【OpenGL】太阳星系的实现

一、功能

基本功能

三个球体、一个表示太阳、一个表示地球、一个表示月亮；地球不停地绕太阳旋转，月亮绕地球旋转，期间它们三者都发生自转。

扩展功能

地球有两个月亮，画上轨道线，使轨道倾斜，放缩效果

自己完成的效果图

二、思路

基本功能的实现

首先搭好程序框架：
1、 设置显示模式
2、 初始化窗口
3、 创建窗口
4、 设置一系列回调函数
5、 启动主循环
框架设置完毕后，针对display()函数进行编写，关于display函数的编写，即是整个基本功能的绘制，本人刚开始编写的时候，对全局变换和局部变换理解不够透彻，因此我在编写过程中一直采用全局变换的思路，并没有采用的局部变换的思路。

1、创建三个球体，分别为太阳、地球和月亮，并移至对应位置

2、使地球绕太阳转起来

我假设太阳为默认原点位置，地球将在xoz平面围绕太阳进行旋转，绕其旋转，起初，我思考地球位置的改变即为其x,z值的改变，对于一个圆，其x,z值采用极座标的形式来表达，

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

因此只要改变座标，就能使求发生转动，于是通过编写定义定时器回调函数void myTimerFunc(int value)，在函数中不断增加theda的值，就可以使圆不断转动。

3、使月亮绕地球转起来

月亮围绕地球转，由于我始终是从全局座标的角度考虑了这个问题，
因此，月亮的座标也要转换为全局座标值，假设月球绕地球转动角度为far，则其x，z采用极座标的形式来表达为

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

同样使其转动，在void myTimerFunc(int value)中，不断增加far的值即可，具体效果见SunEarthMonth.gif。而其中两个球体的自转，则设定一个自转角度curSpeed来控制，而其值的变化也在定时器回调函数中完成。

扩展功能的实现

1、（扩展功能）实现地球上有两个月亮

对于这个效果，很容易实现，此处简化，只设置月亮B和月亮A在同一平面内，并且两者速度相等，只需要保持轨道半径相等，位置不同即可，而如何做到这一点，仍然可以从圆出发，这里我做的是将另一个月亮和此月亮形成对称，因此使月亮B绕地球的角度比月亮A多180度即可，座标值如下：

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

具体实现效果见下图

2、（扩展功能）画上轨道线

实现地球绕太阳的轨道线描绘的就是以太阳为中心，以地球到太阳的距离为半径画的圆，而在OpenGL中，绘画基本图元没有圆，因此我思考通过不断的画直线来逼近圆，因此使用GL_LINE_LOOP来绘制，线段我一共绘制了7200次。同理，月亮绕地球的轨道线，就是以地球为中心，以月亮到地球的距离为半径画的圆。效果图可见下图：

3、（扩展功能）让轨道倾斜

首先我实现的是地球绕太阳的轨道倾斜，要做的效果实际上就是使xoy平面发生旋转，此处我是使其绕z轴先进行旋转，后续步骤不变即可。需要注意的是此处轨道倾斜，相应的地球和月亮也要随着倾斜。
倾斜代码为：
glRotatef(earthOrbitAngle, 0.0f, 0.0f, 1.0f);//地球轨道倾斜earthOrbitAngle度,轨道沿着Z轴逆时针旋转
对于月亮绕地球的轨道倾斜，其效果就是在地球绕太阳的轨道平面上，再旋转即可，此处我假定月亮绕地球的轨道平面绕地球到月亮的轴线进行旋转。因此先将其变换到地球绕太阳的轨道平面上后，再进行旋转一定角度即可实现。效果图详见：

4、（扩展功能）实现按键控制轨道倾斜与整体图形放大缩小功能

对于轨道倾斜，通过键盘控制函数改变其角度参数值（earthOrbitAngle、monthOrbitAngle）即可，对于放大缩小，通过控制G_fDistance值即可。效果图详见SunEarthMonth4.gif：

三、源代码

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