用OpenGL实现动态的立体时钟-白红宇

用OpenGL实现动态的立体时钟

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发布时间：2019-06-06

本文共 9405 字，大约阅读时间需要 31 分钟。

（在学期末做的图形学课程设计，特将学习心得整理如下）

一、设计思路

1，设计一个平面的时钟；

按照 钟面——>中心点——>刻度——>时针——>分针——>秒针 的顺序绘制。

2，利用纹理贴图的知识使平面时钟变成立体的时钟；

3，设置键盘交互；

4，测试，修改，整理代码。

二、部分代码设计

1，键盘交互

void keyboard(unsigned char key, int x, int y){    switch (key)    {    case 'x':    //当按下键盘上d时，以沿X轴旋转为主        xrot += 6.0f;   //设置旋转增量        glutPostRedisplay();   //重绘函数        break;    case 'y':        yrot += 6.0f;        glutPostRedisplay();        break;    case 'z':        zrot += 6.0f;        glutPostRedisplay();        break;    default:        break;    }}

2，时针绘制（秒针、分针类似）

float Myhour(struct tm *ptr){    if (0 < ptr->tm_hour&&ptr->tm_hour < 12)    {        return((Pi / 2) - ((float)ptr->tm_hour + Mymin(ptr) / 60.0) / 12.0 * 2 * Pi);    }    else{        return((Pi / 2) - ((ptr->tm_hour - 12.0 + Mymin(ptr) / 60.0) / 12) * 2 * Pi);    }}    glLineWidth(5.0f);  //设置线的宽度    glColor4f(1.0, 0.0, 1.0, 0.5);  //洋红色    glBegin(GL_LINES);  //画线函数    glRotatef((angle / 3600.0), 0.0, 0.0, 1.0);    glVertex2f(0.0, 0.0);    glVertex2f(cos(Myhour(ptr))*R*0.55, sin(Myhour(ptr))*R*0.55);    glEnd();

3，纹理贴图

请参照这篇文章：

三、完整代码如下

#include "stdafx.h"#include
     
      #include
      
       #include
       
        #include
        
         #include
         
          #include
          
           #include
           
            #pragma comment(lib, "glut32.lib")#pragma comment(lib, "glaux.lib")GLfloat xrot = 0; // X 旋转量GLfloat yrot = 0; // Y 旋转量GLfloat zrot = 0; // Z 旋转量GLuint texture[1]; // 存储一个纹理---数组const GLfloat Pi = 3.1415926536;const GLfloat R = 0.8f;const int n = 200;static GLfloat angle = 2 * Pi;//载入位图图象到内存AUX_RGBImageRec *LoadBMP(CHAR *Filename){ FILE *File = NULL; // 文件句柄 if (!Filename) // 确保文件名已提供 { return NULL; // 如果没提供，返回 NULL } File = fopen(Filename, "r"); // 尝试打开文件 if (File) // 判断文件是否存在 { fclose(File); // 关闭句柄 return auxDIBImageLoadA(Filename); // 载入位图并返回指针 } return NULL; // 如果载入失败，返回 NULL}//载入位图并转换成纹理//参数：纹理指针、bmp文件名、用户指定的纹理编号int LoadGLTextures(GLuint *texture, char *bmp_file_name, int texture_id){ int Status = FALSE; // 状态指示器 // 创建纹理的存储空间 AUX_RGBImageRec *TextureImage[1]; memset(TextureImage, 0, sizeof(void *) * 1); // 将指针设为 NULL // 载入位图，检查有无错误，如果位图没找到则退出 if (TextureImage[0] = LoadBMP(bmp_file_name)) { Status = TRUE; // 将 Status 设为 TRUE //生成(generate)纹理 glGenTextures(texture_id, texture); //&texture[0]); //绑定2D纹理对象 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, *texture); //texture[0]); //关联图像数据与纹理对象 glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3, TextureImage[0]->sizeX, TextureImage[0]->sizeY, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, TextureImage[0]->data); //图形绘制时所使用的滤波器参数 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); // 线形滤波 glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); // 线形滤波 } //释放图像的内存，因为已经生成纹理了，没用了 if (TextureImage[0]) // 纹理是否存在 { if (TextureImage[0]->data) // 纹理图像是否存在 { free(TextureImage[0]->data); // 释放纹理图像占用的内存 } free(TextureImage[0]); // 释放图像结构 } else printf("纹理不存在"); return Status; // 返回 Status}void DrawCube(void) // 从这里开始进行所有的绘制{ glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 清除屏幕和深度缓存 glLoadIdentity(); // 重置当前的模型观察矩阵 glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f); // 移入屏幕 5 个单位 glRotatef(xrot, 1.0f, 0.0f, 0.0f); // 绕X轴旋转 glRotatef(yrot, 0.0f, 1.0f, 0.0f); // 绕Y轴旋转 glRotatef(zrot, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // 绕Z轴旋转 glColor4f(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]); // 选择纹理 glBegin(GL_QUADS); // 前面 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的左下 glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的右下 glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的右上 glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的左上 // 后面 glEnd(); glColor4f(1.0, 1.0, 0.0, 1.0); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[1]); glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的右下 glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的右上 glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的左上 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的左下 // 顶面 glEnd(); glColor4f(1.0, 1.0, 0.0, 1.0); glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的左上 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的左下 glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的右下 glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的右上 // 底面 glEnd(); glColor4f(1.0, 1.0, 0.0, 1.0); glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的右上 glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的左上 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的左下 glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的右下 // 右面 glEnd(); glColor4f(1.0, 1.0, 0.0, 1.0); glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的右下 glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的右上 glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的左上 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的左下 // 左面 glEnd(); glColor4f(1.0, 1.0, 0.0, 1.0); glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的左下 glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的右下 glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // 纹理和四边形的右上 glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // 纹理和四边形的左上 glEnd(); glFlush(); //glutSwapBuffers();}float Mysecond(struct tm *ptr){ return((Pi / 2) - (((float)ptr->tm_sec) / 60) * 2 * Pi);}float Mymin(struct tm *ptr){ return((Pi / 2) - ((ptr->tm_min + (Mysecond(ptr) / 60)) / 60) * 2 * Pi);}float Myhour(struct tm *ptr){ if (0 < ptr->tm_hour&&ptr->tm_hour < 12) { return((Pi / 2) - ((float)ptr->tm_hour + Mymin(ptr) / 60.0) / 12.0 * 2 * Pi); } else{ return((Pi / 2) - ((ptr->tm_hour - 12.0 + Mymin(ptr) / 60.0) / 12) * 2 * Pi); }}void myDisplay(void){ struct tm *ptr; //获取系统时间 time_t it; it = time(NULL); ptr = localtime(&it); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //清除颜色 glLoadIdentity(); glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f); DrawCube();//钟盘 glEnable(GL_POINT_SMOOTH); glEnable(GL_LINE_SMOOTH); glHint(GL_POINT_SMOOTH_HINT, GL_NICEST); glHint(GL_LINE_SMOOTH_HINT, GL_NICEST); glEnable(GL_BLEND); glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA); glPushMatrix(); glTranslatef(0, -0.0, 1.0); glColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 0.5); //洋红色 glBegin(GL_POLYGON); for (int i = 0; i < n; i++){ glVertex2f(R*cos(2 * Pi / n*i), R*sin(2 * Pi / n*i)); } glEnd(); //刻度 glColor4f(1.0, 1.0, 1.0, 0.5); //白色 glBegin(GL_POINTS); glPointSize(5.0f); for (int j = 0; j < 12; j++) { glVertex2f(0.75*cos(2 * Pi / 12 * j), 0.75*sin(2 * Pi / 12 * j)); } glEnd(); //表盘上的中心点 glPointSize(5.0f); glColor4f(0.0, 0.0, 0.0, 0.2); glBegin(GL_POINTS); glVertex2f(0.0, 0.0); glEnd(); //时针 glLineWidth(5.0f); //设置线的宽度 glColor4f(1.0, 0.0, 1.0, 0.5); //洋红色 glBegin(GL_LINES); //画线函数 glRotatef((angle / 3600.0), 0.0, 0.0, 1.0); glVertex2f(0.0, 0.0); glVertex2f(cos(Myhour(ptr))*R*0.55, sin(Myhour(ptr))*R*0.55); glEnd(); //分针 glLineWidth(5.0f); glColor4f(0.0, 1.0, 0.0, 0.5); //绿色 glBegin(GL_LINES); glRotatef((angle / 60.0), 0.0, 0.0, 1.0); glVertex2f(0.0, 0.0); glVertex2f(cos(Mymin(ptr))*R*0.65, sin(Mymin(ptr))*R*0.65); glEnd(); //秒针 glLineWidth(3.0f); glColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 0.5); //蓝色 glBegin(GL_LINES); glRotatef(angle, 0.0, 0.0, 1.0); glVertex2f(0.0, 0.0); glVertex2f(cos(Mysecond(ptr))*R*0.85, sin(Mysecond(ptr))*R*0.85); glEnd(); glPopMatrix(); glutSwapBuffers();// glFlush(); //保证前面的OpenGL命令立即执行，而不是让它们在缓冲区中等待}void init(void){ glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); //清理颜色，为白色，（也可认为是背景颜色） glCullFace(GL_BACK); //背面裁剪(背面不可见) glEnable(GL_CULL_FACE); //启用裁剪 glEnable(GL_TEXTURE_2D); LoadGLTextures(&texture[0], "clock3.bmp", 1); //载入纹理贴图 LoadGLTextures(&texture[1], "clock3.bmp", 2);}//当窗口大小改变时，会调用这个函数void reshape(GLsizei w, GLsizei h){ //这里小说明一下：矩阵模式是不同的，他们各自有一个矩阵。投影相关 //只能用投影矩阵。 glViewport(0, 0, w, h); //设置视口 glMatrixMode(GL_PROJECTION); //设置矩阵模式为投影变换矩阵， glLoadIdentity(); //变为单位矩阵 gluPerspective(60, (GLfloat)w / h, 0, 1000); //设置投影矩阵 glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //设置矩阵模式为视图矩阵(模型) glLoadIdentity(); //变为单位矩阵}//键盘输入事件函数void keyboard(unsigned char key, int x, int y){ switch (key) { case 'x': //当按下键盘上d时，以沿X轴旋转为主 xrot += 6.0f; //设置旋转增量 glutPostRedisplay(); //重绘函数 break; case 'y': yrot += 6.0f; glutPostRedisplay(); break; case 'z': zrot += 6.0f; glutPostRedisplay(); break; default: break; }}void myIdle(void){ angle -= ((2 * Pi) / 60); Sleep(1000); if (angle < 0.0f){ angle = 2 * Pi; } myDisplay();}int main(int argc, char *argv[]){ glutInit(&argc, argv); //对GLUT进行初始化 // glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE); //设置显示方式 glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);//设置双缓存 //GLUT_RGB表示使用RGB颜色，GLUT_SINGLE表示使用单缓冲 glutInitWindowPosition(200, 200); //设置窗口在屏幕中的位置 glutInitWindowSize(500, 500); //设置窗口的大小 glutCreateWindow("OpenGL时钟"); //设置窗口的标题 init(); //初始化资源,这里一定要在创建窗口以后，不然会无效。 LoadGLTextures(&texture[0], "clock3.bmp", 1); LoadGLTextures(&texture[1], "clock3.bmp", 2); glutDisplayFunc(&myDisplay); //调用画图函数 glutIdleFunc(&myIdle); glutReshapeFunc(reshape); //绘制图形时的回调 glutKeyboardFunc(keyboard); glutMainLoop(); //进行一个消息循环。显示窗口，并等待窗口关闭后才会返回 return 0;}

平面效果：

动态效果：

四、总结

此次设计主要用了纹理贴图和二维绘图的知识。

我还记得最开始设计时钟时，背景图是黑色的，而且图片也是随便贴了一张上去，给指导老师看过了后，他评价道：“你能否让我看起来你像是做了个时钟？比如把背景颜色调一调，纹理换一换。”

我恍然大悟。是啊！做课程设计本来也是一件艺术品，要用心设计，才能让有兴趣的人愿意为此驻足欣赏。

转载于:https://www.cnblogs.com/OctoptusLian/p/7367641.html

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