Файл: Модель солнечной системы.docx

// 1. Угол обзора в направлении OY// 2. Соотношение X к Y (нужно для пропорций)// 3. Последние две переменные отвечают за расстояние от зрителя до плоскостей}Нужно задать углы просмотра. Для удобства они будут равны 30 градусам:// .f после числа делает его числом с плавающей запятой.float mercury_angle = 30.0f; // стартовые углыfloat satrun_ring_angle = 30.0f;float venus_angle = 30.0f;float earth_angle = 30.0f;float moon_angle = 30.0f;float earth_ring_angle = 30.0f;float mars_angle = 30.0f;float mars_ring_angle = 30.0f;float mars_ring_angle2 = 30.0f;float fobos_angle = 30.0f;float fobos_angle2 = 30.0f;float deimos_angle = 30.0f;float deimos_angle2 = 30.0f;float jupiter_angle = 30.0f;float jupiter_angle1 = 30.0f;float io_ring_angle = 30.0f;float europa_ring_angle = 30.0f;float ganimed_ring_angle = 30.0f;float callisto_ring_angle = 30.0f;float io_angle = 30.0f;float europa_angle = 30.0f;float europa_angle2 = 30.0f;float satrun_angle = 30.0f;float uranus_angle = 30.0f;float uranus_ring_angle = 30.0f;float neptune_angle = 30.0f;float neptune_ring_angle = 30.0f;float triton_angle = 30.0f;Чтобы нарисовать 3д сцену нам нужна следующая функция(сама работа 2д):void sceneDraw() {glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // очищает указанные буферы, а именно// Очистка буфера цвета и Очистка буфера глубины. То что содержит данные о цвете пикселя может называться буфером цвета, а то что содержит данные //о расстоянии пикселя до наблюдателя называется буфером глубиныglMatrixMode(GL_MODELVIEW); // Применяет последующие матричные операции к стеку матриц представления модели.glLoadIdentity(); // заменяет текущую матрицу матрицей идентификаторов.glTranslatef(0.0f, 0.0, -50.0f); // модифицируем текущую матрицу ( которая в данный момент единичная).glScalef(0.4f, 0.4f, 0.4f); // меняет масштаб, приближает/отдаляет// Строим орбиты планет circleDraw(4.62); // Функция circleDraw(9); circleDraw(12.5); circleDraw(18.8); circleDraw(30); circleDraw(39.5); circleDraw(52); circleDraw(63); planetsDraw(); // Строим планеты glutSwapBuffers(); //После отрисовки мы переставляем (заменяем) буфера/*Swap Buffers - обмен буферов. Используется при анимации.Мы используем окно с двойной буферизацией, один буфер отображаемый, а другой - спрятанный.В таком режиме инструкции OpenGL по рисованию изображений всегда применяются к спрятанному буферу.Вызов функции glutSwapBuffers обменивает буфера, отображая окно целиком после того, как оно уже сформировано.Эта технология не позволяет человеческому глазу видеть, как линия за линией формируется кадр.

---

*/}Теперь мы будем рисовать планеты, спутники и орбиты спутников при помощи этой функции:void planetsDraw() {Рассмотрим сначала построение планеты на примере Солнца://Sun Sun Su; glPushMatrix(); //для сохранения и восстановления текущих координат/*Сдвигает текущий стек матриц на единицу вниз, дублируя текущую матрицу.То есть после вызова glPushMatrix матрица наверху стека идентична матрице под ним.*/glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL); //устанавливает опции для отрисовки многоугольника./*Второй параметр указывает, как будет рисоваться многоугольник.GL_FILL(рисуем заполненный многоугольник).Первый параметр указывает: к лицевой, тыльной или же к обеим сторонам применяется опция, заданная вторым параметром.*/glColor3f(0.9, 0.9, 0.0);/*Следующие строки кода используют команду glColor3f(r, g, b).Три ее параметра указывают насыщенность цвета красной, синей и зеленой составляющей.Каждый из них может принимать значение от 0.0f до 1.0f.*/glutSolidSphere(Su.getR(), 50, 50);// Строит сферу с радиусом 2.5, /*slices Количество делений вокруг оси Z. (широта)stacks Количество делений вдоль оси z. (долгота (см. глобус))*/glEnd(); // мы закончили рисовать приметивglPopMatrix(); // извлекает текущий стек матриц, заменяя текущую матрицу той, что находится под ней в стеке.Далее мы делаем аналогично, но с некоторыми добавлениями.//ЗемляEarth Ea;glPushMatrix();glRotatef(earth_angle, 0.0f, 0.0f, 1.0f);//отвечает за вращение планеты вокруг оси. Первый параметр-стартовый угол, затем координаты x, y, z вокруг которых происходит вращательное движениеglPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL); glColor3f(0.137255, 0.137255, 0.556863); glTranslatef(Ea.getS(), 0.0, 0.0f);//задаются координаты x,y,z glutSolidSphere(Ea.getR(), 50, 50);glPopMatrix();Так мы добавили здесь вращение и смещение планеты относительно Солнца.//ЛунаMoon Mo; glPushMatrix(); glRotatef(moon_angle, 0.0f, 0.0f, 2.0f); glTranslatef(Mo.getSSun(), 0.0, 0.0f); // отдаляем от Солнца glRotatef(moon_angle, 0.0f, 0.0f, 2.0f); glTranslatef(Mo.getS(), 0.0, 0.0f); // расстояние от ЗемлиglPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL); glColor3f(0.8f, 0.8f, 0.8f); glutSolidSphere(Mo.getR(), 50, 50);

---

glPopMatrix();Здесь мы должны еще отдалить наш спутник и от самой планеты, то есть в данном случае от Земли.//Орбита Луны glPushMatrix(); glRotatef(earth_ring_angle, 0.0f, 0.0f, 1.0f); glTranslatef(12.4f, 0.0, 0.0f);circleDraw(2); // зависимость от радиусаglPopMatrix();Здесь мы будем еще обращаться к функции circleDraw(floatradius) для построения.И так далее продолжаем действия с другими планетами, спутниками и орбитами этих спутников.}Теперь рассмотрим функцию построения окружности.void circleDraw(float radius) { // Функция построения окружности с радиусом (радиус - вещественное число)int cir_x = 0; int cir_y = 0; int min_angle = 0; int max_angle = 360; float theta; int i; float cir_x_itr; float cir_y_itr; float x; float y; glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); // белый цвет glPushMatrix(); glBegin(GL_LINE_LOOP);//здесь отрезок задается последней и первой вершиной, образуя замкнутую линию for (i = min_angle; i <= max_angle; i++) { // цикл от 0 до 360 градусов theta = 0.0174532925 * float(i); // 1 градус это 0.0174532925 радиан. Мы задаём i-ый итерационный угол, theta - угол в рад (мы перевели угол в градусах в угол в радианах ради косинуса и синуса)cir_x_itr = radius * cosf(theta); // координаты для рисования i-ой итерационной точки по х и уcir_y_itr = radius * sinf(theta);x = cir_x + cir_x_itr; // x текущее положение x (то есть прошлое + прибавка нынешнего x)y = cir_y + cir_y_itr; glVertex3f(x, y, -30.0f); // Указывает вершины по координатам. Z = -30.0 для соблюдения масштаба}glEnd();glPopMatrix();}Данная функция отвечает за движение:void mercury_update(int value) { mercury_angle += 2.0f; // 2 градуса в секунду - скорость планетыif (mercury_angle > 360) { mercury_angle -= 360; }Mercury Me;glutPostRedisplay(); // помечает активное окно, которое должно быть перерисовано, для вызова основного циклаglutTimerFunc(Me.getV(), mercury_update, 0); /*Эта функция устанавливает таймер.Первый параметр millis задает время в миллисекундах, по истечении которых вызывается функция,(вторая космическая скорость)которая указана как второй параметр.Третий параметр value указывает индентификатор таймера,т.е. таймеров может быть одновременно запущено несколько.*/}Посмотрим, как выстроить движение для Земли и ее спутника Луны:void earth_update(int value) { earth_angle += 2.0f; if (earth_angle > 360) { earth_angle -= 360;

---

} Earth Ea; glutPostRedisplay(); glutTimerFunc(Ea.getV(), earth_update, 0);}void moon_update(int value) { moon_angle += 2.0f; // Скорость, с которой движется объект по орбитеif (moon_angle > 360) { moon_angle -= 360; } Moon Mo; glutPostRedisplay(); glutTimerFunc(Mo.getV(), moon_update, 0);}Движение самой орбиты:void earth_update_ring(int value) { earth_ring_angle += 2.0f; if (earth_ring_angle > 360) { earth_ring_angle -= 360; } glutPostRedisplay(); glutTimerFunc(15, earth_update_ring, 0);}int main(int argc, char** argv) {// argc - количество параметров, передаваемых в функцию main// argv[] - массив указателей на строки// argc + argv нужны, чтоб заработал glutInit, когда он через командную строку обращается к своей библиотеке glut//объявляем все наши классы, чтобы использовать их в таймерахMercury Me; Venus Ve; Earth Ea; Moon Mo; Mars Ma; Fobos Fo; Deimos De; Saturn Sa; Jupiter Ju; Io Io; Europa Eu; Uranus Ur; Neptune Ne; Triton Tr; /* glutInit(int **argcp, char **argv); argc - это указатель на еще не измененную переменную argc главной функции программы (main).argv - это еще не измененная переменная argv главной функции.glutInit позаботится об инициализации переменных состояния GLUTи откроет сессию с системой управления окнами.*/ glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH); /* Выбор режима окна:Одиночный буфер и RGBA палитра */glutInitWindowSize(1080, 720);/* Установка размеров окна */initGL(); // Очистка цветаglutCreateWindow("2D Solar System"); // Создание окнаinitRendering(); // Рендер с тестом глубиныglutDisplayFunc(sceneDraw); // Отрисовка сценыglutReshapeFunc(handleResize);Функция, которая выполняет периодичность выполнения, выполняемая функция, идентификатор таймераglutTimerFunc(Me.getV(), mercury_update, 0); glutTimerFunc(Ve.getV(), venus_update, 0); glutTimerFunc(Ea.getV(), earth_update, 0); glutTimerFunc(Ea.getV(), earth_update_ring, 0); glutTimerFunc(Mo.getV(), moon_update, 0); glutTimerFunc(Ma.getV(), mars_update, 0); glutTimerFunc(Ma.getV(), mars_update_ring, 0); glutTimerFunc(Ma.getV(), mars_update_ring2, 0); glutTimerFunc(Fo.getV(), fobos_update, 0); glutTimerFunc(De.getV(), deimos_update, 0); glutTimerFunc(De.getV(), deimos_update2, 0); glutTimerFunc(Ju.getV(), jupiter_update, 0); glutTimerFunc(Io.getV(), io_update_ring, 0); glutTimerFunc(Io.getV(), io_update, 0); glutTimerFunc(Eu.getV(), europa_update_ring, 0); glutTimerFunc(Eu.getV(), europa_update, 0); glutTimerFunc(Eu.getV(), europa_update2, 0); glutTimerFunc(Sa.getV(), saturn_update, 0); glutTimerFunc(Sa.getV(), saturn_update_ring, 0); glutTimerFunc(Ur.getV(), uranus_update, 0); glutTimerFunc(Ne.getV(), neptune_update, 0); glutTimerFunc(Ne.getV(), neptune_ring_update, 0); glutTimerFunc(Tr.getV(), triton_update, 0);glutMainLoop();//внутри функции бесконечного цикла будет происходить контроль за всеми событиями и вызовами функций

---

return 0;}

Заключение

Таким образом, в ходе выполнения курсовой работы была смоделирована солнечная система, в которой Солнце и планеты со своими спутниками располагаются на своих астрономических местах и движутся в правильном соотношении.Из поставленных задач и целей было выполнено:

1. 
   Построена астрономическая модель солнечной системы;
   
2. 
   Был изучен соответствующий материал и литература;
   
3. 
   Были изучены основные подходы объектно-ориентированного программирования на С++.
   

В ходе работы, был как негативный опыт, так и позитивный.Негативный опыт работы заключается в:

1. 
   Увеличение объема программы из-за описания каждой планеты;
   
2. 
   Необходимость вручную устанавливать вручную библиотеку OpenGL.
   

Позитивный опыт работы заключается в:

1. 
   Уменьшении объема программы при помощи функций, применяемых многократно;
   
2. 
   Упрощение для понимания и корректировки данных для планет при помощи создания классов;
   
3. 
   Отсутствие потребности в больших объемах памяти.
   

Из практических навыков, которые были получены в процессе выполнения курсовой работы, можно отнести:

1. 
   Навык работы с классами и объектами;
   
2. 
   Навык работы с графической библиотекой OpenGL;
   
3. 
   Навык в построении фигур и их анимации.
   

Список литературы

1) Бьёрн Страуструп. Программирование: принципы и практика использования C++, исправленное изд.: Перевод с англ. — М.: “Вильямс”, 2011.2) Герберт Шилдт. Полный справочник по C++, 4-е изд.: Перевод с англ. — М.: “Вильямс”, 2011.3) Стивен Прата. Язык программирования С++. Лекции и упражнения, 6-е изд.: Перевод с англ. - М.: “Вильямс”, 2017.4) Скотт Мейерс. Эффективный и современный C++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14: Пер. с англ. — М.: “Вильямс”, 2016.5) Гради Буч, Роберт А. Максимчук, Майкл У. Энгл, Бобби Дж. Янг, Джим Коналлен, Келли А. Хьюстон. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений. — 3-е изд.: Перевод с англ. — М.: — “Вильямс», 2010.6) Ю.М.Баяковский, А.В.Игнатенко, А.И.Фролов: Графическая библиотека OpenGL, МГУ , учебно-методическое пособие, 2003.7) Васильев С. А. “OpenGL : компьютерная графика: учебное пособие”, 20128) “Основы OpenGL” книга Игоря Тарасова, учебное пособие9) Компьютерная графика. Учебник и практикум, 2016. Боресков Алексей Викторович, Шикин Евгений Викторович10) Никулин, Е. А. .

---