綜述

通過上一節說的繪制3D圖形基礎，我們應該對繪制3D圖形有了基本的認識，接下來我們就進行一個實例，繪制一個3D機器人。 本節我們要完成的任務有：

1.繪制一個仿真3D機器人(樣式自選，參考例圖)，至少包含頭、軀干、四肢三個部分. 2.對機器人填充顏色。 3.增加點光源，使得機器人更加真實。 4.實現交互，使得能夠控制機器人進行旋轉、前進、后退等動作。 鍵盤”w”:前進 鍵盤”s”:后退 鍵盤”a”:順時針旋轉 鍵盤”d”:逆時針旋轉

接下來我們就一步步實現機器人的繪制吧。

繪制球體

繪制球體我們有兩種方法，一個叫glutSolidSphere，另一個叫glutWireSphere，這兩個的區別在于，一個繪制的是實心的球體，另一個繪制的是現狀描繪而成的球體，在繪制過程中，我們可以通過一個參數來對其進行控制。 glutSolidSphere是GLUT工具包中的一個函數，該函數用于渲染一個球體。球體球心位于原點。在OpenGL中默認的原點就是窗口客戶區的中心。 函數原型

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void glutSolidSphere(GLdoubleradius, GLint slices , GLint stacks);

void glutWireSphere(GLdouble radius, GLint slices, GLint stacks );

radius，球體的半徑 slices，以Z軸上線段為直徑分布的圓周線的條數(將Z軸看成地球的地軸，類似于經線) stacks，圍繞在Z軸周圍的線的條數(類似于地球上緯線) 一般而言， 后兩個參數賦予較大的值， 渲染花費的時間要長， 效果更逼真。 然而我們可以發現，這里并沒有定義球中心的參數，所以，我們可以利用平移函數組合實現。即利用glTranslated函數來實現。最后，我們定義的畫球體的方法如下

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//畫球

void drawBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

if (MODE==SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glPopMatrix();

}

其中兩個常量定義如下

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#define SOLID 1

#define WIRE 2

在這里我們還用到了上一節所說的PushMatrix和PopMatrix方法。如果不熟悉，請查看上一節的內容。

繪制長方體

同樣地，利用變換平移放縮的方法，再加上類庫的繪制正方體的方法，我們也可以輕松地實現繪制長方體的方法。 正方體怎樣變成長方體，很簡單，拉伸一下就好了。所以，我們用到了glScaled方法。 繪制長方體的方法如下

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//畫長方體

void drawSkewed(double l, double w, double h, double x, double y, double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glScaled(l, w, h);

glTranslated(x, y, z);

if (MODE==SOLID) {

glutSolidCube(1);

} else if (MODE==WIRE) {

glutWireCube(1);

}

glPopMatrix();

}

這里仍然還是定義了繪圖模式，是線條還是實體。

定義光照

在這里提供一篇博文，講光照講得比較細致 OPENGL光照 那么在這里我就直接貼上光照設置的實現

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void init() {

//定義光源的顏色和位置

GLfloat ambient[] = { 0.5, 0.8, 0.1, 0.1 };

GLfloat diffuse[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

GLfloat position[] = { -80.0, 50.0, 25.0, 1.0 };

//選擇光照模型

GLfloat lmodel_ambient[] = { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0 };

GLfloat local_view[] = { 0.0 };

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);

glShadeModel(GL_SMOOTH);

//設置環境光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient);

//設置漫射光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, diffuse);

//設置光源位置

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, position);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER, local_view);

//啟動光照

glEnable(GL_LIGHTING);

//啟用光源

glEnable(GL_LIGHT0);

}

其中設置了光源顏色，位置等參數。

圖形的移動

在這里我們實現了鼠標的監聽旋轉和鍵盤的監聽旋轉，在這里分別描述如下

1.鼠標監聽

對于鼠標監聽事件，在前面的文章中已經做了說明，如果大家不熟悉可以看下面這篇文章 鼠標監聽 我們要實現的就是在拖動鼠標的時候實現圖形的旋轉功能。 在點擊鼠標時，我們記錄下來點擊的位置，然后在鼠標移動的時候記錄下當前坐標與上一個位置的坐標之差。通過定義一個角度的變量，每次鼠標移動的時候讓整個圖形旋轉角度加上這個差值，然后重新繪制圖形，就可以實現整個圖形的 旋轉了。 鼠標監聽的兩個方法如下，分別是鼠標點擊和鼠標移動。 定義兩個變量，旋轉角度

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int spinX = 0;

int spinY = 0;

然后定義兩個鼠標事件

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// 鼠標移動事件

void mouseMove(int x, int y){

int dx = x - moveX;

int dy = y - moveY;

printf("dx;%dx,dy:%dy\n",dx,dy);

spinX += dx;

spinY += dy;

glutPostRedisplay();

moveX = x;

moveY = y;

}

//鼠標點擊事件

void mouseClick(int btn, int state, int x, int y){

moveX = x;

moveY = y;

}

恩，通過定義上面的方法，然后在main中加入監聽。

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//鼠標點擊事件，鼠標點擊或者松開時調用

glutMouseFunc(mouseClick);

//鼠標移動事件，鼠標按下并移動時調用

glutMotionFunc(mouseMove);

display函數中，在繪圖前調用該方法即可

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glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

分別是繞y軸和x軸旋轉一定的角度。這樣就可以實現鼠標的監聽了。

2.鍵盤監聽

鍵盤事件也很簡單，同樣是監聽按鍵的按下。其中w、s鍵是用來控制機器人的遠近的。 定義一個變量叫 dis，代表遠近 鍵盤事件函數如下：

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//鍵盤事件

void keyPressed(unsigned char key, int x, int y) {

switch (key) {

case 'a':

spinX -= 2;

break;

case 'd':

spinX += 2;

break;

case 'w':

des += 2;

break;

case 's':

des -= 2;

break;

}

glutPostRedisplay();

}

在main函數中加入監聽

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//鍵盤事件

glutKeyboardFunc(keyPressed);

display函數中加入如下的變換

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glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

glTranslated(0, 0, des);

這樣通過上述方法，我們便可以實現鼠標和鍵盤的監聽了。

裁切物體

在這里我們可能要畫一個半圓，那么最方便的方法就是裁切了，利用下面的函數，我們可以方便地實現。

void glClipPlane(GLenum plane, const GLdouble *equation);

定義一個裁剪平面。equation參數指向平面方程Ax + By + Cz + D = 0的4個系數。 equation=(0，-1，0,0)，前三個參數(0，-1,0)可以理解為法線向下，只有向下的，即Y<0的才能顯示，最后一個參數0表示從z=0平面開始。這樣就是裁剪掉上半平面。 equation=(0,1,0,0)表示裁剪掉下半平面， equation=(1,0,0,0)表示裁剪掉左半平面， equation=(-1,0,0,0)表示裁剪掉右半平面， equation=(0,0,-1,0)表示裁剪掉前半平面， equation=(0,0,1,0)表示裁剪掉后半平面 代碼示例如下

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GLdouble eqn[4]={0.0,0.0,-1.0,0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0);

glutSolidSphere(headR,slices,slices);

glDisable(GL_CLIP_PLANE0);

首先我們必須要定義一個GLdouble數組，然后利用glClipPlane方法來設置，然后開啟裁切，最后關閉裁切。 利用類似的方法我們可以寫出繪制半球的方法如下

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//畫半球

void drawHalfBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

GLdouble eqn[4]={0.0, 1.0, 0.0, 0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0);

if (MODE==SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glDisable(GL_CLIP_PLANE0);

glPopMatrix();

}

恩，通過上述方法，我們可以方便地繪制出一個半球體。

繪制機器人

有了上述的鋪墊，我們繪制機器人簡直易如反掌，同樣還可以實現各式各樣的監聽。 主要就是位置的確定了。 display函數如下

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void display(void) {

//清除緩沖區顏色

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

//定義白色

glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

//圓點放坐標中心

glLoadIdentity();

//從哪個地方看

gluLookAt(-2.0, -1.0, 20.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

glPushMatrix();

glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

glTranslated(0, 0, des);

//頭

drawBall(2, 0, 1, 0, SOLID);

//身體

drawSkewed(5, 4.4, 4, 0, -0.75, 0, SOLID);

//肩膀

drawHalfBall(1, 3.5, -2.1, 0, SOLID);

drawHalfBall(1, -3.5, -2.1, 0, SOLID);

//胳膊

drawSkewed(1, 3, 1, 3.5, -1.3, 0, SOLID);

drawSkewed(1, 3, 1, -3.5, -1.3, 0, SOLID);

//手

drawBall(1, 3.5, -6.4, 0, SOLID);

drawBall(1, -3.5, -6.4, 0, SOLID);

//腿

drawSkewed(1.2, 3, 2, 1, -2.4, 0, SOLID);

drawSkewed(1.2, 3, 2, -1, -2.4, 0, SOLID);

//腳

drawSkewed(1.5, 1, 3, 0.9, -9.2, 0, SOLID);

drawSkewed(1.5, 1, 3, -0.9, -9.2, 0, SOLID);

glPopMatrix();

glutSwapBuffers();

}

恩，通過調用這個函數我們便可以完成機器人的繪制了。

完整代碼

在這里提供完整代碼示例，僅供參考

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#include

#include

#include

#define SOLID 1

#define WIRE 2

int moveX,moveY;

int spinX = 0;

int spinY = 0;

int des = 0;

void init() {

//定義光源的顏色和位置

GLfloat ambient[] = { 0.5, 0.8, 0.1, 0.1 };

GLfloat diffuse[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };

GLfloat position[] = { -80.0, 50.0, 25.0, 1.0 };

//選擇光照模型

GLfloat lmodel_ambient[] = { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0 };

GLfloat local_view[] = { 0.0 };

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);

glShadeModel(GL_SMOOTH);

//設置環境光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient);

//設置漫射光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, diffuse);

//設置光源位置

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, position);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);

glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER, local_view);

//啟動光照

glEnable(GL_LIGHTING);

//啟用光源

glEnable(GL_LIGHT0);

}

//畫球

void drawBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

if (MODE == SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glPopMatrix();

}

//畫半球

void drawHalfBall(double R, double x, double y,double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glTranslated(x,y,z);

GLdouble eqn[4]={0.0, 1.0, 0.0, 0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0);

if (MODE == SOLID) {

glutSolidSphere(R,20,20);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireSphere(R,20,20);

}

glDisable(GL_CLIP_PLANE0);

glPopMatrix();

}

//畫長方體

void drawSkewed(double l, double w, double h, double x, double y, double z, int MODE) {

glPushMatrix();

glScaled(l, w, h);

glTranslated(x, y, z);

if (MODE == SOLID) {

glutSolidCube(1);

} else if (MODE ==WIRE) {

glutWireCube(1);

}

glPopMatrix();

}

void display(void) {

//清除緩沖區顏色

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

//定義白色

glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

//圓點放坐標中心

glLoadIdentity();

//從哪個地方看

gluLookAt(-2.0, -1.0, 20.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

glPushMatrix();

glRotated(spinX, 0, 1, 0);

glRotated(spinY, 1, 0, 0);

glTranslated(0, 0, des);

//頭

drawBall(2, 0, 1, 0, SOLID);

//身體

drawSkewed(5, 4.4, 4, 0, -0.75, 0, SOLID);

//肩膀

drawHalfBall(1, 3.5, -2.1, 0, SOLID);

drawHalfBall(1, -3.5, -2.1, 0, SOLID);

//胳膊

drawSkewed(1, 3, 1, 3.5, -1.3, 0, SOLID);

drawSkewed(1, 3, 1, -3.5, -1.3, 0, SOLID);

//手

drawBall(1, 3.5, -6.4, 0, SOLID);

drawBall(1, -3.5, -6.4, 0, SOLID);

//腿

drawSkewed(1.2, 3, 2, 1, -2.4, 0, SOLID);

drawSkewed(1.2, 3, 2, -1, -2.4, 0, SOLID);

//腳

drawSkewed(1.5, 1, 3, 0.9, -9.2, 0, SOLID);

drawSkewed(1.5, 1, 3, -0.9, -9.2, 0, SOLID);

glPopMatrix();

glutSwapBuffers();

}

//鼠標點擊事件

void mouseClick(int btn, int state, int x, int y) {

moveX = x;

moveY = y;

GLfloat ambient[] = { (float)rand() / RAND_MAX, (float)rand() / RAND_MAX, (float)rand() / RAND_MAX, 0.1 };

//設置環境光

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient);

//啟用光源

glEnable(GL_LIGHT0);

}

//鍵盤事件

void keyPressed(unsigned char key, int x, int y) {

switch (key) {

case 'a':

spinX -= 2;

break;

case 'd':

spinX += 2;

break;

case 'w':

des += 2;

break;

case 's':

des -= 2;

break;

}

glutPostRedisplay();

}

// 鼠標移動事件

void mouseMove(int x, int y) {

int dx = x - moveX;

int dy = y - moveY;

printf("dx;%dx,dy:%dy\n",dx,dy);

spinX += dx;

spinY += dy;

glutPostRedisplay();

moveX = x;

moveY = y;

}

void reshape(int w, int h) {

//定義視口大小

glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);

//投影顯示

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

//坐標原點在屏幕中心

glLoadIdentity();

//操作模型視景

gluPerspective(60.0, (GLfloat) w/(GLfloat) h, 1.0, 20.0);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

}

int main(int argc, char** argv) {

//初始化

glutInit(&argc, argv);

//設置顯示模式

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);

//初始化窗口大小

glutInitWindowSize(500, 500);

//定義左上角窗口位置

glutInitWindowPosition(100, 100);

//創建窗口

glutCreateWindow(argv[0]);

//初始化

init();

//顯示函數

glutDisplayFunc(display);

//窗口大小改變時的響應

glutReshapeFunc(reshape);

//鼠標點擊事件，鼠標點擊或者松開時調用

glutMouseFunc(mouseClick);

//鼠標移動事件，鼠標按下并移動時調用

glutMotionFunc(mouseMove);

//鍵盤事件

glutKeyboardFunc(keyPressed);

//循環

glutMainLoop();

return 0;

}

僅供參考，如有問題，敬請指正。 運行結果如下 恩，大體就是這樣。

總結

本次實驗做的比較匆忙，只研究了一個晚上的時間，所以有些地方還是不太完善，希望發出來對小伙伴們有所啟發，有所幫助。如果有問題，歡迎同我交流。謝大家！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的opengl绘制长方体线框_OpenGL绘图实例十之绘制3D机器人的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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