OpenGL入门学习之六——动画的制作下载_在线阅读_6

is_602166

暂无简介

OpenGL入门学习之六——动画的制作 OpenGL 入门学习之六——动画的制作 2009-01-07 11:45 本次课程，我们将进入激动人心的计算机动画世界。想必大家都知道电影和动画的工作原理吧？是的，快速的把看似连续的画面一幅幅的呈现在人们面前。一旦每秒钟呈现的画面超过 24 幅，人们就会错以为它是连续的。我们通常观看的电视，每秒播放 25 或 30 幅画面。但对于计算机来说，它可以播放更多的画面，以达到更平滑的效果。如果速度过慢，画面不够平滑。如果速度过快，则人眼未必就能反应得过来。对于一个正常人来说，每秒 60~120 幅图画是比较合适的...

OpenGL 入门学习之六——动画的制作 2009-01-07 11:45 本次课程，我们将进入激动人心的计算机动画世界。想必大家都知道电影和动画的工作原理吧？是的，快速的把看似连续的画面一幅幅的呈现在人们面前。一旦每秒钟呈现的画面超过 24 幅，人们就会错以为它是连续的。我们通常观看的电视，每秒播放 25 或 30 幅画面。但对于计算机来说，它可以播放更多的画面，以达到更平滑的效果。如果速度过慢，画面不够平滑。如果速度过快，则人眼未必就能反应得过来。对于一个正常人来说，每秒 60~120 幅图画是比较合适的。具体的数值因人而异。假设某动画一共有 n 幅画面，则它的工作步骤就是：显示第 1 幅画面，然后等待一小段时间，直到下一个 1/24 秒显示第 2 幅画面，然后等待一小段时间，直到下一个 1/24 秒 …… 显示第 n 幅画面，然后等待一小段时间，直到下一个 1/24 秒结束如果用 C 语言伪代码来描述这一过程，就是： for(i=0; i表

关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf 视力表打印pdf 用图表说话 pdf

示单缓冲，如果改成 GLUT_DOUBLE 就是双缓冲了。当然还有需要更改的地方——每次绘制完成时，我们需要交换两个缓冲区，把绘制好的信息用于屏幕显示（否则无论怎么绘制，还是什么都看不到）。如果使用 GLUT 工具包，也可以很轻松的完成这一工作，只要在绘制完成时简单的调用 glutSwapBuffers函数就可以了。 2、实现连续动画似乎没有任何疑问，我们应该把绘制动画的代码写成下面这个样子： for(i=0; i // 太阳、地球和月亮 // 假设每个月都是 30天 // 一年 12 个月，共是 360天 static int day = 200; // day 的变化：从 0 到 359 void myDisplay(void) { /**************************************************** 这里的内容照搬上一课的，只因为使用了双缓冲，补上最后这句 *****************************************************/ glutSwapBuffers(); } void myIdle(void) { /* 新的函数，在空闲时调用，作用是把日期往后移动一天并重新绘制，达到动画效果 */ ++day; if( day >= 360 ) day = 0; myDisplay(); } int main(int argc, char *argv[]) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE); // 修改了参数为 GLUT_DOUBLE glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(400, 400); glutCreateWindow("太阳，地球和月亮"); // 改了窗口标题 glutDisplayFunc(&myDisplay); glutIdleFunc(&myIdle); // 新加入了这句 glutMainLoop(); return 0; } 3、关于垂直同步代码是写好了，但相信大家还有疑问。某些朋友可能在运行时发现，虽然 CPU几乎都用上了，但运动速度很快，根本看不清楚，另一些朋友在运行时发现 CPU使用率很低，根本就没有把空闲时间完全利用起来。但对于上面那段代码来说，这些现象都是合理的。这里就牵涉到关于垂直同步的问题。大家知道显示器的刷新率是比较有限的，一般为 60~120Hz，也就是一秒钟刷新 60~120 次。但如果叫计算机绘制一个简单的画面，例如只有一个三角形，则一秒钟可以绘制成千上万次。因此，如果最大限度的利用计算机的处理能力，绘制很多幅画面，但显示器的刷新速度却跟不上，这不仅造成性能的浪费，还可能带来一些负面影响（例如，显示器只刷新到一半时，需要绘制的内容却变化了，由于显示器是逐行刷新的，于是显示器上半部分和下半部分实际上是来自两幅画面）。采用垂直同步技术可以解决这一问题。即，只有在显示器刷新时，才把绘制好的图象传输出去供显示。这样一来，计算机就不必去绘制大量的根本就用不到的图象了。如果显示器的刷新率为 85Hz，则计算机一秒钟只需要绘制 85 幅图象就足够，如果场景足够简单，就会造成比较多的 CPU空闲。几乎所有的显卡都支持“垂直同步”这一功能。垂直同步也有它的问题。如果刷新频率为 60Hz，则在绘制比较简单的场景时，绘制一幅图画需要的时间很段，帧速可以恒定在 60FPS（即 60帧/秒）。如果场景变得复杂，绘制一幅图画的时间超过了 1/60 秒，则帧速将急剧下降。如果绘制一幅图画的时间为 1/50，则在第一个 1/60 秒时，显示器需要刷新了，但由于新的图画没有画好，所以只能显示原来的图画，等到下一个 1/60 秒时才显示新的图画。于是显示一幅图画实际上用了 1/30 秒，帧速为 30FPS。（如果不采用垂直同步，则帧速应该是 50FPS）如果绘制一幅图画的时间更长，则下降的趋势就是阶梯状的：60FPS，30FPS，20FPS，…… （60/1，60/2，60/3，……）如果每一幅图画的复杂程度是不一致的，且绘制它们需要的时间都在 1/60 上下。则在 1/60 时间内画完时，帧速为 60FPS，在 1/60 时间未完成时，帧速为 30FPS，这就造成了帧速的跳动。这是很麻烦的事情，需要避免它——要么想办法简化每一画面的绘制时间，要么都延迟一小段时间，以作到统一。回过头来看前面的问题。如果使用了大量的 CPU 而且速度很快无法看清，则打开垂直同步可以解决该问题。当然如果你认为垂直同步有这样那样的缺点，也可以关闭它。——至于如何打开和关闭，因操作系统而异了。具体步骤请自己搜索之。当然，也有其它办法可以控制动画的帧速，或者尽量让动画的速度尽量和帧速无关。不过这里面很多内容都是与操作系统比较紧密的，况且它们跟OpenGL关系也不太大。这里就不做介绍了。 4、计算帧速不知道大家玩过 3D Mark 这个软件没有，它可以运行各种场景，测出帧速，并且为你的系统给出评分。这里我也介绍一个计算帧速的方法。根据定义，帧速就是一秒钟内播放的画面数目（FPS）。我们可以先测量绘制两幅画面之间时间 t，然后求它的倒数即可。假如 t=0.05s，则 FPS 的值就是 1/0.05=20。理论上是如此了，可是如何得到这个时间呢？通常 C 语言的 time函数精确度一般只到一秒，肯定是不行了。clock函数也就到十毫秒左右，还是有点不够。因为 FPS 为 60 和 FPS 为 100 的时候，t 的值都是十几毫秒。你知道如何测量一张纸的厚度吗？一个粗略的办法就是：用很多张纸叠在一起测厚度，计算平均值就可以了。我们这里也可以这样办。测量绘制 50 幅画面（包括垂直同步等因素的等待时间）需要的时间 t'，由 t'=t*50 很容易的得到 FPS=1/t=50/t' 下面这段代码可以统计该函数自身的调用频率，（原理就像上面说的那样），程序并不复杂，并且这并不属于 OpenGL 的内容，所以我不打算详细讲述它。 #include double CalFrequency() { static int count; static double save; static clock_t last, current; double timegap; ++count; if( count <= 50 ) return save; count = 0; last = current; current = clock(); timegap = (current-last)/(double)CLK_TCK; save = 50.0/timegap; return save; } 最后，要把计算的帧速显示出来，但我们并没有学习如何使用 OpenGL 把文字显示到屏幕上。 ——但不要忘了，在我们的图形窗口背后，还有一个命令行窗口~使用 printf函数就可以轻易的输出文字了。 #include double FPS = CalFrequency(); printf("FPS = %f\n", FPS); 最后的一步，也被我们解决了——虽然做法不太雅观，没关系，以后我们还会改善它的。现在，我给出一个比较完整的程序，供大家参考。 #include #include #include // 太阳、地球和月亮 // 假设每个月都是 12天 // 一年 12 个月，共是 360天 static int day = 200; // day 的变化：从 0 到 359 double CalFrequency() { static int count; static double save; static clock_t last, current; double timegap; ++count; if( count <= 50 ) return save; count = 0; last = current; current = clock(); timegap = (current-last)/(double)CLK_TCK; save = 50.0/timegap; return save; } void myDisplay(void) { double FPS = CalFrequency(); printf("FPS = %f\n", FPS); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(75, 1, 1, 400000000); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt(0, -200000000, 200000000, 0, 0, 0, 0, 0, 1); // 绘制红色的“太阳” glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glutSolidSphere(69600000, 20, 20); // 绘制蓝色的“地球” glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); glRotatef(day/360.0*360.0, 0.0f, 0.0f, -1.0f); glTranslatef(150000000, 0.0f, 0.0f); glutSolidSphere(15945000, 20, 20); // 绘制黄色的“月亮” glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f); glRotatef(day/30.0*360.0 - day/360.0*360.0, 0.0f, 0.0f, -1.0f); glTranslatef(38000000, 0.0f, 0.0f); glutSolidSphere(4345000, 20, 20); glFlush(); glutSwapBuffers(); } void myIdle(void) { ++day; if( day >= 360 ) day = 0; myDisplay(); } int main(int argc, char *argv[]) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE); glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(400, 400); glutCreateWindow("太阳，地球和月亮"); glutDisplayFunc(&myDisplay); glutIdleFunc(&myIdle); glutMainLoop(); return 0; } 小结： OpenGL 动画和传统意义上的动画相似，都是把画面一幅一幅的呈现在观众面前。一旦画面变换的速度快了，观众就会认为画面是连续的。双缓冲技术是一种在计算机图形中普遍采用的技术，绝大多数 OpenGL 实现都支持双缓冲技术。通常都是利用 CPU空闲的时候绘制动画，但也可以有其它的选择。介绍了垂直同步的相关知识。介绍了一种简单的计算帧速（FPS）的方法。最后，我们列出了一份完整的天体动画程序

清单

。

本文档为【OpenGL入门学习之六——动画的制作】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。

OpenGL入门学习之六——动画的制作

热门搜索

历史搜索