三维物体跟随鼠标旋转

/*---------------- 包含的头文件 ----------------*/ #include "glut.h" #include <math.h> /*---------------- 宏定义 ----------------*/ #define PI 3.141592653 // 园周率 /*---------------- 全局变量 ----------------*/ int wndWidth = 500; // 窗口宽度 int wndHeight = 500; // 窗体高度 unsigned char btnState; // 鼠标状态 float theta; // 旋转角度 float axis[3]; // 旋转轴 float lastPos[3], curPos[3]; // 鼠标上次和当前坐标（映射到单位半球面） float lastMatrix[16] = // 前一次矩阵，初始化为单位矩阵E {1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0}; float eye[3] = {0.0, 0.0, 4.0}; // 观察者坐标 float at[3] = {0.0, 0.0, 0.0}; // 观察点坐标 float up[3] = {0.0, 1.0, 0.0}; // 观察者的向上向量 float vertex[][3] = // 六面体顶点坐标 {{-1.0, -1.0, -1.0}, {1.0, -1.0, -1.0}, {1.0, -1.0, 1.0}, {-1.0, -1.0, 1.0}, {-1.0, 1.0, -1.0}, {1.0, 1.0, -1.0}, {1.0, 1.0, 1.0}, {-1.0, 1.0, 1.0}}; float color[][3] = // 六面体顶点颜色 {{0.0, 0.0, 1.0}, { 1.0, 1.0, 1.0}, {0.0,1.0,0.0}, {1.0, 0.0, 0.0}, {0.0, 0.0, 1.0}, { 1.0, 1.0, 1.0}, {0.0,1.0,0.0}, {1.0, 0.0, 0.0}}; int vertexOfPanel[][4] = // 六面体六个面分别需要用到的顶点的序号 {{0, 1, 2, 3}, {0, 1, 5, 4}, {4, 5, 6, 7}, {7, 6, 2, 3}, {0, 4, 7, 3}, {1, 2, 6, 5}}; /*---------------- 函数声明 ----------------*/ void init(); // 初始化 int hemishere(int x, int y, int r,float v[3]); // 平面鼠标坐标映射为单位半球面坐标 void drawPanel(int *index); // 绘制平面 void drawCube(); // 绘制立方体 void display(); // 窗口重绘回调函数 void reshape(int w, int h); // 窗口大小回调函数 void mouse(int btn, int state, int x, int y); // 鼠标点击回调函数 void motion(int x, int y); // 鼠标移动回调函数 /*---------------- 函数定义 ----------------*/ // 主函数 void main(int argc, char **argv) { // 初始化GLUT库 glutInit(&argc, argv); // 设置显示模式：RGB彩色，双缓存，有深度 glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH); // 初始化窗口大小 glutInitWindowSize(wndWidth, wndHeight); // 初始化窗口位置 glutInitWindowPosition(500, 400); // 创建窗口 glutCreateWindow("FreeRotate"); // 初始化 init(); // 注册窗口重绘回调函数 glutDisplayFunc(display); // 注册窗口大小回调函数 glutReshapeFunc(reshape); // 注册鼠标点击回调函数 glutMouseFunc(mouse); // 注册鼠标移动回调函数 glutMotionFunc(motion); // 进入消息循环 glutMainLoop(); } // 初始化 void init() { // 设置背景颜色 glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); // 设置前景颜色 glColor3f(0.0, 0.0, 0.0); // 启用深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); } // 绘制平面 void drawPanel(int *index) { int i; glBegin(GL_POLYGON); for (i = 0; i < 4; i++) { glColor3fv(color[index[i]]); glVertex3fv(vertex[index[i]]); } glEnd(); glBegin(GL_LINE_LOOP); for (i = 0; i < 4; i++) { glColor3f(0.0, 0.0, 0.0); glVertex3fv(vertex[index[i]]); } glEnd(); } // 绘制立方体 void drawCube() { int i; for (i = 0; i < 6; i++) { drawPanel(vertexOfPanel[i]); } } // 平面鼠标坐标映射为单位半球面坐标 int hemishere(int x, int y, int d,float v[3]) { float z; // 计算x, y坐标 v[0] = (float)x * 2.0 - (float)d; v[1] = (float)d - (float)y * 2.0; // 计算z坐标 z = d * d - v[0] * v[0] - v[1] * v[1]; if (z < 0) { return 0; } v[2] = sqrt(z); // 单位化 v[0] /= (float)d; v[1] /= (float)d; v[2] /= (float)d; return !0; } // 窗口重绘回调函数 void display() { // 清除屏幕和深度缓存 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 设置当前使用模型视图矩阵栈 glMatrixMode(GL_MODELVIEW); // 载入单位矩阵，即：M = E glLoadIdentity(); // 计算新的旋转矩阵，即：M = E · R = R glRotatef(theta, axis[0], axis[1], axis[2]); // 左乘上前一次的矩阵，即：M = R · L glMultMatrixf(lastMatrix); // 保存此次处理结果，即：L = M glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX, lastMatrix); // 绘制一个立方体 drawCube(); // 交换缓存，刷新屏幕 glutSwapBuffers(); } // 窗口大小回调函数 void reshape(int w, int h) { // 设置视口为整个窗口屏幕 glViewport(0, 0, w, h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); // 设置透视投影 gluPerspective(60.0, (float)w / (float)h, 0.1, 20.0); gluLookAt(eye[0], eye[1], eye[2], at[0], at[1], at[2], up[0], up[1], up[2]); wndWidth = w; wndHeight = h; } // 鼠标点击回调函数 void mouse(int btn, int state, int x, int y) { // 记录鼠标状态，供motion函数使用 btnState = (unsigned char)btn; btnState <<= 4; btnState |= (unsigned char)state; switch (btn) { case GLUT_LEFT_BUTTON: // 记录鼠标刚按下时的鼠标单位半球面坐标 hemishere(x, y, wndHeight, lastPos); break; } } // 鼠标移动回调函数 void motion(int x, int y) { float d, dx, dy, dz; if (((btnState >> 4) & 0x0F) == GLUT_LEFT_BUTTON) { // 计算当前的鼠标单位半球面坐标 if(!hemishere(x, y, wndHeight, curPos)) { return; } // 计算移动量的三个方向分量 dx = curPos[0] - lastPos[0]; dy = curPos[1] - lastPos[1]; dz = curPos[2] - lastPos[2]; // 如果有移动 if (dx || dy || dz) { // 计算移动距离，用来近似移动的球面距离 d = sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz); // 通过移动距离计算移动的角度 theta = d * 180.0; // 计算移动平面的法向量，即：lastPos × curPos axis[0] = lastPos[1] * curPos[2] - lastPos[2] * curPos[1]; axis[1] = lastPos[2] * curPos[0] - lastPos[0] * curPos[2]; axis[2] = lastPos[0] * curPos[1] - lastPos[1] * curPos[0]; // 记录当前的鼠标单位半球面坐标 lastPos[0] = curPos[0]; lastPos[1] = curPos[1]; lastPos[2] = curPos[2]; // 重绘窗口 glutPostRedisplay(); } } }