基于OpenGL的飞机3D实时仿真-程序代码

1、#include total.h#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define GLUT_DISABLE_ATEXIT_HACK #define FILE_NAME feiji.3DS/指定对应的 FILE NAME#define SCREEN_WIDTH 800#define SCREEN_HEIGHT 600#define SCREEN_DEPTH 16#define MA

2、X_TEXTURES 100/ 最大的纹理数目#define PRIMARY 0x4D4D/ 基本块(Primary Chunk)，位于文件的开始/ 主块(Main Chunks)#define OBJECTINFO 0x3D3D/ 网格对象的版本号#define VERSION 0x0002/ .3ds文件的版本#define EDITKEYFRAME 0xB000/ 所有关键帧信息的头部/ 对象的次级定义(包括对象的材质和对象）#define MATERIAL 0xAFFF/ 保存纹理信息#define OBJECT 0x4000/ 保存对象的面、顶点等信息/ 材质的次级定义#define

3、 MATNAME 0xA000/ 保存材质名称#define MATDIFFUSE 0xA020/ 对象/材质的颜色#define MATMAP 0xA200/ 新材质的头部#define MATMAPFILE 0xA300/ 保存纹理的文件名#define OBJECT_MESH 0x4100/ 新的网格对象/ OBJECT_MESH的次级定义#define OBJECT_VERTICES 0x4110/ 对象顶点#define OBJECT_FACES0x4120/ 对象的面#define OBJECT_MATERIAL0x4130/ 对象的材质#define OBJECT_UV0x414

4、0/ 对象的UV纹理坐标int g_ViewMode = GL_TRIANGLES;bool g_bLighting = true;float g_Rotatex = 0;float g_Rotatey = 0;float g_Rotatez = 0;float g_x =0;float g_y =0;float g_z =0;/。定义需要导入的数据float Rotatex ;float Rotatey ;float Rotatez ;float x ;float y ;float z ;double gl_x; double gl_y; double gl_z; double gl_pit

5、ch; double gl_roll; double gl_yaw;double gl_wcpitch;double gl_wcroll;double gl_wcyaw;using namespace std;UINT g_TextureMAX_TEXTURES = 0;HWND g_hWnd;RECT g_rRect;HDC g_hDC;HGLRC g_hRC;HINSTANCE g_hInstance;HINSTANCE hInstance;MMRESULT idtimer_Opengl; HWND CreateMyWindow(LPSTR strWindowName, int width

6、, int height, DWORD dwStyle, HINSTANCE hInstance);/ 生成用户窗口LRESULT CALLBACK WinProc(HWND gl_hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam);/消息响应void Init(HWND gl_hWnd);/ 初始化整个程序void InitializeOpenGL(int width, int height);/ 初始化OpenGLbool bSetupPixelFormat(HDC hdc);/ 设置像素格式void SizeOpenGLScreen(int

7、 width, int height);/ 初始化投影变换int MainLoop();/主循环void RenderScene(double gl_x, double gl_y, double gl_z, double gl_roll, double gl_pitch, double gl_yaw) ;void DeInit();/ 释放程序占用的内存空间void myDisplaycube();/绘制外框架void glprintf();/输出文字/-定义结构变量-/ 定义3D点的类，用于保存模型中的顶点class CVector3 public:float x, y, z;/ 定义2D点

8、类，用于保存模型的UV纹理坐标class CVector2 public:float x, y;/ 面的结构定义struct tFaceint vertIndex3;/ 顶点索引int coordIndex3;/ 纹理坐标索引;/ 材质信息结构体struct tMaterialInfochar strName255;/ 纹理名称char strFile255;/ 如果存在纹理映射，则表示纹理文件名称BYTE color3;/ 对象的RGB颜色int texureId;/ 纹理IDfloat uTile;/ u 重复float vTile;/ v 重复float uOffset; / u 纹理偏

9、移float vOffset;/ v 纹理偏移 ;/ 对象信息结构体struct t3DObject int numOfVerts;/ 模型中顶点的数目int numOfFaces;/ 模型中面的数目int numTexVertex;/ 模型中纹理坐标的数目int materialID;/ 纹理IDchar strName255;/ 对象的名称CVector3 *pVerts;/ 对象的顶点CVector3 *pNormals;/ 对象的法向量CVector2 *pTexVerts;/ 纹理UV坐标tFace *pFaces;/ 对象的面信息;/ 模型信息结构体struct t3DModel

10、int numOfObjects;/ 模型中对象的数目int numOfMaterials;/ 模型中材质的数目vector pMaterials;/ 材质链表信息vector pObject;/ 模型中对象链表信息;struct tIndices unsigned short a, b, c, bVisible;/ 保存块信息的结构struct tChunkunsigned short int ID;/ 块的IDunsigned int length;/ 块的长度unsigned int bytesRead;/ 需要读的块数据的字节数;/ CLoad3DS类处理所有的装入代码class CL

11、oad3DSpublic:/可以被该类中的函数、子类的函数、其友元函数访问,也可以由该类的对象访问CLoad3DS();/ 初始化数据成员/ 装入3ds文件到模型结构中bool Import3DS(t3DModel *pModel, char *strFileName);/只能由该类中的函数、其友元函数访问,不能被任何其他访问，该类的对象也不能访问/ 读一个字符串int GetString(char *);/ 读下一个块void ReadChunk(tChunk *);/ 读下一个块void ProcessNextChunk(t3DModel *pModel, tChunk *);/ 读下一个

12、对象块void ProcessNextObjectChunk(t3DModel *pModel, t3DObject *pObject, tChunk *);/ 读下一个材质块void ProcessNextMaterialChunk(t3DModel *pModel, tChunk *);/ 读对象颜色的RGB值void ReadColorChunk(tMaterialInfo *pMaterial, tChunk *pChunk);/ 读对象的顶点void ReadVertices(t3DObject *pObject, tChunk *);/ 读对象的面信息void ReadVertex

13、Indices(t3DObject *pObject, tChunk *);/ 读对象的纹理坐标void ReadUVCoordinates(t3DObject *pObject, tChunk *);/ 读赋予对象的材质名称void ReadObjectMaterial(t3DModel *pModel, t3DObject *pObject, tChunk *pPreviousChunk);/ 计算对象顶点的法向量void ComputeNormals(t3DModel *pModel);/ 关闭文件，释放内存空间void CleanUp();/ 文件指针FILE *m_FilePoint

14、er;tChunk *m_CurrentChunk;/当前块tChunk *m_TempChunk;/下一个块;CLoad3DS g_Load3ds;t3DModel g_3DModel;/.程序函数.int OpenGL_Main()/入口程序 gl_hWnd=CreateMyWindow(飞机动态飞行模拟, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, 0, hInstance);if(gl_hWnd = NULL) return true; Init(gl_hWnd);/ 初始化整个程序 MainLoop(); return 0; /创建窗口HWND CreateMyWind

15、ow(LPSTR strWindowName, int width, int height, DWORD dwStyle, HINSTANCE hInstance)HWND gl_hWnd;WNDCLASS wndclass;/*wndclass用来保存我们的窗口类的结构。窗口类结构中保存着我们的窗口信息。 通过改变类的不同字段我们可以改变窗口的外观和行为。 每个窗口都属于一个窗口类。当您创建窗口时，您必须为窗口注册类。*/memset(&wndclass, 0, sizeof(WNDCLASS);wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;/设置窗口风格

16、wndclass.lpfnWndProc = WinProc;/ WndProc处理消息其实就是键盘响应 wndclass.hInstance = hInstance;/ 设置实例wndclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);/ 装入缺省图标 要使用windows预定义的图标,这时hInstance必须设置成NULLwndclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);/ 装入鼠标指针wndclass.hbrBackground = (HBRUSH) (COLOR_WINDOW+1);/设置opengl

17、的背景色wndclass.lpszClassName = opengl;/只是设定一个类型名RegisterClass(&wndclass);/注册窗口的 if(!dwStyle)dwStyle = WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN;/拓展窗口风格的/*WS_CLIPCHILDREN裁剪子窗口。就是不绘制与子窗口重合的父窗口部分子窗口间相互裁减。当两个窗口相互重叠时，设置了WS_CLIPSIBLINGS样式的子窗口重绘时不能绘制被重叠的部分。WS_OVERLAPPEDWINDOW可以创建一个拥有各种窗口风格的窗体，包

18、括标题，系统菜单，边框，最小化和最大化按钮等*/g_hInstance = hInstance;RECT rWindow;/ 取得矩形的左上角和右下角的坐标值rWindow.left= 0;/将Left 设为 0rWindow.right= width;/宽度rWindow.top = 0;rWindow.bottom= height;/高度AdjustWindowRect( &rWindow, dwStyle, false);/该函数依据所需计算需要的窗口矩形的大小随后传递给CreateWindow函数，用于创建一个客户区所需大小的窗口。gl_hWnd = CreateWindow(open

19、gl, strWindowName, dwStyle, 0, 0,rWindow.right - rWindow.left, rWindow.bottom - rWindow.top, NULL, / 无父窗口NULL,/无菜单 hInstance,/实例NULL);/不向WM_CREATE传递信息if(!gl_hWnd) return NULL ;ShowWindow(gl_hWnd, SW_SHOWNORMAL);/该函数设置指定窗口的显示状态 SW_SHOWNORMAL运行时正常大小显示 UpdateWindow(gl_hWnd);/指定客户区SetFocus(gl_hWnd);/设置键

20、盘焦点return gl_hWnd;LRESULT CALLBACK WinProc(HWND gl_hWnd,UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)/窗口响应 static int cxClient,cyClient; LONG lRet = 0; switch (uMsg) case WM_SIZE:/用于控制窗口的形状变化 cxClient = LOWORD(lParam); cyClient = HIWORD(lParam); return 0; case WM_CLOSE: /关闭窗口的响应 ShowWindow(gl_hWnd,SW_HID

21、E) ;/隐藏窗口 break; default: lRet = DefWindowProc (gl_hWnd, uMsg, wParam, lParam); /处理无关消息 break; return lRet;void Init(HWND gl_hWnd)/初始化整个窗口g_hWnd = gl_hWnd;GetClientRect(g_hWnd, &g_rRect);/该函数获取窗口客户区的坐标。InitializeOpenGL(g_rRect.right, g_rRect.bottom);/以hWnd代表的客户区的矩形的宽和高为变量初始化openglg_Load3ds.Import3DS

22、(&g_3DModel, FILE_NAME);/ 将3ds文件装入到模型结构体中glEnable(GL_LIGHT0);/ 使用默认的0号灯glEnable(GL_LIGHTING);/ 使用灯光glEnable(GL_COLOR_MATERIAL); / 使用颜色材质void InitializeOpenGL(int width, int height) / 初始化OpenGL g_hDC = GetDC(g_hWnd); if (!bSetupPixelFormat(g_hDC) PostQuitMessage (0); g_hRC = wglCreateContext(g_hDC);/

23、函数建立一个适合在指定hdc上绘制的RC，RC与DC有相同的像素格式 wglMakeCurrent(g_hDC, g_hRC);glEnable(GL_TEXTURE_2D);/开启2D纹理贴图功能glEnable(GL_DEPTH_TEST);/开启深度测试SizeOpenGLScreen(width, height);bool bSetupPixelFormat(HDC hdc) /设置设置像素格式 PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd; int pixelformat; pfd.nSize = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR); pfd.nVers

24、ion = 1; pfd.dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER; pfd.dwLayerMask = PFD_MAIN_PLANE; pfd.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA; pfd.cColorBits = SCREEN_DEPTH; pfd.cDepthBits = SCREEN_DEPTH; pfd.cAccumBits = 0; pfd.cStencilBits = 0; if ( (pixelformat = ChoosePixelFormat(hdc, &pfd

25、) = FALSE ) /获取opengl最佳像素 return FALSE; if (SetPixelFormat(hdc, pixelformat, &pfd) = FALSE) /设置像素格式 return FALSE; return TRUE;void SizeOpenGLScreen(int width, int height)/初始化投影变换if (height=0)height=1;glViewport(0,0,width,height);/设置实际图像映射的像素矩形glMatrixMode(GL_PROJECTION);/指定当前矩阵glLoadIdentity();/变成单位

26、矩阵gluPerspective(45.0f,/角度(GLfloat)width/(GLfloat)height,/视景体的宽高比.5f ,/沿z轴方向的两裁面之间的距离的近处150.0f/沿z轴方向的两裁面之间的距离的远处);/设置透视投影矩阵glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();int MainLoop()/主循环 MSG msg; while(1)if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE) /该函数为一个消息检查线程消息队列，并将该消息（如果存在）放于指定的结构。 /PM_REMOVE：Pee

27、kMessage处理后，消息从队列里除掉 if(msg.message = WM_CLOSE)break; TranslateMessage(&msg);/键盘码的转化 DispatchMessage(&msg);/分发消息到回调函数，系统通过调用回调函数实现在窗体中实现对应操作 else glprintf();/输出状态文字 gl_x=0;gl_y=0;gl_z=0;gl_wcpitch=wc.pitch;gl_wcroll=wc.roll;gl_wcyaw=wc.yaw;gl_pitch=gl_wcpitch;gl_roll=gl_wcroll;gl_yaw=gl_wcyaw;Render

28、Scene(gl_x,gl_y,gl_z,gl_roll,gl_pitch,gl_yaw);/控制飞机的姿态和观察角度并且对应的在opengl中绘制3ds模型 for(int i = 0; i g_3DModel.numOfObjects; i+)/清空图形的相关变量/ 删除所有的变量delete g_3DModel.pObjecti.pFaces;/对象的面delete g_3DModel.pObjecti.pNormals;/ 给出法向量delete g_3DModel.pObjecti.pVerts;/ 对象的顶点delete g_3DModel.pObjecti.pTexVerts;/

29、 纹理UV坐标DeInit();/ 释放程序占用的内存空间return(msg.wParam);void DeInit()/ 释放程序占用的内存空间if (g_hRC)wglMakeCurrent(NULL, NULL);/用于释放opengl里面的上下文环境 - 渲染上下文句柄为null时才有这个功能wglDeleteContext(g_hRC);/删除渲染内容的句柄if (g_hDC) ReleaseDC(g_hWnd, g_hDC);/函数释放设备上下文环境（DC）供其他应用程序使用UnregisterClass(opengl, g_hInstance);/该函数注销一个窗口类，一类释放

30、所需的内存PostQuitMessage (0);/文字显示void glprintf()char str0100;sprintf(str0, %-08.3lf, wc.pitch);char str_pitch = 俯仰角度：;strcat(str_pitch, str0);SetBkColor(g_hDC,NULL);TextOut(g_hDC,5,5,str_pitch,strlen(str_pitch);SetTextColor(g_hDC,RGB(0,200,0);char str1100;sprintf(str1, %-08.3lf, wc.roll);char str_roll

31、= 滚转角度：;strcat(str_roll, str1);SetBkColor(g_hDC,NULL);TextOut(g_hDC,5,20,str_roll,strlen(str_roll);SetTextColor(g_hDC,RGB(0,200,0);char str2100;sprintf(str2, %-08.3lf, wc.yaw);char str_yaw = 偏航角度：;strcat(str_yaw, str2);SetBkColor(g_hDC,NULL);TextOut(g_hDC,5,35,str_yaw,strlen(str_yaw);SetTextColor(g_

32、hDC,RGB(0,200,0);char str3100;sprintf(str3, %-08.3lf, x);char str_x = X轴位移： ;strcat(str_x, str3);SetBkColor(g_hDC,NULL);TextOut(g_hDC,5,60,str_x,strlen(str_x);SetTextColor(g_hDC,RGB(0,200,0);char str4100;sprintf(str4, %-08.3lf, y);char str_y = Y轴位移： ;strcat(str_y, str4);SetBkColor(g_hDC,NULL);TextOu

33、t(g_hDC,5,75,str_y,strlen(str_y);SetTextColor(g_hDC,RGB(0,200,0);char str5100;sprintf(str5, %-08.3lf, z);char str_z = Z轴位移： ;strcat(str_z, str5);SetBkColor(g_hDC,NULL);TextOut(g_hDC,5,90,str_z,strlen(str_z);SetTextColor(g_hDC,RGB(0,200,0);void RenderScene(double gl_x, double gl_y, double gl_z, doubl

34、e gl_roll, double gl_pitch, double gl_yaw) glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/清除颜色缓冲以及深度缓冲glLoadIdentity();/设置为单位矩阵gluLookAt(1.2,1.2,-1.2,0, 0, 0,-1,-1,-1);/设置观察坐标，视点坐标，视线朝向glPushMatrix();myDisplaycube();glPopMatrix();/绘制外部正方体框架 g_x=gl_x; g_y=gl_y; g_z=gl_z;g_Rotatex=gl_roll;g_Rotat

35、ey= gl_pitch;g_Rotatez=gl_yaw; glTranslatef(g_x,g_y,g_z);/机翼是y方向从机头前方看右侧有正，机身前后方向是x机头方向为正方向 ，机身垂直是z向下为正方向glRotatef(g_Rotatex,1.0f, 0, 0);/是飞机roll的角度 glRotatef(g_Rotatey, 0, 1.0f, 0);/pitch的角度 glRotatef(g_Rotatez, 0, 0,1.0f);/yaw的角度glPushMatrix(); /将当前变换矩阵(单位阵)压入堆栈 glPopMatrix(); / 遍历模型中所有的对象（将显示列表里的

36、信息显示出来）for(int i = 0; i g_3DModel.numOfObjects; i+)/ 如果模型中没有对应的对象，则退出if(g_3DModel.pObject.size() = 0) break;/ 获得当前显示的对象t3DObject *pObject = &g_3DModel.pObjecti;glBegin(g_ViewMode);/ 开始以g_ViewMode模式绘制/ 遍历所有的面for(int j = 0; j numOfFaces; j+)/ 遍历三角形的所有点for(int whichVertex = 0; whichVertex pFacesj.vertI

37、ndexwhichVertex;/ 给出法向量glNormal3f(pObject-pNormals index .x, pObject-pNormals index .y, pObject-pNormals index .z);glVertex3f(pObject-pVerts index .x, pObject-pVerts index .y, pObject-pVerts index .z);glEnd();/ 绘制结束Sleep(60);/为了降低opengl的cpu占用率，降低刷新频率SwapBuffers(g_hDC);/ 交换缓冲区void myDisplaycube()/绘制矩

38、形边框glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);static const GLfloat vertex_list3 = -0.41f, -0.39f, -0.52f, 0.41f, -0.39f, -0.52f, -0.41f, 0.39f, -0.52f, 0.41f, 0.39f, -0.52f, -0.41f, -0.39f, 0.52f, 0.41f, -0.39f, 0.52f, -0.41f, 0.39f, 0.52f, 0.41f, 0.39f, 0.52f,;glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3fv(vertex_list0); glV

39、ertex3fv(vertex_list2); glVertex3fv(vertex_list3); glVertex3fv(vertex_list1);glEnd();glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3fv(vertex_list0); glVertex3fv(vertex_list4); glVertex3fv(vertex_list5); glVertex3fv(vertex_list1);glEnd();glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3fv(vertex_list0); glVertex3fv(vertex_list4);

40、glVertex3fv(vertex_list6); glVertex3fv(vertex_list2);glEnd();glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3fv(vertex_list2); glVertex3fv(vertex_list6); glVertex3fv(vertex_list7); glVertex3fv(vertex_list3);glEnd();glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3fv(vertex_list3); glVertex3fv(vertex_list7); glVertex3fv(vertex_list5

41、); glVertex3fv(vertex_list1);glEnd();glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3fv(vertex_list5); glVertex3fv(vertex_list7); glVertex3fv(vertex_list6); glVertex3fv(vertex_list4);glEnd();glPointSize(5.0f); glFlush();/导入3ds文件部分，生成显示列表部分/ 构造函数的功能是初始化tChunk数据，分配内存空间CLoad3DS:CLoad3DS()m_CurrentChunk = new tChunk;/

42、初始化并为当前的块分配空间m_TempChunk = new tChunk;/ 初始化一个临时块并分配空间/ 打开一个3ds文件，读出其中的内容，并释放内存bool CLoad3DS:Import3DS(t3DModel *pModel, char *strFileName)char strMessage255 = 0;m_FilePointer = fopen(strFileName, rb);/ 打开一个3ds文件ReadChunk(m_CurrentChunk);/读出块的id和块的sizeProcessNextChunk(pModel, m_CurrentChunk);/ 现在开始读入

43、数据，ProcessNextChunk()是一个递归函数 通过调用下面的递归函数，将对象读出ComputeNormals(pModel);/ 在读完整个3ds文件之后，计算顶点的法线CleanUp();/ 释放内存空间return true;void CLoad3DS:CleanUp()/ 下面的函数释放所有的内存空间，并关闭文件fclose(m_FilePointer);/ 关闭当前的文件指针delete m_CurrentChunk;/ 释放当前块delete m_TempChunk;/ 释放临时块/*fread函数的功能是从一个文件流中读数据,读取count个元素,每个元素size字节.

44、如果调用成功返回count.如果调用成功则实际读取size*count字节*/ 下面的函数读出3ds文件的主要部分void CLoad3DS:ProcessNextChunk(t3DModel *pModel, tChunk *pPreviousChunk)t3DObject newObject = 0;/ 用来添加到对象链表unsigned int version = 0;/ 保存文件版本int buffer50000 = 0;/ 用来跳过不需要的数据m_CurrentChunk = new tChunk;/ 为新的块分配空间while (pPreviousChunk-bytesRead l

45、ength)/ 读入下一个块ReadChunk(m_CurrentChunk);/ 判断块的ID号switch (m_CurrentChunk-ID)case VERSION:/ 读入文件的版本号，并将字节数添加到bytesRead变量中m_CurrentChunk-bytesRead += fread(&version, 1, m_CurrentChunk-length - m_CurrentChunk-bytesRead, m_FilePointer); if (version 0x03)/ 如果文件版本号大于3，给出一个警告信息MessageBox(NULL, This 3DS file

46、 is over version 3 so it may load incorrectly, Warning, MB_OK);break; case OBJECTINFO:/网格对象的信息ReadChunk(m_TempChunk);m_TempChunk-bytesRead += fread(&version, 1, m_TempChunk-length - m_TempChunk-bytesRead, m_FilePointer);m_CurrentChunk-bytesRead += m_TempChunk-bytesRead;ProcessNextChunk(pModel, m_CurrentChunk);break;case OBJECT:/ 对象的名称/ 该块是对象信息块的头部，保存了对象了名称/ 对象数递增pModel-numOfObjects+;/ 添