Open gl 非矩阵和矩阵实现小动画

/*  在OpenGL中实现双缓冲技术的一种简单方法:
 1. 在调用glutInitDisplayMode函数时， 开启GLUT_DOUBLE，即glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE);。这里将我们惯用的
 GLUT_SINGLE替换为GLUT_DOUBLE，意为要使用双缓冲而非单缓冲。
 2. 调用glutDisplayFunc(display)注册回调函数时， 在回调函数中所有绘制操作完成后调用glutSwapBuffers()交换两个缓冲区指针。
 3. 调用glutIdleFunc注册一个空闲时绘制操作函数， 注册的这个函数再间接调用display函数。
*/

以下是下是2种实现2维的日地月旋转关系，直接计算要画的点的位置，非矩阵实现

///////////////////////////////直接计算实现/////////////////////////////

#include "glut.h"
#include <math.h>

int t=0;  // 地球绕太阳轨道变化的角度值
void init (void)
{
	glClearColor(0.0,0.0,0.0,1.0);
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	gluOrtho2D(0.0,400.0,0.0,400.0);
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glColor3f(1.0,0.0,0.0);
}

void drawcircle(double x,double y,double r)
{
	for (int i=0;i<=20;i++)
	{
		double delta = 3.1415926*2.0/20.0;
		glBegin(GL_POLYGON);
		glVertex2f(x, y);
		glVertex2f(x+r*cos(delta*i),y+r*sin(delta*i));
		glVertex2f(x+r*cos(delta*(i+1)),y+r*sin(delta*(i+1)));
		glEnd();
	}
}

void idlefunc(void)
{
	t++;
	glutPostRedisplay();               // 引起重绘
}

void func_display(void)
{
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
	glLoadIdentity();
	glColor3f(1.0,0.0,0.0);
    drawcircle(200,200,20);            // 太阳的圆心在（200,200）半径大小为20

	double r1=100;
	double r2=40;

	int xx,yy;                         // 这里算出地球的圆心位置，它的半径大小是15，绕太阳转的轨道半径为r1=100
	xx=200+r1*cos((3.1415926*2.0/360.0)*(t%360));   // idlefunc 里让t++ ，t是角度，cos的括号里算出弧度而已
	yy=200+r1*sin((3.1415926*2.0/360.0)*(t%360));

	glColor3f(0.0,0.5,1.0);
    drawcircle(xx,yy,15);


	int xxx,yyy;                       // 这里算出月亮的圆心位置，它的半径大小是5，绕地球转的轨道半径为r2=40
	xxx=xx+r2*cos((3.1415926*2.0/360.0)*(12*t%360));// idlefunc 里让t++ ，t是角度，cos的括号里算出弧度而已
	yyy=yy+r2*sin((3.1415926*2.0/360.0)*(12*t%360)); // 12 是指月亮角度速度是地球的12倍 

	glColor3f(1.0,1.0,1.0);
    drawcircle(xxx,yyy,5);

	glFlush();
	glutSwapBuffers();
}

void main(int argc, char** argv)
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB);
	glutInitWindowPosition(100,100);
	glutInitWindowSize(800,800);
	glutCreateWindow("circle");

	init();
	glutDisplayFunc(func_display);
	glutIdleFunc(idlefunc);
	glutMainLoop();
}

 

////////////////////////////////////////////////矩阵实现/////////////////////////////////////////

#include "glut.h"
#include <math.h>

int t=0;   // 地球饶太阳轨道变化的角度值
void init (void)
{
	glClearColor(0.0,0.0,0.0,1.0);
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	gluOrtho2D(0.0,400.0,0.0,400.0);
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glColor3f(1.0,0.0,0.0);
}

void drawcircle(double x,double y,double r)    // 日 地 月 都靠这个画出来 这个和矩阵无关的,其实opengl 有自带的画圆形的函数，不需要自己定义
{
	for (int i=0;i<=20;i++)
	{
		double delta = 3.1415926*2.0/20.0;
		glBegin(GL_POLYGON);                   // 其实这边画了个特别窄小的三角形而已，循环后即一个填充后的圆了
		glVertex2f(x, y); 
		glVertex2f(x+r*cos(delta*i),y+r*sin(delta*i));
		glVertex2f(x+r*cos(delta*(i+1)),y+r*sin(delta*(i+1)));
		glEnd();
	}
}

void idlefunc(void)
{
	t+=1;
	glutPostRedisplay();      //投递一个重绘窗口的操作
}

void display_func(void)
{
	double r1=100;     // 轨道转动半径1
	double r2=40;      // 轨道转动半径2

	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
	// glLoadIdentity():该函数的功能是重置当前指定的矩阵为单位矩阵。
	glLoadIdentity();   

	//-------------日--------------
	glTranslatef(200,200,0);
	glPushMatrix();
	glColor3f(1.0,0.0,0.0);
    drawcircle(0,0,20);
	//-------------地---------------
	glPopMatrix();
	glRotatef(t%360,0,0,1);       // 因为是2维的，所以是饶z轴旋转的t%360 的角度     idlefunc里对t++
	glTranslatef(r1,0,0);
	glPushMatrix();
	glColor3f(0.0,0.5,1.0);
    drawcircle(0,0,15);
	//-------------月----------------
	glPopMatrix();
	glRotatef((t*12)%360,0,0,1);  // 月亮的角度t变化速度是地球角度t变化的12倍
	glTranslatef(r2,0,0);
	glColor3f(1.0,1.0,1.0);
    drawcircle(0,0,5);

	glFlush();
	glutSwapBuffers();
}

void main(int argc, char** argv)
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB);
	glutInitWindowPosition(100,100);
	glutInitWindowSize(800,800);
	glutCreateWindow("circle");

	init();
	glutDisplayFunc(display_func); // 假如要重绘时调用display_func这个函数进行具体绘画响应
    glutIdleFunc(idlefunc);   // 空闲时调用idlefunc这个函数
	glutMainLoop();
}

opengl中图形绘制后，往往需要一系列的变换来达到用户的目的，而这种变换实现的原理是又通过矩阵进行操作的。opengl中的变换一般包括视图变换、模型变换、投影变换等，在每次变换后，opengl将会呈现一种新的状态（这也就是我们为什么会成其为状态机）。
对于矩阵的实现的方式一开始一直很疑惑，矩阵最终操作的是的确是模型视图中每个点没错，但是glRotatef((t*12)%360,0,0,1);  
 glTranslatef(r2,0,0);这种操作改变的不是点，而是当前矩阵，然而当前矩阵也有很多种。

在opengl场景中一般存在多种矩阵变换操作，而控制这些操作的命令主要用到

          glMatrixMode(GLenum mode);
          作用：用于指定用哪个矩阵作为当前矩阵，mode用于指定哪一种矩阵栈是其后矩阵操作的目标。mode可取：
           GL_MODELVIEW: 把其后的矩阵操作施加于造型视图矩阵栈。（默认）
           GL_PROJECTION: 把其后的矩阵操作施加于投影矩阵栈。
           GL_TEXTURE： 把其后的矩阵操作施加于纹理矩阵栈。

更多请看http://blog.youkuaiyun.com/hlj184/article/details/8107940的解释，不过他的图画的似乎不是栈了。

 

于是按我的理解，画出图为如下所示：

可以看到每次平移旋转等操作改变的是栈顶位置的矩阵，矩阵先调用的后执行变换。

2个运行速度差不多相同，看不出区别：