[OpenGL] 斯坦福兔子与显示列表

1.调整桌子的大小。

        在OpenGL绘制长方体，能够通过函数：

         绘制得到的是一个正方体，再利用缩放矩阵使其变成长方体。使得桌子的大小刚好能够放下16仅仅兔子。

2.兔子的增多降低

        使用一个全局变量rabbitNum来记录兔子的数量。

        在键盘回调函数中，在按下I,K后令rabbitNum添加或降低,并维护兔子的数量在1~16，等于16或1不再进行对应操作。

        绘制兔子时。通过循环控制，每画完一仅仅兔子，平移一段距离，画到第4i+1仅仅兔子时。平移到下一行。

        在普通绘制模式下，直接调用绘制桌子、兔子函数。

        在显示列表绘制模式下。调用事先准备好的桌子显示列表和兔子显示列表来绘制。

3.FPS

        fps的含义是每秒传输帧数，它的大小反映了绘制的流畅性。在这里我们须要计算普通以及显示列表模式下fps大小的差别。

        计算fps。我们能够调用该函数：

        该函数返回两次调用glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME)的时间间隔,单位为毫秒。

        通过得到两次调用的间隔时间，我们能够计算绘制图像的刷新帧率。

        我们用frame变量存储帧数，两次间隔调用时间差大于1000ms时我们更新fps的值。依照定义fps = 帧数/时间。

        调用例如以下函数：

        能够把字符变成位图显示在窗体中。

4.显示列表

         通过调用：

        我们得到了num个连续的显示列表，返回第一个显示列表。

        ……

        glEndList();

        在这两者之间，写要增加显示列表的详细语句。

类似于数组。下一个显示列表仅仅需移动偏移值1就能够了得到名称了。

        glCallList(name);

       调用显示列表。

实验数据记录和处理 

         通过实验，我们发如今使用了显示列表的情况下，每秒刷新的帧率更高。它是一种快速的缓存，当我们须要重复地绘制同一物体时，能够将其存入显示列表，并在绘制时调用显示列表，这样就避免了由于重复调用而导致的重复计算。

        缺点是不能动态绘制，也就是说我们后来在外面改动了一些变量的值，是不会影响到显示列表的。详细到此次实验来说，我们不能把绘制多次兔子的循环放入显示列表，由于循环的次数会随着兔子次数的变化而变化，而一旦载入入了显示列表，这样的动态是无法体现出来的，显示列表仅仅会存储最初始增加时的状态。所以我们仅仅能把绘制兔子的函数放入显示列表，而在普通的函数中进行循环控制。

// glutEx1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
//注意FPS函数的应用

#include <stdlib.h>
#include "glut.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "stanford_bunny.h"

float eye[] = {0, 4, 6};  //眼睛位置
float center[] = {0, 0, 0};  //视点位置
float fDistance = 0.2f;    //距离因子
float fRotate = 0;  //旋转因子
bool bAnim = false;  //是否旋转

bool bDrawList = false;  //是否使用显示列表
GLint tableList=0;   //桌子列表
GLint rabbitList = 0;    //兔子列表
int rabbitNum = 1;     //兔子数量

//绘制桌子
void DrawTable()
{
	glPushMatrix();
	glTranslatef(0, 3.5, 0);
	glScalef(5, 1, 4);

	glPushMatrix();
	glScalef(1.3, 0.4, 1.3);
	glutSolidCube(1.0);  
	glPopMatrix();

	glPopMatrix();

	glPushMatrix();
	glTranslatef(2.0, 0.5, 1.5);
	glScalef(0.6, 5, 0.6);
	glutSolidCube(1.0);
	glPopMatrix();

	glPushMatrix();
	glTranslatef(-2.0, 0.5, 1.5);
	glScalef(0.6, 5, 0.6);
	glutSolidCube(1.0);
	glPopMatrix();

	glPushMatrix();
	glTranslatef(2.0, 0.5, -1.5);
	glScalef(0.6, 5, 0.6);
	glutSolidCube(1.0);
	glPopMatrix();

	glPushMatrix();
	glTranslatef(-2.0, 0.5, -1.5);
	glScalef(0.6, 5, 0.6);
	glutSolidCube(1.0);
	glPopMatrix();
}

GLint GenTableList()
{
	GLint lid=glGenLists(2); //生成两个空的显示列表
	glNewList(lid, GL_COMPILE);  // 用于创建和替换一个显示列表函数原型
	                             // 指定显示列表的名称，编译模式：仅仅编译

	//第一个显示列表：画桌子
	DrawTable();
	glEndList();

	//第二个显示列表：画兔子
	glNewList(lid + 1, GL_COMPILE);
	DrawBunny();
	glEndList();

	return lid; //返回显示列表编号
}

void Draw_Table_List()
{	
	glPushMatrix();
	glTranslatef(2.2, 4.5, 1.5); //平移与缩放
	glScalef(2, 2, 2);

	for (int i = 1; i <= rabbitNum; i++) {
		glCallList(rabbitList);     //调用显示列表画兔子
		if (i == 4 || i == 8 || i == 12) {
			glTranslatef(2.1f, 0, -0.5f);  //兔子换行
		}
		else glTranslatef(-0.7f, 0.0f, 0.0f); //兔子平移
	}
	glPopMatrix();

	glCallList(tableList);  //调用显示列表画桌子
}

void DrawScene()
{
	glPushMatrix();
	glTranslatef(2.2, 4.5, 1.5);
	glScalef(2, 2, 2);

	for (int i = 1; i <= rabbitNum; i++) {
		DrawBunny();   //直接绘制兔子
		if (i==4||i==8||i==12) {
			glTranslatef(2.1f, 0, -0.5f);    //兔子换行
		}
		else glTranslatef(-0.7f, 0.0f, 0.0f);    //兔子平移
	}
	glPopMatrix();

	DrawTable();   //直接绘制桌子
}

void reshape(int width, int height)
{
	if (height == 0)
	{
		height = 1;  //高度为0时，让高度为1  
	}

	glViewport(0, 0, width, height);    //设置视窗大小  

	glMatrixMode(GL_PROJECTION);    //设置矩阵模式为投影  
	glLoadIdentity();           //初始化矩阵为单位矩阵  

	float whRatio = (GLfloat)width / (GLfloat)height;
	gluPerspective(45, whRatio, 1, 1000);	//设置投影方位  

	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);   //设置矩阵模式为模型  
}

void idle()
{
	glutPostRedisplay();  //调用当前绘制函数  
}

void key(unsigned char k, int x, int y)
{
	switch(k)
	{
	case 27:
	case 'q': {exit(0); break; }

	case 'a':  //物体左移
		{
			eye[0] += fDistance; 
			center[0] += fDistance;
			break;
		}
	case 'd':   //物体右移
		{
			eye[0] -= fDistance;
			center[0] -= fDistance;
			break;
		 }
	case 'w':   //物体上移
		{
			eye[1] -= fDistance;
			center[1] -= fDistance; 
			break;
		}
	case 's':   //物体下移
		{
			eye[1] += fDistance;
			center[1] += fDistance;
			break;
		}
	case 'z':    //靠近
		{
			eye[2] *= 0.95;
			break; 
		}
	case 'c':    //远离
		{
			eye[2] *= 1.05;
			break;
		 }
	case 'l':    // 切换显示列表和非显示列表绘制方式
		{
			bDrawList = !bDrawList;	
			break;
		}
	case ' ':     //旋转
		{
			bAnim = !bAnim; 
			break;
		}
	case 'i':     //兔子增多
		{
			if(rabbitNum<=15)rabbitNum++;
			break;
		} 
	case 'k':     //兔子降低
		{
			if (rabbitNum>=2)rabbitNum--;
			break;
		}
	default: break;
	}
}

void getFPS()
{
	static int frame = 0, time, timebase = 0;
	static char buffer[256]; //字符串缓冲区

	char mode[64]; //模式
	if (bDrawList)   //是否用显示列表绘制
		strcpy(mode, "display list");
	else
		strcpy(mode, "naive");

	frame++;  
	time=glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME);
	//返回两次调用glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME)的时间间隔,单位为毫秒
	if (time - timebase > 1000) { //时间间隔差大于1000ms时
		sprintf(buffer,"FPS:%4.2f %s",
			frame*1000.0/(time-timebase), mode); //写入buffer中
		timebase = time; //上一次的时间间隔
		frame = 0;
	}

	char *c;
	glDisable(GL_DEPTH_TEST);     // 禁止深度測试
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);  // 选择投影矩阵
	glPushMatrix();               // 保存原矩阵
	glLoadIdentity();             // 装入单位矩阵
	glOrtho(0,480,0,480,-1,1);    // 位置正投影
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);   // 选择Modelview矩阵
	glPushMatrix();               // 保存原矩阵
	glLoadIdentity();             // 装入单位矩阵
	glRasterPos2f(10,10);
	for (c=buffer; *c != '\0'; c++) {		
		glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_HELVETICA_18, *c); //绘制字符
	}
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);  // 选择投影矩阵
	glPopMatrix();                // 重置为原保存矩阵
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);   // 选择Modelview矩阵
	glPopMatrix();                // 重置为原保存矩阵
	glEnable(GL_DEPTH_TEST);	  // 开启深度測试
}

/*画图函数*/
void redraw() 
{
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
	//清除颜色和深度缓存
	glClearColor(0, 0.5, 0, 1); //设置清除颜色
	glLoadIdentity(); //初始化矩阵为单位矩阵

	gluLookAt(eye[0], eye[1], eye[2],
		center[0], center[1], center[2],
		0, 1, 0);				
	// 场景（0，0，0）的视点中心 (0, 5, 50)。Y轴向上
	//　视点位置。望向位置，头顶方向

	glEnable(GL_DEPTH_TEST);  //开启深度測试
	glEnable(GL_LIGHTING);    //开启光照
	GLfloat gray[] = { 0.4, 0.4, 0.4, 1.0 };    //设置灰色
	GLfloat light_pos[] = {10, 10, 10, 1};      //设置光源位置
	glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,gray);   //指定整个场景的环境光强度
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_pos);  //设置第0号光源的光照位置
	glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, gray); //设置第0号光源多次反射后的光照颜色（环境光颜色）
	glEnable(GL_LIGHT0);  //开启第0号光源

	if (bAnim) 
		fRotate += 0.5f; //改变旋转因子
	glRotatef(fRotate, 0, 1.0f, 0);			//绕y轴旋转

	glScalef(0.4, 0.4, 0.4);   //缩放
	if(!bDrawList)
		DrawScene();						// 普通绘制
	else 
		Draw_Table_List();                  // 显示列表绘制

	getFPS();  //得到每秒传输帧数(Frames Per Second)
	glutSwapBuffers(); //交换缓冲区
}

int main (int argc,  char *argv[])
{
	glutInit(&argc, argv);//初始化glut
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE);
	//初始化显示模式：RGB颜色模型，双缓冲，深度測试
	glutInitWindowSize(480,480);//设置窗体大小
	int windowHandle = glutCreateWindow("Exercise 4");
	//取得新建窗体的句柄
	glutDisplayFunc(redraw);//注冊显示函数
	glutReshapeFunc(reshape);	//注冊重绘函数
	glutKeyboardFunc(key); //注冊键盘回调事件
	glutIdleFunc(idle); //注冊空暇回调事件

	tableList = GenTableList();  //初始化显示列表
	rabbitList = tableList + 1;

	glutMainLoop(); //开启时间循环
	return 0;
}