https://github.com/gdut-yy/myminiengine
三维游戏编程入门课设，基于freeglut
https://github.com/gdut-yy/myminiengine
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三维游戏编程入门课设，基于freeglut
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/gdut-yy/myminiengine
- Owner: gdut-yy
- Created: 2018-06-23T04:11:55.000Z (almost 7 years ago)
- Default Branch: master
- Last Pushed: 2018-06-23T14:10:45.000Z (almost 7 years ago)
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- Language: C++
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README
# 三维游戏编程入门 课程设计
## 〇、要求
### 参考 MiniEngine 例程，编写演示程序。
- 提示：修改 draw_scene() 函数。
### 撰写《课程设计报告》
1. 程序的编写目的、分析与思路。
2. 源代码（核心部分）。
3. 运行截图、分析与结论。
## 一、程序分析和思路
通过阅读例程源码，发现了一部分常用的绘图函数，通过查阅 头文件 和 相关资料，总结出 freeglut 常用绘图函数的 使用方法，特此记录下来：
### freeglut 的相关 API：
// width 为 GLfloat 类型值，在 0.0 ~ 10.0，大于 10 以上按 10 来处理。
WINGDIAPI void APIENTRY glLineWidth (GLfloat width);
// RGB 0.0 ~ 1.0 （乘上 255 即为对应的 RGB 值）
WINGDIAPI void APIENTRY glColor3f (GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue);
// 表示将当前图形沿x,y,z轴分别放大为原来的 x, y, z 倍
WINGDIAPI void APIENTRY glScaled (GLdouble x, GLdouble y, GLdouble z);
// 以点(0,0,0)到点(x,y,z)为轴，旋转angle角度
WINGDIAPI void APIENTRY glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
// 平移向量(x,y,z)
WINGDIAPI void APIENTRY glTranslated (GLdouble x, GLdouble y, GLdouble z);
### freeglut 的相关 FGAPI：
// 绘制一个（边长为 size）的立方体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireCube( double size );
// 绘制一个（边长为 size）的立方体（实体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidCube( double size );
// 绘制一个（半径为 radius，围绕z轴分割的数目为 slices，沿着z轴分割的数目为 stacks）的球体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireSphere( double radius, GLint slices, GLint stacks );
// 绘制一个（半径为 radius，围绕z轴分割的数目为 slices，沿着z轴分割的数目为 stacks）的球体（实体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidSphere( double radius, GLint slices, GLint stacks );
// 绘制一个（底部半径为 base，高度为 height，围绕z轴分割的数目为 slices，沿着z轴分割的数目为 stacks）的锥体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireCone( double base, double height, GLint slices, GLint stacks );
// 绘制一个（底部半径为 base，高度为 height，围绕z轴分割的数目为 slices，沿着z轴分割的数目为 stacks）的锥体（实体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidCone( double base, double height, GLint slices, GLint stacks );
// 绘制一个（内径为 innerRadius，外径为 outerRadius，围绕z轴分割的数目为 slices，沿着z轴分割的数目为 stacks）的圆环体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireTorus( double innerRadius, double outerRadius, GLint sides, GLint rings );
// 绘制一个（内径为 innerRadius，外径为 outerRadius，围绕z轴分割的数目为 slices，沿着z轴分割的数目为 stacks）的圆环体（实体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidTorus( double innerRadius, double outerRadius, GLint sides, GLint rings );
// 绘制一个正十二面体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireDodecahedron( void );
// 绘制一个正十二面体（固体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidDodecahedron( void );
// 绘制一个正八面体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireOctahedron( void );
// 绘制一个正八面体（固体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidOctahedron( void );
// 绘制一个正四面体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireTetrahedron( void );
// 绘制一个正四面体（固体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidTetrahedron( void );
// 绘制一个正二十面体（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireIcosahedron( void );
// 绘制一个正二十面体（固体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidIcosahedron( void );
// 绘制一个 茶壶（线体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutWireTeapot( double size );
// 绘制一个 茶壶（固体）
FGAPI void FGAPIENTRY glutSolidTeapot( double size );
## 二、源代码（核心部分）
本项目Github地址：[https://github.com/gdut-yy/MyMiniEngine](https://github.com/gdut-yy/MyMiniEngine)
void draw_scene() {
//draw_obj_model();
//draw_xmas_tree();
//draw_helicopter();
draw_profile_photo();
}
----
void draw_profile_photo(){
print_axis();
print_head(); // 绘制头部
print_body(); // 绘制身体
print_foot(); // 绘制下身
}
----
void print_axis() {
// 绘制白色坐标轴
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
glBegin(GL_LINES);
glVertex3f(-9.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(9.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, -9.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 9.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 0.0f, -9.0f);
glVertex3f(0.0f, 0.0f, 9.0f);
glEnd();
}
void print_head() {
// 绘制头部
glPushMatrix();
glTranslated(0.0f, 0.3f, 0.0f);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f); // 黄色
glutSolidSphere(0.3f, 15, 15);
glPopMatrix();
// 绘制左眼
glPushMatrix();
glTranslated(-0.12f, 0.3f, 0.25f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); // 黑色
glutSolidSphere(0.03f, 10, 10);
glPopMatrix();
// 绘制右眼
glPushMatrix();
glTranslated(0.12f, 0.3f, 0.25f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); // 黑色
glutSolidSphere(0.03f, 10, 10);
glPopMatrix();
// 绘制嘴部
glPushMatrix();
glTranslated(0.0f, 0.15f, 0.25f);
glScaled(0.15f, 0.02f, 0.02f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); // 黑色
glutSolidCube(1.0f);
glPopMatrix();
// 绘制帽子
glPushMatrix();
glTranslated(0.0f, 0.40f, 0.0f);
glRotatef(-90, 1, 0, 0);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // 白色
glutSolidCone(0.5f, 0.3f, 15, 3);
glPopMatrix();
}
void print_body() {
GLfloat up_x = 0.3; // 身体顶面 x轴 正负偏离值
GLfloat up_y = 0.0; // 身体顶面 y轴 正负偏离值
GLfloat up_z = 0.1; // 身体顶面 z轴 正负偏离值
GLfloat down_x = 0.4; // 身体底面 x轴 正负偏离值
GLfloat down_y = 0.7; // 身体底面 y轴 正负偏离值
GLfloat down_z = 0.2; // 身体底面 z轴 正负偏离值
glBegin(GL_QUADS); // 绘制正方形
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 红色
// 身体顶面
glVertex3f(up_x, up_y, -up_z); // 右上
glVertex3f(-up_x, up_y, -up_z); // 左上
glVertex3f(-up_x, up_y, up_z); // 左下
glVertex3f(up_x, up_y, up_z); // 右下
glVertex3f(up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(up_x, up_y, -up_z);
// 身体左面
glVertex3f(-up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, up_z);
// 身体右面
glVertex3f(up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(up_x, up_y, -up_z);
// 身体正面
glVertex3f(up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, up_z);
glVertex3f(up_x, up_y, up_z);
// 身体背面
glVertex3f(-up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(up_x, up_y, -up_z);
glVertex3f(-up_x, up_y, -up_z);
// 身体底面
glVertex3f(down_x, -down_y, -down_z); //右上
glVertex3f(-down_x, -down_y, -down_z); //左上
glVertex3f(-down_x, -down_y, down_z); //左下
glVertex3f(down_x, -down_y, down_z); //右下
glVertex3f(down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, down_z);
glVertex3f(-down_x, -down_y, -down_z);
glVertex3f(down_x, -down_y, -down_z);
glEnd();
// 绘制左手臂
glPushMatrix();
glTranslated(-0.4f, -0.15f, 0.15f);
glRotatef(70, 1, 0, 0);
glScaled(0.15f, 0.3f, 0.15f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 红色
glutSolidSphere(1.0f, 15, 15);
glPopMatrix();
// 绘制左手掌
glPushMatrix();
glTranslated(-0.4f, -0.05f, 0.4f);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f); // 黄色
glutSolidSphere(0.1f, 15, 15);
glPopMatrix();
// 绘制茶壶
glPushMatrix();
glTranslated(-0.4f, 0.1f, 0.4f);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // 白色
glutWireTeapot(0.1f);
glPopMatrix();
// 绘制右手臂
glPushMatrix();
glTranslated(0.40f, -0.3f, 0.0f);
glRotatef(15, 0, 0, 1);
glScaled(0.15f, 0.3f, 0.15f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 红色
glutSolidSphere(1.0f, 15, 15);
glPopMatrix();
// 绘制右手掌
glPushMatrix();
glTranslated(0.5f, -0.6f, 0.0f);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f); // 黄色
glutSolidSphere(0.1f, 15, 15);
glPopMatrix();
}
void print_foot() {
// 绘制腿部
glPushMatrix();
glTranslated(0.0f, -0.75f, 0.0f);
glScaled(0.8f, 0.1f, 0.4f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); // 蓝色
glutSolidCube(1.0f);
glPopMatrix();
// 绘制左腿
glPushMatrix();
glTranslated(-0.2f, -1.0f, 0.0f);
glScaled(0.36f, 0.5f, 0.36f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); // 蓝色
glutSolidCube(1.0f);
glPopMatrix();
// 绘制右腿
glPushMatrix();
glTranslated(0.2f, -1.0f, 0.0f);
glScaled(0.36f, 0.5f, 0.36f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); // 蓝色
glutSolidCube(1.0f);
glPopMatrix();
}
## 三、运行截图
项目通过参照本人微信头像，使用 freeglut api 编程绘制出 3D 图像。
## 四、结论&心得
因为学期尾声，考试月等时间原因，本模型从 学习例程、绘制草图 到 最后的编码实现 仅经历了一个下午的时间。由于开发过程比较仓促，还有很多的细节部分需要后续去调整，如灯光投射、动态展示等；还有 半球，圆柱体 的绘制方面，因为 freeglut 并没有 直接提供相关 api，实现起来还是需要想一下办法。
此次课设，本人直接使用 freeglut 的 api 进行绘图，感觉是非常面向过程的，每一个点的坐标都要自己建立坐标系去计算，然后根据实际效果进行调整等。没想到就这样一个简单的模型都要写到上百行代码。后续有时间会学习一下 用于生产环境的建模工具，如 3DS MAX，MAYA 等，以及 计算机图形学的相关知识。
最后，值得一提的是，老师是个好老师。从他的 Qt GUI开发、Android入门、到这次的 三维游戏编程入门 课程，作为一个计算机学院的学生，在他的课堂上也学到了很多 实用的知识，开拓了视野。虽然由于选修的课时原因，老师并没有讲得太深入，但也很好地为我们指了一条路，去自学。谢谢~
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