自己是這方面的小白,希望大神可以對有問題以及可以優化的地方提出來。也歡迎指出不足和吐槽。希望幫到小白。
opengl 太陽、地球、月亮 酷炫執行個體(一):
https://blog.csdn.net/qq_40515692/article/details/100778870
opengl 太陽、地球、月亮 酷炫執行個體(二):
https://blog.csdn.net/qq_40515692/article/details/100802534
自己參考得比較多的網站是這個:
http://www.cppblog.com/doing5552/archive/2009/01/08/71532.html
以及:
https://blog.csdn.net/xie_zi/article/details/1911406
所有代碼都可以去github免費下載下傳:
https://github.com/Iamttp/OpenGLTest
好先上這一節的效果圖。這一節是上一節的繼續,在上一節的代碼基礎上添加了粒子系統。
是不是有點震撼呢?我也可以嗎?答案是肯定的。而且下面介紹的這個粒子系統通用性較好,很容易修改,弄出屬于自己的特效。
現在直接給出主函數代碼,可以看到和上一節的代碼幾乎沒有差別,就隻是引入了頭檔案,定義了Waterfall w;,然後在flag為1時調用了w.Update();,在myDisplay裡面持續渲染(調用了函數w.Render();)
#include <gl/glut.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <cmath>
#include "Waterfall.h"
static float angle = 0.0, ratio; // angle繞y軸的旋轉角,ratio視窗高寬比
static float x = 0.0f, y = 0.0f, z = 3.0f; //相機位置
static float lx = 0.0f, ly = 0.0f, lz = -1.0f; //視線方向,初始設為沿着Z軸負方向
static int my_angle = 0; // 表示旋轉的角度
Waterfall w;
int flag = 0;
/**
* 定義觀察方式
*/
void changeSize(int w, int h) {
//除以0的情況
if (h == 0) h = 1;
ratio = 1.0f * w / h;
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
//設定視口為整個視窗大小
glViewport(0, 0, w, h);
//設定可視空間
gluPerspective(45, ratio, 1, 1000);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
gluLookAt(x, y, z, x + lx, y + ly, z + lz, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
/**
* 視野漫遊函數
*/
void orientMe(float ang) {
lx = sin(ang);
lz = -cos(ang);
glLoadIdentity();
gluLookAt(x, y, z, x + lx, y + ly, z + lz, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
void moveMeFlat(int direction) {
x = x + direction * (lx) * 0.1;
z = z + direction * (lz) * 0.1;
glLoadIdentity();
gluLookAt(x, y, z, x + lx, y + ly, z + lz, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
/**
* 加入按鍵控制
*/
void processSpecialKeys(int key, int x, int y) {
switch (key) {
case GLUT_KEY_F1:
flag = 1;
break;
case GLUT_KEY_LEFT:
angle -= 0.01f;
orientMe(angle);
break;
case GLUT_KEY_RIGHT:
angle += 0.01f;
orientMe(angle);
break;
case GLUT_KEY_UP:
moveMeFlat(1);
break;
case GLUT_KEY_DOWN:
moveMeFlat(-1);
break;
}
}
void myDisplay(void) {
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// 太陽
glPushMatrix();
glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
glutSolidSphere(0.15, 200, 200);
glPopMatrix();
// 地球
glPushMatrix();
glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
glRotated(my_angle, 1.0, 1.0, 1.0); //公轉
glTranslatef(0.5, 0.5, -0.5); //平移
glutSolidSphere(0.1, 200, 200);
glPopMatrix();
// 月亮
glPushMatrix();
glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
glRotated(my_angle, 1.0, 1.0, 1.0); //然後移動到地球旁邊旋轉
glTranslatef(0.5, 0.5, -0.5); //平移
glRotated(my_angle, 1.0, 1.0, 1.0); //先假設原點為地球旋轉
glTranslatef(-0.15, -0.15, 0.15); //平移
glutSolidSphere(0.05, 200, 200); //繪制月亮
glPopMatrix();
if (flag == 1) {
flag = 0;
w.Update();
}
glPushMatrix();
w.Render();
glPopMatrix();
glutSwapBuffers();
}
/**
* 計時增加角度
*/
void myIdle(void) {
static int mm = 0;
mm++;
if (mm % 300000 == 0) {
++my_angle;
if (my_angle >= 360) my_angle = 0;
myDisplay();
}
}
int main(int argc, char* argv[]) {
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA);
glutInitWindowPosition(100, 100);
glutInitWindowSize(1000, 1000);
glutCreateWindow("太陽,地球和月亮"); // 改了視窗标題
glutDisplayFunc(&myDisplay);
glutIdleFunc(&myIdle); // 表示在CPU空閑的時間調用某一函數
glutSpecialFunc(&processSpecialKeys); // 按鍵
glutReshapeFunc(&changeSize);
// 在OpenGL中,預設是沒有開啟深層檢測的,後繪制的物體覆寫先繪制的物體。
// GL_DEPTH_TEST 用來開啟更新深度緩沖區的功能
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glutMainLoop();
return 0;
}
那麼這個Waterfall怎麼實作的呢?
第一步,我們需要定義一個結構體,這個結構體描述了每個粒子的屬性,比如:這個粒子的生命(還可以存在多久)、這個粒子的RGB值,這個粒子的位置,這個粒子的速度等等。
typedef struct {
float life; // last time
float r, g, b; // color
float x, y, z; // the position
float xi, yi, zi; // what direction to move
} WaterfallParticle;
第二步,考慮類提供給外界的接口,實作自然是定義時調用的構造函數了,定義一些我們全局(相對于上面提到的個體的參數)可能要用到的參數,比如有多少粒子、每個粒子存在時間等等。
然後是Update函數,它主要是初始化建立一些粒子(一般就建立mParticleNumber個)。
然後是Render函數負責渲染粒子,RenderParticle函數負責渲染單個粒子。
那每個粒子存在哪裡呢?我們這裡就使用C++ STL裡面的list來作為存儲粒子的容器。那為什麼不用數組呢?因為粒子數目沒有固定。那為什麼不用vector?這個比list常用多了,但是因為我們會有大量的删除插入操作,是以使用list,具體原因如下:
vector與數組類似,擁有一段連續的記憶體空間,并且起始位址不變。便于随機通路,時間複雜度為O(1),但因為記憶體空間是連續的,是以在進入插入和删除操作時,會造成記憶體塊的拷貝,時間複雜度為O(n)。
list底層是由雙向連結清單實作的,是以記憶體空間不是連續的。根據連結清單的實作原理,List查詢效率較低,時間複雜度為O(n),但插入和删除效率較高。隻需要在插入的地方更改指針的指向即可,不用移動資料。
#define DEFAULT_PARTICLE_NUMBER 5000
#define DEFAULT_PARTICLE_LIFESPAN 30
class Waterfall {
public:
Waterfall(GLuint particleNumber = DEFAULT_PARTICLE_NUMBER,
GLuint particleLifespan = DEFAULT_PARTICLE_LIFESPAN)
: mParticleNumber(particleNumber),
mParticleLifespan(particleLifespan) {}
void Update();
//渲染,普通的渲染函數就是渲染每一粒存在的粒子
virtual void Render();
int getSize() { return ls.size(); }
private:
GLuint mParticleNumber;
GLuint mParticleLifespan;
std::list<WaterfallParticle> ls;
void RenderParticle(const WaterfallParticle& p);
};
第三步,就是實作這些函數了,我們首先實作Update吧,這裡初始化mParticleNumber個粒子,顔色、速度、生命值很簡單直接指派為随機數就可以了,初始位置怎麼指派呢?三維中的圓可以自行百度它的方程,我這裡已經計算好了,效果如文章開頭(數學渣表示不敢确定正不正确 / w \)。當然也可以直接二維的圓,使用注釋的代碼。
void Waterfall::Update() {
//新粒子的建立
WaterfallParticle particle;
int newParticleNumber = mParticleNumber;
for (int i = 0; i < newParticleNumber; ++i) {
auto rate = randFloat(-0, 1);
double sqrt2 = sqrt(2);
double sqrt6 = sqrt(6);
particle.x = cos(2 * PI * rate) / sqrt2 + sin(2 * PI * rate) / sqrt6;
particle.y = -1.0 * cos(2 * PI * rate) / sqrt2 + sin(2 * PI * rate) / sqrt6;
particle.z = -2.0 * sin(2 * PI * rate) / sqrt6;
//
/*
particle.x = cos(2 * PI * rate) * 1;
particle.y = sin(2 * PI * rate) * 1;
particle.z = 0;
*/
//
particle.r = randFloat(0, 1);
particle.g = randFloat(0, 1);
particle.b = randFloat(0, 1);
particle.xi = randFloat(-0.1f, 0.1f);
particle.yi = randFloat(-0.1f, 0.1f);
particle.zi = randFloat(-0.1f, 0.1f);
particle.life = mParticleLifespan;
ls.push_back(particle);
}
}
然後是Render,這個函數就是更新位置和及時清除life為0的粒子。然後就是對還活着的粒子進行單個渲染,用了一些C++11的寫法,可以自行百度喲。
void Waterfall::Render() {
auto p = ls.begin();
while (p != ls.end()) {
p->x += p->xi * 0.1;
p->y += p->yi * 0.1;
p->z += p->zi * 0.1;
p->life--;
if (p->life == 0) {
ls.erase(p++);
}
else {
p++;
}
}
glPointSize(2);//設定點的大小為2
glBegin(GL_POINTS);
for (auto& item : ls) RenderParticle(item);
glEnd();
}
最後就是單個粒子的渲染,這裡就非常簡單了。
void Waterfall::RenderParticle(const WaterfallParticle& p) {
glColor4f(p.r, p.g, p.b, p.life);
glVertex3f(p.x, p.y, p.z);
}
最後附上Waterfall.h的所有代碼,主函數代碼(運作後按F1出現粒子光環)已經在文章開頭給出了。
#ifndef WATERFALL_H
#define WATERFALL_H
#include <gl/glut.h>
#include <list>
const double PI = acos(-1.0);
typedef struct {
float life; // last time
float r, g, b; // color
float x, y, z; // the position
float xi, yi, zi; // what direction to move
} WaterfallParticle;
#define DEFAULT_PARTICLE_NUMBER 5000
#define DEFAULT_PARTICLE_LIFESPAN 30
float randFloat01() { return 1.0 * rand() / RAND_MAX; }
float randFloat(float from, float to) {
return from + (to - from) * randFloat01();
}
int randInt(int from, int to) { return from + rand() % (to - from); }
class Waterfall {
public:
Waterfall(GLuint particleNumber = DEFAULT_PARTICLE_NUMBER,
GLuint particleLifespan = DEFAULT_PARTICLE_LIFESPAN)
: mParticleNumber(particleNumber),
mParticleLifespan(particleLifespan) {}
void Update();
//渲染,普通的渲染函數就是渲染每一粒存在的粒子
virtual void Render();
int getSize() { return ls.size(); }
private:
GLuint mParticleNumber;
GLuint mParticleLifespan;
std::list<WaterfallParticle> ls;
void RenderParticle(const WaterfallParticle& p);
};
//粒子的狀态更新,可以盡情發揮自己的創意編寫代碼
void Waterfall::Render() {
auto p = ls.begin();
while (p != ls.end()) {
p->x += p->xi * 0.1;
p->y += p->yi * 0.1;
p->z += p->zi * 0.1;
p->life--;
if (p->life == 0) {
ls.erase(p++);
}
else {
p++;
}
}
glPointSize(2);//設定點的大小為10
glBegin(GL_POINTS);
for (auto& item : ls) RenderParticle(item);
glEnd();
}
void Waterfall::Update() {
//新粒子的建立
WaterfallParticle particle;
int newParticleNumber = mParticleNumber;
for (int i = 0; i < newParticleNumber; ++i) {
auto rate = randFloat(-0, 1);
double sqrt2 = sqrt(2);
double sqrt6 = sqrt(6);
particle.x = cos(2 * PI * rate) / sqrt2 + sin(2 * PI * rate) / sqrt6;
particle.y = -1.0 * cos(2 * PI * rate) / sqrt2 + sin(2 * PI * rate) / sqrt6;
particle.z = -2.0 * sin(2 * PI * rate) / sqrt6;
/*
particle.x = cos(2 * PI * rate) * 1;
particle.y = sin(2 * PI * rate) * 1;
particle.z = 0;
*/
particle.r = randFloat(0, 1);
particle.g = randFloat(0, 1);
particle.b = randFloat(0, 1);
particle.xi = randFloat(-0.1f, 0.1f);
particle.yi = randFloat(-0.1f, 0.1f);
particle.zi = randFloat(-0.1f, 0.1f);
particle.life = mParticleLifespan;
ls.push_back(particle);
}
}
void Waterfall::RenderParticle(const WaterfallParticle& p) {
glColor4f(p.r, p.g, p.b, p.life);
glVertex3f(p.x, p.y, p.z);
}
#endif
OpenGL專欄: https://blog.csdn.net/qq_40515692/article/details/103938499