openGL学习笔记4（动画）

下面是通过看  《OpenGL入门教程》得来的~~~版权还是作者的啊，只是找不到来源了，我

OpenGL动画和传统意义上的动画相似，都是把画面一幅一幅的呈现在观众面前。一旦画面变换的速度快了，观众就会认为画面是连续的。
双缓冲技术是一种在计算机图形中普遍采用的技术，绝大多数OpenGL实现都支持双缓冲技术。
通常都是利用CPU空闲的时候绘制动画，但也可以有其它的选择。

  双缓冲技术
在计算机上的动画与实际的动画有些不同：实际的动画都是先画好了，播放的时候直接拿出来显示就行。

计算机动画则是画一张，就拿出来一张，再画下一张，再拿出来。

如果所需要绘制的图形很简单，那么这样也没什么问题。但一旦图形比较复杂，绘制需要的时间较长，问题就会变得突出。

让我们把计算机想象成一个画图比较快的人，假如他直接在屏幕上画图，而图形比较复杂，则有可能在他只画了某幅图的一半的时候就被观众看到。而后面虽然他把画补全了，但观众的眼睛却又没有反应过来，还停留在原来那个残缺的画面上。也就是说，有时候观众看到完整的图象，有时却又只看到残缺的图象，这样就造成了屏幕的闪烁。

如何解决这一问题呢？我们设想有两块画板，画图的人在旁边画，画好以后把他手里的画板与挂在屏幕上的画板相交换。这样以来，观众就不会看到残缺的画了。

这一技术被应用到计算机图形中，称为双缓冲技术。即：在存储器（很有可能是显存）中开辟两块区域，一块作为发送到显示器的数据，一块作为绘画的区域，在适当的时候交换它们。由于交换两块内存区域实际上只需要交换两个指针，这一方法效率非常高，所以被广泛的采用。

注意：虽然绝大多数平台都支持双缓冲技术，但这一技术并不是OpenGL标准中的内容。OpenGL为了保证更好的可移植性，允许在实现时不使用双缓冲技术。当然，我们常用的PC都是支持双缓冲技术的。

要启动双缓冲功能，最简单的办法就是使用GLUT工具包。我们以前在main函数里面写：

glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);

其中GLUT_SINGLE表示单缓冲，如果改成GLUT_DOUBLE就是双缓冲了。

当然还有需要更改的地方——每次绘制完成时，我们需要交换两个缓冲区，把绘制好的信息用于屏幕显示（否则无论怎么绘制，还是什么都看不到）。如果使用GLUT工具包，也可以很轻松的完成这一工作，只要在绘制完成时简单的调用glutSwapBuffers函数就可以了。

glMatrixMode

这个函数其实就是对接下来要做什么进行一下声明，也就是在要做下一步之前告诉计算机我要对“什么”进行操作了，这个“什么”在glMatrixMode的“()”里的选项(参数)有，GL_PROJECTION，GL_MODELVIEW和GL_TEXTURE；

如果参数是GL_PROJECTION，这个是投影的意思，就是要对投影相关进行操作，也就是把物体投影到一个平面上，就像我们照相一样，把3维物体投到2维的平面上。这样，接下来的语句可以是跟透视相关的函数，比如 glFrustum() 或 gluPerspective()；

如果参数是GL_MODELVIEW，这个是对模型视景的操作，接下来的语句描绘一个以模型为基础的适应，这样来设置参数，接下来用到的就是像 gluLookAt() 这样的函数；

若是GL_TEXTURE，就是对纹理相关进行操作；

OpenGL里面的操作，很多是基于对矩阵的操作的，比如位移，旋转，缩放。

所以，这里其实说的规范一点就是glMatrixMode是用来指定哪一个矩阵是当前矩阵，而它的参数代表要操作的目标，GL_PROJECTION是对投影矩阵操作，GL_MODELVIEW是对模型视景矩阵操作，GL_TEXTURE是对纹理矩阵进行随后的操作。

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下面这个函数的解释来自：http://www.cppblog.com/COOOOOOOOL/archive/2009/12/28/104255.html   解释的真很好哇~~哈哈

gluPerspective(GLdouble fovy,GLdouble aspect,GLdouble zNear,GLdouble zFar)
设置透视投影矩阵
首先得设置gluPerspective,来看看它的参数都表示什么意思
fovy,这个最难理解,我的理解是,眼睛睁开的角度,即,视角的大小,如果设置为0,相当你闭上眼睛了,所以什么也看不到,如果为180,那么可以认为你的视界很广阔,
aspect,这个好理解,就是实际窗口的纵横比,即x/y
zNear,这个呢,表示你近处,的裁面,
zFar表示远处的裁面,

如果还没有理解就继续看,
我们知道,远处的东西看起来要小一些,近处的东西看起来会大一些,这就是透视原理
如下图所示

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下面这个函数 来自 百度百科：http://baike.baidu.com/view/2341537.htm

　视点转换

　　函数原型：

　　void gluLookAt(GLdouble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdouble centerx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdouble upy,GLdouble upz);

参数：

　gluLookAt()共有九个参数，分别是眼睛的位置，眼睛朝向的位置，以及相片朝上的方向。

　　该 函数定义了视点 矩阵，并用该矩阵乘以当前矩阵。eyex、eyey、eyez定义了视点的位置；centerx、centery和centerz变量指定了参考点的位置，该点通常为相机所瞄准的场景中心轴线上的点；upx、upy、upz变量指定了向上向量的方向。

说明：

　通常，视点转换操作在模型转换操作之后发出，以便模型转换先对物体发生作用。场景中物体的顶点经过模型转换之后移动到所希望的位置，然后再对场景进行视点定位等操作。模型转换和视点转换共同构成模型视景矩阵。

　　这个函数是对模型矩阵进行变换（GL_MODELVIEW），而gluPerspective函数是对投影矩阵进行变换（GL_PROJECTION），这一点一定要搞清楚。

　　你可以用gluPerspective函数设置近平面、远平面

介绍了垂直同步的相关知识。

介绍了一种简单的计算帧速（FPS）的方法。
最后，我们列出了一份完整的天体动画程序清单。

code：

#include <GL/glut.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

// 太阳、地球和月亮
// 假设每个月都是12天
// 一年12个月，共是360天
static int day = 100; // day的变化：从0到359

double CalFrequency()
{
	static int count;
	static double save;
	static clock_t last, current;
	double timegap;

	++count;
	if( count <= 50 )
		return save;
	count = 0;
	last = current;
	current = clock();
	timegap = (current-last)/(double)CLK_TCK;
	save = 50.0/timegap;
	return save;
}

void myDisplay(void)
{
	double FPS = CalFrequency();
	printf("FPS = %f\n", FPS);

	glEnable(GL_DEPTH_TEST);
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

	glMatrixMode(GL_PROJECTION); //对投影矩阵操作
	glLoadIdentity(); //把坐标移动到中心位置
	gluPerspective(75, 1, 1, 400000000); //设置透视投影矩阵
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //对模型视景矩阵操作
	glLoadIdentity(); //将当前的用户坐标系的原点移到了屏幕中心：类似于一个复位操作
	gluLookAt(0, -200000000, 200000000, 0, 0, 0, 0, 0, 1); //　视点转换

	// 绘制红色的“太阳”
	glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
	glutSolidSphere(69600000, 20, 20);
	// 绘制蓝色的“地球”
	glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
	glRotatef(day/360.0*360.0, 0.0f, 0.0f, -1.0f);
	glTranslatef(150000000, 0.0f, 0.0f);
	glutSolidSphere(15945000, 20, 20);
	// 绘制黄色的“月亮”
	glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
	glRotatef(day/30.0*360.0 - day/360.0*360.0, 0.0f, 0.0f, -1.0f);
	glTranslatef(38000000, 0.0f, 0.0f);
	glutSolidSphere(4345000, 20, 20);

	glFlush();
	glutSwapBuffers(); //交换两个缓冲区
} 

/* 新的函数，在空闲时调用，作用是把日期往后移动一天并重新绘制，达到动画效果 */
void myIdle(void)
{
	++day;
	if( day >= 360 )
		day = 0;
	myDisplay();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE);
	glutInitWindowPosition(100, 100);
	glutInitWindowSize(400, 400);
	glutCreateWindow("太阳，地球和月亮");
	glutDisplayFunc(&myDisplay);
	glutIdleFunc(&myIdle);
	glutMainLoop();
	return 0;
}

result：

di

地球围绕太阳转。月球围绕地球和太阳转。