2021年6月16日 星期三

電腦圖學week17

一.打光

程式碼:

#include <GL/glut.h>
void display(){
    glClearColor( 1,0,0,0);///設定背景顏色
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);///有這行才會畫背景
        glColor3f( 1,1,0 );
        glutSolidTeapot( 0.3 );
    glutSwapBuffers();
}
///打光陣列
const GLfloat light_ambient[]  = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
const GLfloat light_diffuse[]  = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_position[] = { 2.0f, 5.0f, -5.0f, 0.0f };

const GLfloat mat_ambient[]    = { 0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f };
const GLfloat mat_diffuse[]    = { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f };
const GLfloat mat_specular[]   = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat high_shininess[] = { 100.0f };
int main( int argc, char ** argv )
{
    glutInit( &argc, argv);
    glutInitWindowSize(300,300);///視窗大小
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutCreateWindow("week17 review");
   glutDisplayFunc(display);

    ///打光程式碼
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);///3D測試，製造出景深
    glDepthFunc(GL_LESS);
    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,   mat_ambient);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,   mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,  mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, high_shininess);
    glutMainLoop();

}



二.使用滑鼠移動關節

程式碼:

#include <GL/glut.h>
float angle=90;
float oldX=0;
void mouse(int button, int state, int x, int y){
    oldX = x;
}
void motion( int x, int y ){
    angle += x-oldX;
    oldX = x;
    glutPostRedisplay();
}
void display(){
    glClearColor( 1,0,0,0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glPushMatrix();
        glColor3f( 1,1,0 );
        glutSolidTeapot( 0.3 );///身體
        glPushMatrix();
            glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle, 0,0,1);///(2)轉動
            glTranslatef(-.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///左手臂
        glPopMatrix();
    glPopMatrix();
    glutSwapBuffers();
}
const GLfloat light_ambient[]  = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
const GLfloat light_diffuse[]  = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_position[] = { 2.0f, 5.0f, -5.0f, 0.0f };

const GLfloat mat_ambient[]    = { 0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f };
const GLfloat mat_diffuse[]    = { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f };
const GLfloat mat_specular[]   = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat high_shininess[] = { 100.0f };
int main( int argc, char ** argv )
{
    glutInit( &argc, argv);
    glutInitWindowSize(300,300);
    glutInitWindowPosition(700,200);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutCreateWindow("week17 review");

    ///使用滑鼠移動函式
    glutMouseFunc(mouse);
    glutMotionFunc(motion);
    glutDisplayFunc(display);

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LESS);

    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable(GL_LIGHTING);

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);

    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,   mat_ambient);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,   mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,  mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, high_shininess);

    glutMainLoop();
}



三.使用鍵盤上不同按鈕控制不同關節的轉動

程式碼:

#include <GL/glut.h>

float oldX=0;
float angle[20]={};///先都設成0
int angleID=0;///現在要動的關節是誰?
///將不同的關節進行分類
void keyboard(unsigned char key, int x, int y){
    if(key=='0') angleID=0;
    if(key=='1') angleID=1;
    if(key=='2') angleID=2;
    if(key=='3') angleID=3;
    if(key=='4') angleID=4;
    if(key=='5') angleID=5;
    if(key=='6') angleID=6;
}
void mouse(int button, int state, int x, int y){
    oldX = x;
}
void motion( int x, int y ){
    angle[angleID] += x-oldX;
    oldX = x;
    glutPostRedisplay();
}
void display(){
    glClearColor( 1,0,0,0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
   ///將多個關節都畫出來，並對位置進行調整
    glPushMatrix();
        glColor3f( 1,1,0 );
        glutSolidTeapot( 0.3 );///身體
        glPushMatrix();///左半邊
            glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle[0], 0,0,1);///(2)轉動
            glTranslatef(-.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///左手臂
            glPushMatrix();
                glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)把轉動中的手臂,掛到肩上
                glRotatef(angle[1], 0,0,1);///(2)轉動
                glTranslatef(-.3, 0, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
                glutSolidTeapot(0.3);///左手肘
            glPopMatrix();
        glPopMatrix();
        glPushMatrix();///右半邊
            glTranslatef(+.3, 0, 0);///(3)把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle[2], 0,0,1);///(2)轉動
            glTranslatef(+.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///右手臂
            glPushMatrix();
                glTranslatef(+.3, 0, 0);///(3)把轉動中的手臂,掛到肩上
                glRotatef(angle[3], 0,0,1);///(2)轉動
                glTranslatef(+.3, 0, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
                glutSolidTeapot(0.3);///右手肘
            glPopMatrix();
        glPopMatrix();
    glPopMatrix();
    glutSwapBuffers();
}
const GLfloat light_ambient[]  = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
const GLfloat light_diffuse[]  = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_position[] = { 2.0f, 5.0f, -5.0f, 0.0f };

const GLfloat mat_ambient[]    = { 0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f };
const GLfloat mat_diffuse[]    = { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f };
const GLfloat mat_specular[]   = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat high_shininess[] = { 100.0f };
int main( int argc, char ** argv )
{
    glutInit( &argc, argv);
    glutInitWindowSize(500,500);

    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutCreateWindow("week17 review");

    glutMouseFunc(mouse);
    glutMotionFunc(motion);
    glutDisplayFunc(display);
    ///使用鍵盤函式
    glutKeyboardFunc(keyboard);

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LESS);

    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable(GL_LIGHTING);

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);

    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,   mat_ambient);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,   mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,  mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, high_shininess);

    glutMainLoop();
}


四.存檔與讀檔

程式碼:

#include <GL/glut.h>
#include <stdio.h>
///宣稱空指標
FILE * fout = NULL;
FILE * fin = NULL;
float angle[20]={};///先都設成0
int angleID=0;///現在要動的關節是誰?
void keyboard(unsigned char key, int x, int y){
    if(key=='0') angleID=0;
    if(key=='1') angleID=1;
    if(key=='2') angleID=2;
    if(key=='3') angleID=3;
    if(key=='4') angleID=4;
    if(key=='5') angleID=5;
    if(key=='6') angleID=6;
    if(key=='s'){///存檔
        if( fout==NULL ) fout = fopen("angle.txt", "w+");
        for(int i=0; i<20; i++) fprintf(fout, "%.2f ", angle[i]);
        fprintf(fout, "\n");
        printf("save angle.txt\n");///確認有存到檔
    }else if(key=='r'){///讀檔 
        if( fin==NULL ) fin = fopen("angle.txt", "r");
        for(int i=0; i<20; i++) fscanf(fin, "%f", &angle[i]);
        glutPostRedisplay();///重畫畫面
        printf("read angle.txt\n");///確認有讀到檔
    }
}///如果關節很多, 可能要用迴圈來讓程式只要2行 for(int i=0; i<10; i++)
///可能也要用到英文字母
float oldX=0;
void mouse(int button, int state, int x, int y){
    oldX = x;
}
void motion( int x, int y ){
    angle[angleID] += x-oldX;///0: angle[0], 1: angle[1]..
    oldX = x;
    glutPostRedisplay();///重畫畫面
}
void display(){
    glClearColor( 1,0,0,0);///用來Clear的Color 用紅色
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glPushMatrix();
        glColor3f( 1,1,0 );
        glutSolidTeapot( 0.3 );///身體先註解掉身體,只看手臂
        glPushMatrix();///左半邊
            glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle[0], 0,0,1);///(2)再轉動它
            glTranslatef(-.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///左手臂
            glPushMatrix();
                glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
                glRotatef(angle[1], 0,0,1);///(2)再轉動它
                glTranslatef(-.3, 0, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
                glutSolidTeapot(0.3);///左手肘
            glPopMatrix();
        glPopMatrix();
        glPushMatrix();///右半邊
            glTranslatef(+.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle[2], 0,0,1);///(2)再轉動它
            glTranslatef(+.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///右手臂
            glPushMatrix();
                glTranslatef(+.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
                glRotatef(angle[3], 0,0,1);///(2)再轉動它
                glTranslatef(+.3, 0, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
                glutSolidTeapot(0.3);///右手肘
            glPopMatrix();
        glPopMatrix();
    glPopMatrix();
    glutSwapBuffers();
}
const GLfloat light_ambient[]  = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
const GLfloat light_diffuse[]  = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_position[] = { 2.0f, 5.0f, -5.0f, 0.0f };

const GLfloat mat_ambient[]    = { 0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f };
const GLfloat mat_diffuse[]    = { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f };
const GLfloat mat_specular[]   = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat high_shininess[] = { 100.0f };
int main( int argc, char ** argv )
{
    glutInit( &argc, argv);
    glutInitWindowSize(300,300);
    glutInitWindowPosition(700,200);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutCreateWindow("week17 review");

    glutKeyboardFunc(keyboard);
    glutMouseFunc(mouse);
    glutMotionFunc(motion);
    glutDisplayFunc(display);

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LESS);

    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable(GL_LIGHTING);

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);

    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,   mat_ambient);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,   mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,  mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, high_shininess);

    glutMainLoop();
}




五.

程式碼:動畫內插法

#include <GL/glut.h>
#include <stdio.h>
FILE * fout = NULL;
FILE * fin = NULL;
float angle[20]={}, angleOld[20], angleNew[20];///宣稱新角度與舊角度的陣列，先都設成0
int angleID=0;///現在要動的關節是誰?
void timer(int t){
    glutTimerFunc( 20, timer, t+1);
    if(t%25==0){
        for(int i=0; i<20; i++) angleOld[i] = angleNew[i];

        if( fin==NULL ) fin = fopen("angle.txt", "r");
        for(int i=0; i<20; i++) fscanf(fin, "%f", &angleNew[i]);
        printf("read angle.txt\n");
    }
    float alpha = (t%25)/25.0;///取餘數的數字越大，動作越流暢
    for(int i=0; i<20; i++) angle[i] = alpha*angleNew[i]+(1-alpha)*angleOld[i];///(內插法，如果alpha為1，目前角度為新角度，如果alpha為0，目前角度為舊角度)所以每個數字連起來，使動作連續
    glutPostRedisplay();
}
void keyboard(unsigned char key, int x, int y){
    if(key=='0') angleID=0;
    if(key=='1') angleID=1;
    if(key=='2') angleID=2;
    if(key=='3') angleID=3;
    if(key=='4') angleID=4;
    if(key=='5') angleID=5;
    if(key=='6') angleID=6;
    if(key=='p'){///Play播放
        glutTimerFunc(0, timer, 0);///一開始的第1個timer
    }
    if(key=='s'){///存檔
        if( fout==NULL ) fout = fopen("angle.txt", "w+");
        for(int i=0; i<20; i++) fprintf(fout, "%.2f ", angle[i]);
        fprintf(fout, "\n");
        printf("save angle.txt\n");
    }else if(key=='r'){///讀檔 (不能和存檔同時做,因angle.txt不能開2次)
        if( fin==NULL ) fin = fopen("angle.txt", "r");
        for(int i=0; i<20; i++) fscanf(fin, "%f", &angle[i]);
        glutPostRedisplay();///重畫畫面
        printf("read angle.txt\n");
    }
}///如果關節很多, 可能要用迴圈來讓程式只要2行 for(int i=0; i<10; i++)
///可能也要用到英文字母
float oldX=0;
void mouse(int button, int state, int x, int y){
    oldX = x;
}
void motion( int x, int y ){
    angle[angleID] += x-oldX;///0: angle[0], 1: angle[1]..
    oldX = x;
    glutPostRedisplay();///重畫畫面
}
void display(){
    glClearColor( 1,0,0,0);///用來Clear的Color 用紅色
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glPushMatrix();
        glColor3f( 1,1,0 );
        glutSolidTeapot( 0.3 );///身體先註解掉身體,只看手臂
        glPushMatrix();///左半邊
            glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle[0], 0,0,1);///(2)再轉動它
            glTranslatef(-.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///左手臂
            glPushMatrix();
                glTranslatef(-.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
                glRotatef(angle[1], 0,0,1);///(2)再轉動它
                glTranslatef(-.3, 0, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
                glutSolidTeapot(0.3);///左手肘
            glPopMatrix();
        glPopMatrix();
        glPushMatrix();///右半邊
            glTranslatef(+.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
            glRotatef(angle[2], 0,0,1);///(2)再轉動它
            glTranslatef(+.3, .1, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
            glutSolidTeapot(0.3);///右手臂
            glPushMatrix();
                glTranslatef(+.3, 0, 0);///(3)再把轉動中的手臂,掛到肩上
                glRotatef(angle[3], 0,0,1);///(2)再轉動它
                glTranslatef(+.3, 0, 0);///(1)移動旋轉中心,放正中心
                glutSolidTeapot(0.3);///右手肘
            glPopMatrix();
        glPopMatrix();
    glPopMatrix();
    glutSwapBuffers();
}
const GLfloat light_ambient[]  = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };
const GLfloat light_diffuse[]  = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_specular[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat light_position[] = { 2.0f, 5.0f, -5.0f, 0.0f };

const GLfloat mat_ambient[]    = { 0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f };
const GLfloat mat_diffuse[]    = { 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f };
const GLfloat mat_specular[]   = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
const GLfloat high_shininess[] = { 100.0f };
int main( int argc, char ** argv )
{
    glutInit( &argc, argv);
    glutInitWindowSize(300,300);
    glutInitWindowPosition(700,200);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_DEPTH);
    glutCreateWindow("week17 review");

    glutKeyboardFunc(keyboard);
    glutMouseFunc(mouse);
    glutMotionFunc(motion);
    glutDisplayFunc(display);

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LESS);

    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable(GL_LIGHTING);

    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);

    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT,   mat_ambient);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE,   mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR,  mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, high_shininess);

    glutMainLoop();
}










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