambient[] = { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0 };

GLfloat local_view[] = { 0.0 };

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);

glShadeModel(GL_SMOOTH);

//設(shè)置環(huán)境光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient);

//設(shè)置漫射光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, diffuse);

//設(shè)置光源位置

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, position);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER, local_view);

//啟動光照

glEnable(GL_LIGHTING);

//啟用光源

glEnable(GL_LIGHT0);

}

其中設(shè)置了光源顏色，位置等參數(shù)。

圖形的移動

在這里我們實現(xiàn)了鼠標(biāo)的監(jiān)聽旋轉(zhuǎn)和鍵盤的監(jiān)聽旋轉(zhuǎn)，在這里分別描述如下

1.鼠標(biāo)監(jiān)聽

對于鼠標(biāo)監(jiān)聽事件，在前面的文章中已經(jīng)做了說明，如果大家不熟悉可以看下面這篇文章鼠標(biāo)監(jiān)聽我們要實現(xiàn)的就是在拖動鼠標(biāo)的時候?qū)崿F(xiàn)圖形的旋轉(zhuǎn)功能。在點擊鼠標(biāo)時，我們記錄下來點擊的位置，然后在鼠標(biāo)移動的時候記錄下當(dāng)前坐標(biāo)與上一個位置的坐標(biāo)之差。通過定義一個角度的變量，每次鼠標(biāo)移動的時候讓整個圖形旋轉(zhuǎn)角度加上這個差值，然后重新繪制圖形，就可以實現(xiàn)整個圖形的旋轉(zhuǎn)了。鼠標(biāo)監(jiān)聽的兩個方法如下，分別是鼠標(biāo)點擊和鼠標(biāo)移動。定義兩個變量，旋轉(zhuǎn)角度

int spinX = 0;

int spinY = 0;

然后定義兩個鼠標(biāo)事件

// 鼠標(biāo)移動事件

void mouseMove(int x, int y){

int dx = x - moveX;

int dy = y - moveY;

printf("dx;%dx,dy:%dy\n",dx,dy);

spinX += dx;

spinY += dy;

glutPostRedisplay();

moveX = x;

moveY = y;

}

//鼠標(biāo)點擊事件

void mouseClick(int btn, int state, int x, int y){

moveX = x;

moveY = y;

}

恩，通過定義上面的方法，然后在main中加入監(jiān)聽。

//鼠標(biāo)點擊事件，鼠標(biāo)點擊或者松開時調(diào)用

glutMouseFunc(mouseClick);

//鼠標(biāo)移動事件，鼠標(biāo)按下并移動時調(diào)用

glutMotionFunc(mouseMove);

display函數(shù)中，在繪圖前調(diào)用該方法即可

glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

分別是繞y軸和x軸旋轉(zhuǎn)一定的角度。這樣就可以實現(xiàn)鼠標(biāo)的監(jiān)聽了。

2.鍵盤監(jiān)聽

鍵盤事件也很簡單，同樣是監(jiān)聽按鍵的按下。其中w、s鍵是用來控制機器人的遠近的。定義一個變量叫 dis，代表遠近鍵盤事件函數(shù)如下：

//鍵盤事件

void keyPressed(unsigned char key, int x, int y) {

switch (key) {

case 'a':

spinX -= 2;

break;

case 'd':

spinX += 2;

break;

case 'w':

des += 2;

break;

case 's':

des -= 2;

break;

}

glutPostRedisplay();

}

在main函數(shù)中加入監(jiān)聽

//鍵盤事件

glutKeyboardFunc(keyPressed);

display函數(shù)中加入如下的變換

glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

glTranslated(0, 0, des);

這樣通過上述方法，我們便可以實現(xiàn)鼠標(biāo)和鍵盤的監(jiān)聽了。

裁切物體

在這里我們可能要畫一個半圓，那么最方便的方法就是裁切了，利用下面的函數(shù)，我們可以方便地實現(xiàn)。

void glClipPlane(GLenum plane, const GLdouble *equation);

定義一個裁剪平面。equation參數(shù)指向平面方程Ax + By + Cz + D = 0的4個系數(shù)。 equation=(0，-1，0,0)，前三個參數(shù)(0，-1,0)可以理解為法線向下，只有向下的，即Y<0的才能顯示，最后一個參數(shù)0表示從z=0平面開始。這樣就是裁剪掉上半平面。 equation=(0,1,0,0)表示裁剪掉下半平面， equation=(1,0,0,0)表示裁剪掉左半平面， equation=(-1,0,0,0)表示裁剪掉右半平面， equation=(0,0,-1,0)表示裁剪掉前半平面， equation=(0,0,1,0)表示裁剪掉后半平面代碼示例如下

GLdouble eqn[4]={0.0,0.0,-1.0,0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0);

glutSolidSphere(headR,slices,slices);

glDisable(GL_CLIP_PLANE0);

首先我們必須要定義一個GLdouble數(shù)組，然后利用glClipPlane方法來設(shè)置，然后開啟裁切，最后關(guān)閉裁切。利用類似的方法我們可以寫出繪制半球的方法如下

//畫半球

void drawHalfBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

GLdouble eqn[4]={0.0, 1.0, 0.0, 0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0);

if (MODE==SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glDisable(GL_CLIP_PLANE0);

glPopMatrix();

}

恩，通過上述方法，我們可以方便地繪制出一個半球體。

繪制機器人

有了上述的鋪墊，我們繪制機器人簡直易如反掌，同樣還可以實現(xiàn)各式各樣的監(jiān)聽。主要就是位置的確定了。 display函數(shù)如下

void display(void) {

//清除緩沖區(qū)顏色

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

//定義白色

glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

//圓點放坐標(biāo)中心

glLoadIdentity();

//從哪個地方看

gluLookAt(-2.0, -1.0, 20.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

glPushMatrix();

glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

glTranslated(0, 0, des);

//頭

drawBall(2, 0, 1, 0, SOLID);

//身體

drawSkewed(5, 4.4, 4, 0, -0.75, 0, SOLID);

//肩膀

drawHalfBall(1, 3.5, -2.1, 0, SOLID);

drawHalfBall(1, -3.5, -2.1, 0, SOLID);

//胳膊

drawSkewed(1, 3, 1, 3.5, -1.3, 0, SOLID);

drawSkewed(1, 3, 1, -3.5, -1.3, 0, SOLID);

//手

drawBall(1, 3.5, -6.4, 0, SOLID);

drawBall(1, -3.5, -6.4, 0, SOLID);

//腿

drawSkewed(1.2, 3, 2, 1, -2.4, 0, SOLID);

drawSkewed(1.2, 3, 2, -1, -2.4, 0, SOLID);

//腳

drawSkewed(1.5, 1, 3, 0.9, -9.2, 0, SOLID);

drawSkewed(1.5, 1, 3, -0.9, -9.2, 0, SOLID);

glPopMatrix();

glutSwapBuffers();

}

恩，通過調(diào)用這個函數(shù)我們便可以完成機器人的繪制了。

完整代碼

在這里提供完整代碼示例，僅供參考

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#include

#define SOLID 1

#define WIRE 2

int moveX,moveY;

int spinX = 0;

int spinY = 0;

int des = 0;

void init() {

//定義光源的顏色和位置

GLfloat ambient[] = { 0.5, 0.8, 0.1, 0.1 };

GLfloat diffuse[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

GLfloat position[] = { -80.0, 50.0, 25.0, 1.0 };

//選擇光照模型

GLfloat lmodel_ambient[] = { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0 };

GLfloat local_view[] = { 0.0 };

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);

glShadeModel(GL_SMOOTH);

//設(shè)置環(huán)境光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient);

//設(shè)置漫射光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, diffuse);

//設(shè)置光源位置

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, position);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER, local_view);

//啟動光照

glEnable(GL_LIGHTING);

//啟用光源

glEnable(GL_LIGHT0);

}

//畫球

void drawBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

if (MODE == SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glPopMatrix();

}

//畫半球

void drawHalfBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

GLdouble eqn[4]={0.0, 1.0, 0.0, 0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0);

if (MODE == SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glDisable(GL_CLIP_PLANE0);

glPopMatrix();

}

//畫長方體

void drawSkewed(double l, double w, double h, double x, double y, double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glScaled(l, w, h);

glTranslated(x, y, z);

if (MODE == SOLID) {

glutSolidCube(1);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireCube(1);

}

glPopMatrix();

}

void display(void) {

//清除緩沖區(qū)顏色

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

//定義白色

glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

//圓點放坐標(biāo)中心

glLoadIdentity();

//從哪個地方看

gluLookAt(-2.0, -1.0, 20.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

glPushMatrix();

glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

glTranslated(0, 0, des);

//頭

drawBall(2, 0, 1, 0, SOLID);

//身體

drawSkewed(5, 4.4, 4, 0, -0.75, 0, SOLID);

//肩膀

drawHalfBall(1, 3.5, -2.1, 0, SOLID);

drawHalfBall(1, -3.5, -2.1, 0, SOLID);

//胳膊

drawSkewed(1, 3, 1, 3.5, -1.3, 0, SOLID);

drawSkewed(1, 3, 1, -3.5, -1.3, 0, SOLID);

//手

drawBall(1, 3.5, -6.4, 0, SOLID);

drawBall(1, -3.5, -6.4, 0, SOLID);

//腿

drawSkewed(1.2, 3, 2, 1, -2.4, 0, SOLID);

drawSkewed(1.2, 3, 2, -1, -2.4, 0, SOLID);

//腳

drawSkewed(1.5, 1, 3, 0.9, -9.2, 0, SOLID);

drawSkewed(1.5, 1, 3, -0.9, -9.2, 0, SOLID);

glPopMatrix();

glutSwapBuffers();

}

//鼠標(biāo)點擊事件

void mouseClick(int btn, int state, int x, int y) {

moveX = x;

moveY = y;

GLfloat ambient[] = { (float)rand() / RAND_MAX, (float)rand() / RAND_MAX, (float)rand() / RAND_MAX, 0.1 };

//設(shè)置環(huán)境光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient);

//啟用光源

glEnable(GL_LIGHT0);

}

//鍵盤事件

void keyPressed(unsigned char key, int x, int y) {

switch (key) {

case 'a':

spinX -= 2;

break;

case 'd':

spinX += 2;

break;

case 'w':

des += 2;

break;

case 's':

des -= 2;

break;

}

glutPostRedisplay();

}

// 鼠標(biāo)移動事件

void mouseMove(int x, int y) {

int dx = x - moveX;

int dy = y - moveY;

printf("dx;%dx,dy:%dy\n",dx,dy);

spinX += dx;

spinY += dy;

glutPostRedisplay();

moveX = x;

moveY = y;

}

void reshape(int w, int h) {

//定義視口大小

glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);

//投影顯示

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

//坐標(biāo)原點在屏幕中心

glLoadIdentity();

//操作模型視景

gluPerspective(60.0, (GLfloat) w/(GLfloat) h, 1.0, 20.0);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

}

int main(int argc, char** argv) {

//初始化

glutInit(&argc, argv);

//設(shè)置顯示模式

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);

//初始化窗口大小

glutInitWindowSize(500, 500);

//定義左上角窗口位置

glutInitWindowPosition(100, 100);

//創(chuàng)建窗口

glutCreateWindow(argv[0]);

//初始化

init();

//顯示函數(shù)

glutDisplayFunc(display);

//窗口大小改變時的響應(yīng)

glutReshapeFunc(reshape);

//鼠標(biāo)點擊事件，鼠標(biāo)點擊或者松開時調(diào)用

glutMouseFunc(mouseClick);

//鼠標(biāo)移動事件，鼠標(biāo)按下并移動時調(diào)用

glutMotionFunc(mouseMove);

//鍵盤事件

glutKeyboardFunc(keyPressed);

//循環(huán)

glutMainLoop();

return 0;

}

僅供參考，如有問題，敬請指正。運行結(jié)果如下恩，大體就是這樣。

總結(jié)

本次實驗做的比較匆忙，只研究了一個晚上的時間，所以有些地方還是不太完善，希望發(fā)出來對小伙伴們有所啟發(fā)，有所幫助。如果有問題，歡迎同我交流。謝大家！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的opengl绘制长方体线框_OpenGL绘图实例十之绘制3D机器人的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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