【OpenGL】太陽星系的實現

一、功能

基本功能

三個球體、一個表示太陽、一個表示地球、一個表示月亮；地球不停地繞太陽旋轉，月亮繞地球旋轉，期間它們三者都發生自轉。

擴展功能

地球有兩個月亮，畫上軌道線，使軌道傾斜，放縮效果

自己完成的效果圖

二、思路

基本功能的實現

首先搭好程序框架：
1、 設置顯示模式
2、 初始化窗口
3、 創建窗口
4、 設置一系列回調函數
5、 啓動主循環
框架設置完畢後，針對display()函數進行編寫，關於display函數的編寫，即是整個基本功能的繪製，本人剛開始編寫的時候，對全局變換和局部變換理解不夠透徹，因此我在編寫過程中一直採用全局變換的思路，並沒有採用的局部變換的思路。

1、創建三個球體，分別爲太陽、地球和月亮，並移至對應位置

2、使地球繞太陽轉起來

我假設太陽爲默認原點位置，地球將在xoz平面圍繞太陽進行旋轉，繞其旋轉，起初，我思考地球位置的改變即爲其x,z值的改變，對於一個圓，其x,z值採用極座標的形式來表達，

    earthPosX=earthBound*cos(curTheta*pi);//求地球x
	earthPosZ=earthBound*sin(curTheta*pi);//求地球z

因此只要改變座標，就能使求發生轉動，於是通過編寫定義定時器回調函數void myTimerFunc(int value)，在函數中不斷增加theda的值，就可以使圓不斷轉動。

3、使月亮繞地球轉起來

月亮圍繞地球轉，由於我始終是從全局座標的角度考慮了這個問題，
因此，月亮的座標也要轉換爲全局座標值，假設月球繞地球轉動角度爲far，則其x，z採用極座標的形式來表達爲

	monthPosX = earthPosX + monthBound* cos(curFar * pi);//求月球x
	monthPosZ = earthPosZ + monthBound* sin(curFar * pi);//求月球y 

同樣使其轉動，在void myTimerFunc(int value)中，不斷增加far的值即可，具體效果見SunEarthMonth.gif。而其中兩個球體的自轉，則設定一個自轉角度curSpeed來控制，而其值的變化也在定時器回調函數中完成。

擴展功能的實現

1、（擴展功能）實現地球上有兩個月亮

對於這個效果，很容易實現，此處簡化，只設置月亮B和月亮A在同一平面內，並且兩者速度相等，只需要保持軌道半徑相等，位置不同即可，而如何做到這一點，仍然可以從圓出發，這裏我做的是將另一個月亮和此月亮形成對稱，因此使月亮B繞地球的角度比月亮A多180度即可，座標值如下：

	month2PosX = earthPosX + monthBound * cos(curFar * pi+pi);//求月球2x
	month2PosZ = earthPosZ + monthBound * sin(curFar * pi+pi);//求月球2z

具體實現效果見下圖

2、（擴展功能）畫上軌道線

實現地球繞太陽的軌道線描繪的就是以太陽爲中心，以地球到太陽的距離爲半徑畫的圓，而在OpenGL中，繪畫基本圖元沒有圓，因此我思考通過不斷的畫直線來逼近圓，因此使用GL_LINE_LOOP來繪製，線段我一共繪製了7200次。同理，月亮繞地球的軌道線，就是以地球爲中心，以月亮到地球的距離爲半徑畫的圓。效果圖可見下圖：

3、（擴展功能）讓軌道傾斜

首先我實現的是地球繞太陽的軌道傾斜，要做的效果實際上就是使xoy平面發生旋轉，此處我是使其繞z軸先進行旋轉，後續步驟不變即可。需要注意的是此處軌道傾斜，相應的地球和月亮也要隨着傾斜。
傾斜代碼爲：
glRotatef(earthOrbitAngle, 0.0f, 0.0f, 1.0f);//地球軌道傾斜earthOrbitAngle度,軌道沿着Z軸逆時針旋轉
對於月亮繞地球的軌道傾斜，其效果就是在地球繞太陽的軌道平面上，再旋轉即可，此處我假定月亮繞地球的軌道平面繞地球到月亮的軸線進行旋轉。因此先將其變換到地球繞太陽的軌道平面上後，再進行旋轉一定角度即可實現。效果圖詳見：

4、（擴展功能）實現按鍵控制軌道傾斜與整體圖形放大縮小功能

對於軌道傾斜，通過鍵盤控制函數改變其角度參數值（earthOrbitAngle、monthOrbitAngle）即可，對於放大縮小，通過控制G_fDistance值即可。效果圖詳見SunEarthMonth4.gif：

三、源代碼

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