实验二：OpenGL的简单动画

一、实验目的

1.掌握OpenGL的闲置函数。
2.掌握OpenGL的时间函数。
3.掌握OpenGL的简单动画功能。
4.了解OpengGL裁剪窗口、视区、显示窗口的概念和它们之间的关系。
5.进一步掌握OpenGL基本图元的绘制。

二、实验内容

1.闲置函数的使用与简单动画。
1）旋转的六边形如实验图2-1所示。
阅读6.3.3节中旋转的六边形样本程序，分析程序的实现步骤。运行该程序，观察旋转动画效果。
思考：如果要调整旋转速度，旋转更快或更慢，应该如何修改程序？
修改旋转角增量,即通过更改myidle（）闲置函数的属性值theta大小实现
2）线框六边形。
在display函数中，添加多边形模式设置语句观看效果。

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_LINE);            //线框模式

添加线宽语句观看效果。

glLineWidth(2.0);                                            //设置线宽

重回多边形填充模式：

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_FILL);            //填充模式

3）在图形中添加字符“Hello”,观察结果，然后将“Hello”字符改为自己名字的拼音或英文名字。
提示：在图形中添加如下代码。

glColor3f(1,0,0);                                    //设置红色绘图颜色
glRasterPos2i(3,2);                                 //定位当前光标，起始字符位置
glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, ‘H’);  //写字符"H"
glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, ‘e’)   ;   //写字符"e"
glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, ‘l’)   ;   //写字符"l"
glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, ‘l’)   ;   //写字符"l"
glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, ‘o’);  //写字符"o"

变色技术举例。
在程序头部设置全部变量：

int k=0;

在myidle函数中添加代码：

if (k==l){glColor3f (1,0,0);
k=0;
}
else
{glColor3f(1,1,0); k=l;
}

然后在绘制函数中屏蔽原来的绘制颜色, 运行查看效果。

观察到旋转的六边形图案颜色红黄闪烁。

六边形静止，直线单独旋转。
修改前面的程序，使得六边形保持静止, 以六边形中心为起点画一条不同颜色的直线，终点为六边形某一顶点，使得直线不停绕中心点旋转。代码保存下来备用。

void Display(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);                       //清屏glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);            //填充模式glColor3f(1.0, 1.0, 0);                             //设置黄色绘图颜色glBegin(GL_POLYGON);                                //开始绘制六边形 for (int i = 0; i < n; i++)glVertex2f( R * cos(theta + i * 2 * PI / n), R * sin(theta + i * 2 * PI / n));  //顶点坐标 glEnd();glBegin(GL_LINES);                                //开始绘制直线 glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);glVertex2f(0.0, 0.0);                   //旋转点坐标 glVertex2f(R * cos(theta_line + 2 * PI / n), R * sin(theta_line + 2 * PI / n));  glEnd();glutSwapBuffers();              //双缓存的刷新模式
}

思考：如果需要直线保持与机器时钟的秒针节拍吻合，应该如何修改？
提示：可使用Sleep函数，如Sleep(1000)表示延时1秒，放在myidle函数中。

要直线保持与机器时钟的秒针节拍吻合，可在myidle函数中设置Sleep(1000)延时1秒，并设置theta += 6*PI/180，使得每秒转过6°，一分钟转一周。

时间函数的使用与简单动画。将以上程序中的闲置函数替换为时间函数。
1 )主程序中：

glutldleFunc(myidle) ;   //注册闲置回调函数

改为：

glutTimerFunc(1000, mytime, 10) ; //1000 毫秒后调用时间函数 mytime

myidle。闲置回调函数改为时间函数mytime(t),在程序顶部函数声明语句也要相应更改:

void myidle();

改为：

void mytime(int t);

3)在时间函数mytime(t)最后再添加：

glutTimerFunc(1000, mytime, 10) ; //1000 毫秒后调用时间函数 mytime

简单时钟的设计。
1)在程序头部定义系统时间变量、时分秒变量：

SYSTEMTIME timeNow;
float hh,mm,ss;

2）在程序头部定义7T常量：

#define PI 3.1415926

3）在程序头部引入数学头文件、时间头文件：

#include"math.h"
#include"time.h"

4）在初始化函数中获取系统时间。
在主程序中顶部声明初始化子函数：

void init （）;

在main函数中添加子函数调用语句，可放在创建窗口之后：

init （）;

在main函数后面添加初始化子函数，并在函数中添加获取系统时间语句:

void init ()
{   GetLocalTime(&timeNow);     hh=timeNow.wHour;  mm=timeNow.wMinute;    ss=timeNow.wSecond;
}

5）在绘制函数中计算时、分、秒，确定绘制时分秒针起始点坐标，例如：

//xc, yc为时针中心点坐标
//xs, ys为秒针终止点坐标
//xm, ym为分针终止点坐标
xs=xc+R*cos(PI/2.0-ss/60*2*PI);
ys=yc+R*sin(PI/2.0-ss/60*2*PI);
xm=xc+R*cos(PI/2.0-(mm+ss/60.0)/60.0*2.0*PI);
ym=yc+R*sin(PI/2.0-(mm+ss/60.0)/60.0*2.0*PI);
xh=xc+(R-5)*cos(PI/2.0-(hh+(mm+ss/60.0)/60.0)/12.0*2.0*PI);
yh=yc+(R-5)*sin(PI/2.0-(hh+(mm+ss/60.0)/60.0)/12.0*2.0*PI);

6）在绘制函数中以直线方式简易绘制时、分、秒针:

glColor3f(1,0,0);
glBegin(GL_LINES);
glVertex2f(xc,yc);
glVertex2f(xs,ys);
glEnd();glColor3f(1,1,0);
glBegin(GL_LINES);
glVertex2f(xc,yc);
glVertex2f(xm,ym);
glEnd();glColor3f(0,l,1)；
glBegin(GL_LINES);
glVertex2f(xc,yc);
glVertex2f(xh,yh);
glEnd ()；

7）闲置函数中或时间函数中重复获取系统时间：

GetLocalTime(&timeNow); //获取系统时间
hh=timeNow.wHour;      //获取小时时间
mm=timeNow.wMinute;    //获取分钟时间
ss=timeNow.wSecond;    //获取秒时间

三、参考函数和相关知识

1 ）void glutIdleFunc((*f) (void)) //注册闲置相应函数

2 ）

void myidle()                    //闲置响应回调函数{//当时间限制时系统要做的事情
}

3 ）void glPolygonMode(GLenum face,GLenum mode)//多边形线框模式
4 ）void glutTimerFunc(unsigned int msecs, void (*Func)(int value),int value)
• msecs是等待的时间单位。
• Func是注册的函数，它的参数value是指定的一个数值，用来传递到回调函数Func中。
5) glutPostRedisplay(); //重画函数，相当于重新调用display(),改变后的变量得以传给绘制函数
6)时钟相关知识。
系统时间转换成角度技术
①把系统时间取出后，分钟应考虑秒钟的影响，时钟应考虑分钟的影响。例如，

mm=mm+ss/60
hh=hh+mm/60

②角度坐标提示。窗体角度坐标如图所示。

③时、分、秒针角度计算。
秒针：当ss=O时，秒针角度=90°=l/2Pi弧度；60秒转一圈，即1秒钟转360/60=6°=Pi/30孤度。
分针：当mm=0时，分针角度=90°=l/2Pi弧度；60分转一圈，即1分钟转360/60= 6°=Pi/30 弧度。
时针：当hh=O时，时针角度=90°=l/2*Pi弧度；12小时转一圈，即1小时转360/12= 30°=Pi/6 弧度。
时、分、秒针绘制技术
关键是获取时、分、秒针终止点的坐标。假设时针中心点(Xc,Yc)，秒针、分针和时针长度分别为 slength、mlength、hlength:
秒针终止点：Xc+slength*Cos(l/2*3.14+ss*3.14/30),Yc+slength*sin(l/2*3.14+ss*3.14/30)
分针终止点：xc+mlength*Cos(l/2*3.14+mm*3.14/30),Xc+mlength*sin(l/2*3.14+mm*3.14/30)
时针终止点：xc+hlength*cos(3/2*3.14+hh*3.14/6),Yc+hlength*sin(3/2*3.14+hh*3.14/6)

实验二：OpenGL的简单动画