NeHe OpenGL第二十五课：变形

变形和从文件中加载3D物体:

在这一课中，你将学会如何从文件加载3D模型，并且平滑的从一个模型变换为另一个模型。
 
欢迎来到这激动人心的一课，在这一课里，我们将介绍模型的变形。需要注意的是各个模型必须要有相同的顶点，才能一一对应，并应用变形。
在这一课里，我们同样要教会你如何从一个文件中读取模型数据。
文件开始的部分和前面一样，没有任何变化。 
  
我们结下来添加几个旋转变量，用来记录旋转的信息。并使用cx,cy,cz设置物体在屏幕上的位置。
变量key用来记录当前的模型，step用来设置相邻变形之间的中间步骤。如step为200，则需要200次，才能把一个物体变为另一个物体。
最后我们用一个变量来设置是否使用变形。 
  
GLfloat  xrot,yrot,zrot,        // X, Y & Z 轴的旋转角度
  xspeed,yspeed,zspeed,       // X, Y & Z 轴的旋转速度
  cx,cy,cz=-15;        // 物体的位置

int  key=1;         // 物体的标识符
int  step=0,steps=200;        // 变换的步数
bool  morph=FALSE;        // 是否使用变形

下面的结构定义一个三维顶点 
  
typedef struct     
{
 float x, y, z;       
} VERTEX;       
  
下面的结构使用顶点来描述一个三维物体 
  
typedef struct          // 物体结构
{
 int  verts;         // 物体中顶点的个数
 VERTEX  *points;         // 包含顶点数据的指针
} OBJECT;          
  
maxver用来记录各个物体中最大的顶点数，如一个物体使用5个顶点，另一个物体使用20个顶点，那么物体的顶点个数为20。
结下来定义了四个我们使用的模型物体，并把相邻模型变形的中间状态保存在helper中，sour保存原模型物体，dest保存将要变形的模型物体。 
  
int  maxver;         // 最大的顶点数
OBJECT  morph1,morph2,morph3,morph4,      // 我们的四个物体
  helper,*sour,*dest;        // 帮助物体,原物体，目标物体

WndProc()函数没有变化 
  
下面的函数用来为模型分配保存顶点数据的内存空间 
  
void objallocate(OBJECT *k,int n)
{           
 k->points=(VERTEX*)malloc(sizeof(VERTEX)*n);     // 分配n个顶点的内存空间
}          
  
下面的函数用来释放为模型分配的内存空间 
  
void objfree(OBJECT *k)   
{
 free(k->points);        
}

下面的代码用来读取文件中的一行。
我们用一个循环来读取字符，最多读取255个字符，当遇到‘\n‘回车时，停止读取并立即返回。 
  
void readstr(FILE *f,char *string)       // 读取一行字符
{
 do          
 {
  fgets(string, 255, f);      // 最多读取255个字符
 } while ((string[0] == ‘/‘) || (string[0] == ‘\n‘));    // 遇到回车则停止读取
 return;         // 返回
}

下面的代码用来加载一个模型文件，并为模型分配内存，把数据存储进去。 
  
void objload(char *name,OBJECT *k)       // 从文件加载一个模型
{
 int ver;        // 保存顶点个数
 float rx,ry,rz;        // 保存模型位置
 FILE *filein;        // 打开的文件句柄
 char oneline[255];       // 保存255个字符

 filein = fopen(name, "rt");       // 打开文本文件，供读取
           
 readstr(filein,oneline);       // 读入一行文本
 sscanf(oneline, "Vertices: %d\n", &ver);     // 搜索字符串"Vertices: "，并把其后的顶点数保存在ver变量中
 k->verts=ver;        // 设置模型的顶点个数
 objallocate(k,ver);       // 为模型数据分配内存

下面的循环，读取每一行（即每个顶点）的数据，并把它保存到内存中?/td>  
  
 for (int i=0;i<ver;i++)        // 循环所有的顶点
 {
  readstr(filein,oneline);       // 读取一行数据
  sscanf(oneline, "%f %f %f", &rx, &ry, &rz);     // 把顶点数据保存在rx,ry,rz中

  k->points[i].x = rx;       // 保存当前顶点的x坐标
  k->points[i].y = ry;       // 保存当前顶点的y坐标
  k->points[i].z = rz;       // 保存当前顶点的z坐标
 }
 fclose(filein);         // 关闭文件

 if(ver>maxver) maxver=ver;        // 记录最大的顶点数
}          
  
下面的函数根据设定的间隔，计算第i个顶点每次变换的位移 
  
VERTEX calculate(int i)         // 计算第i个顶点每次变换的位移
{
 VERTEX a;        
 a.x=(sour->points[i].x-dest->points[i].x)/steps;    
 a.y=(sour->points[i].y-dest->points[i].y)/steps;    
 a.z=(sour->points[i].z-dest->points[i].z)/steps;    
 return a;         
}           
  
ReSizeGLScene()函数没有变化 
  
GLvoid ReSizeGLScene(GLsizei width, GLsizei height)

下面的函数完成初始化功能，它设置混合模式为半透明 
  
int InitGL(GLvoid)   
{
 glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE);      // 设置半透明混合模式
 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);     // 设置清除色为黑色
 glClearDepth(1.0);        // 设置深度缓存中值为1
 glDepthFunc(GL_LESS);       // 设置深度测试函数
 glEnable(GL_DEPTH_TEST);       // 启用深度测试
 glShadeModel(GL_SMOOTH);       // 设置着色模式为光滑着色
 glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);   
  
下面的代码用来加载我们的模型物体 
  
 maxver=0;         // 初始化最大顶点数为0
 objload("data/sphere.txt",&morph1);      // 加载球模型
 objload("data/torus.txt",&morph2);      // 加载圆环模型
 objload("data/tube.txt",&morph3);      // 加载立方体模型

第四个模型不从文件读取，我们在（-7，-7，-7）-（7，7，7）之间随机生成模型点,它和我们载如的模型都一样具有486个顶点。 

 objallocate(&morph4,486);       // 为第四个模型分配内存资源
 for(int i=0;i<486;i++)       // 随机设置486个顶点
 {
  morph4.points[i].x=((float)(rand()%14000)/1000)-7;   
  morph4.points[i].y=((float)(rand()%14000)/1000)-7;   
  morph4.points[i].z=((float)(rand()%14000)/1000)-7;   
 }

初始化中间模型为球体，并把原和目标模型都设置为球 

 objload("data/sphere.txt",&helper);
 sour=dest=&morph1;        

 return TRUE;         // 初始化完成，成功返回
}

下面是具体的绘制代码，向往常一样我们先设置模型变化，以便我们更好的观察。 
  
void DrawGLScene(GLvoid)
{
 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    // 清空缓存
 glLoadIdentity();        // 重置模型变换矩阵
 glTranslatef(cx,cy,cz);       // 平移和旋转
 glRotatef(xrot,1,0,0);        
 glRotatef(yrot,0,1,0);       
 glRotatef(zrot,0,0,1);        

 xrot+=xspeed; yrot+=yspeed; zrot+=zspeed;     // 根据旋转速度，增加旋转角度

 GLfloat tx,ty,tz;        // 顶点临时变量
 VERTEX q;         // 保存中间计算的临时顶点
  
接下来我们来绘制模型中的点，如果启用了变形，则计算变形的中间过程点。 

 glBegin(GL_POINTS);        // 点绘制开始
  for(int i=0;i<morph1.verts;i++)      // 循环绘制模型1中的每一个顶点
  {         
   if(morph) q=calculate(i); else q.x=q.y=q.z=0;    // 如果启用变形，则计算中间模型
   helper.points[i].x-=q.x;     
   helper.points[i].y-=q.y;     
   helper.points[i].z-=q.z;     
   tx=helper.points[i].x;      // 保存计算结果到x,y,z变量中
   ty=helper.points[i].y;      
   tz=helper.points[i].z;     
  
为了让动画开起来流畅，我们一共绘制了三个中间状态的点。让变形过程从蓝绿色向蓝色下一个状态变化。 
  
   glColor3f(0,1,1);      // 设置颜色
   glVertex3f(tx,ty,tz);     // 绘制顶点
   glColor3f(0,0.5f,1);     // 把颜色变蓝一些
   tx-=2*q.x; ty-=2*q.y; ty-=2*q.y;    // 如果启用变形，则绘制2步后的顶点
   glVertex3f(tx,ty,tz);      
   glColor3f(0,0,1);      // 把颜色变蓝一些
   tx-=2*q.x; ty-=2*q.y; ty-=2*q.y;    // 如果启用变形，则绘制2步后的顶点
   glVertex3f(tx,ty,tz);      
  }         
 glEnd();         // 绘制结束

最后如果启用了变形，则增加递增的步骤参数，然后绘制下一个点。    

 // 如果启用变形则把变形步数增加
 if(morph && step<=steps)step++; else { morph=FALSE; sour=dest; step=0;}
 return TRUE; // 一切OK
}

KillGLWindow() 函数基本没有变化，只是添加释放5个模型内存的代码 
  
objfree(&morph1);        // 释放模型1内存
 objfree(&morph2);        // 释放模型2内存
 objfree(&morph3);        // 释放模型3内存
 objfree(&morph4);        // 释放模型4内存
 objfree(&helper);        // 释放模型5内存

CreateGLWindow() 函数没有变化 
  
BOOL CreateGLWindow()  

LRESULT CALLBACK WndProc()

在WinMain()函数中，我们添加了一些键盘控制的函数  

    if(keys[VK_PRIOR])      // PageUp键是否被按下
     zspeed+=0.01f;     // 按下增加绕z轴旋转的速度

    if(keys[VK_NEXT])      // PageDown键是否被按下
     zspeed-=0.01f;     // 按下减少绕z轴旋转的速度

    if(keys[VK_DOWN])      // 下方向键是否被按下
     xspeed+=0.01f;     // 按下增加绕x轴旋转的速度

    if(keys[VK_UP])      // 上方向键是否被按下
     xspeed-=0.01f;     // 按下减少绕x轴旋转的速度

    if(keys[VK_RIGHT])      // 右方向键是否被按下
     yspeed+=0.01f;     // 按下增加沿y轴旋转的速度

    if(keys[VK_LEFT])      // 左方向键是否被按下
     yspeed-=0.01f;     // 按下减少沿y轴旋转的速度
    if (keys[‘Q‘])      // Q键是否被按下
     cz-=0.01f;      // 是则向屏幕里移动

    if (keys[‘Z‘])      // Z键是否被按下
     cz+=0.01f;      // 是则向屏幕外移动

    if (keys[‘W‘])      // W键是否被按下
     cy+=0.01f;      // 是则向上移动

    if (keys[‘S‘])      // S键是否被按下
     cy-=0.01f;      // 是则向下移动

    if (keys[‘D‘])      // D键是否被按下
     cx+=0.01f;      // 是则向右移动

    if (keys[‘A‘])      // A键是否被按下
     cx-=0.01f;      // 是则向左移动
  
1，2，3，4键用来设置变形的目标模型 

    if (keys[‘1‘] && (key!=1) && !morph)   // 如果1被按下，则变形到模型1
    {
     key=1;      
     morph=TRUE;    
     dest=&morph1;     
    }
    if (keys[‘2‘] && (key!=2) && !morph)   // 如果2被按下，则变形到模型1
    {
     key=2;      
     morph=TRUE;     
     dest=&morph2;     
    }
    if (keys[‘3‘] && (key!=3) && !morph)   // 如果3被按下，则变形到模型1
    {
     key=3;      
     morph=TRUE;     
     dest=&morph3;     
    }
    if (keys[‘4‘] && (key!=4) && !morph)   // 如果4被按下，则变形到模型1
    {
     key=4;      
     morph=TRUE;     
     dest=&morph4;     
    }
原文及其个版本源代码下载：

http://nehe.gamedev.net/data/lessons/lesson.asp?lesson=25