代码大体与http://bbezxcy.iteye.com/blog/2204322相同,修改了部分不稳定的bug,增加了椭球碰撞以及旋转观察的实现
#ifndef GLUT_DISABLE_ATEXIT_HACK #define GLUT_DISABLE_ATEXIT_HACK #endif #define GLEW_STATIC #include <GL/glew.h> #include <GL/wglew.h> #include <GL/freeglut.h> #include <vector> #include<cstring> #include <glm/glm.hpp> #include <glm/gtc/matrix_transform.hpp> //for matrices #include <glm/gtc/type_ptr.hpp> //undefine if u want to use the default bending constraint of pbd #include<iostream> using namespace std; //using namespace glm; GLfloat rtx = 0.0f, rty = 0.0f, rtz = 0.0; glm::vec3 Up=glm::vec3(0,1,0), Right, viewDir; const int GRID_SIZE=10; //地板砖边长 GLdouble MV[16]; GLint viewport[4]; GLdouble PP[16]; bool isfix[1000]; int dist = -23; //椭球参数 int iStacks = 30; int iSlices = 30; float fRadius = 1; float radius = 1; //object space radius of ellipsoid //float exp1 = 1e-3; const int numX = 20, numY=20; //一行有numx+1个点 const int total_points = (numX+1)*(numY+1); //总点数 //布料顶点位置 速度 glm::vec3 Pos[total_points]; glm::vec3 Veloc[total_points]; glm::vec3 force[total_points]; glm::mat4 ellipsoid,invreseEllipsoid; int size = 4; float hsize = size/2.0f; const float frameTime = 1.0f/60.0f; const float mass = 1.0/total_points; const float globalDamp = 0.98; //速度衰减参数 const glm::vec3 gvat = glm::vec3(0,-9.8,0); //重力加速度 const float Spring_K = 2.5; //弹性系数 const float len0 = 4.0/numX; //单边长度 const float tolera = 1.08; //弹性限度 float fuck;//球体运动 //视角问题 int oldX=0, oldY=0; const int width = 1024, height = 1024; GLdouble P[16]; int selected_index = -1; int state =1 ; float rX=15, rY=0; void initGL() { //初始化顶点位置 memset(Pos,0,sizeof(Pos)); memset(Veloc,0,sizeof(Veloc)); memset(force,0,sizeof(force)); //fill in positions int count1 = 0; int u = numX + 1; int v = numY + 1; for(int j=0;j<=numY;j++) { for(int i=0;i<=numX;i++) { Pos[count1++] = glm::vec3( ((float(i)/(u-1)) *2-1)* hsize, size+1, ((float(j)/(v-1) )* size)); printf("(%.1lf ,%.1lf)",((float(i)/(u-1)) *2-1)* hsize,((float(j)/(v-1) )* size)); }printf("\n"); //悬挂点为X[0] 和 X[numX] } memset(isfix,0,sizeof(isfix)); isfix[0] = isfix[numX] = 1; fuck = 0; } void DrawEllipsoid(){//画绿色椭球 //设置椭球 ellipsoid = glm::translate(glm::mat4(1),glm::vec3(0,fuck,0)); fuck += 0.01; if(fuck>=4.0)fuck = -1; ellipsoid = glm::rotate(ellipsoid, 45.0f ,glm::vec3(1,0,0)); ellipsoid = glm::scale(ellipsoid, glm::vec3(fRadius,fRadius,fRadius/2)); invreseEllipsoid = glm::inverse(ellipsoid); fuck +=0.005; //画出椭球 glColor3f(0,1,0); glPushMatrix(); glMultMatrixf(glm::value_ptr(ellipsoid)); //半径,经线条数,维线条数 glutWireSphere(fRadius, iSlices, iStacks); glPopMatrix(); } void DrawGrid() //画地板 { glBegin(GL_LINES); glColor3f(0.5f, 0.5f, 0.5f); for(int i=-GRID_SIZE;i<=GRID_SIZE;i++) { glVertex3f((float)i,0,(float)-GRID_SIZE); glVertex3f((float)i,0,(float)GRID_SIZE); glVertex3f((float)-GRID_SIZE,0,(float)i); glVertex3f((float)GRID_SIZE,0,(float)i); } glEnd(); } void drawTextile(){ //画布料 //draw polygons int k = 0; glBegin(GL_LINES); glColor3f(1,1,1); for(int i = 0;i <= numX;i ++){ for(int j = 0;j <= numY;j ++){ // cout<<i<<" "<<j<<";"; if(j != numX){ glm::vec3 p1 = Pos[k]; glm::vec3 p2 = Pos[k+1]; glVertex3f(p1.x,p1.y,p1.z); glVertex3f(p2.x,p2.y,p2.z); // printf("add %d %d\n",k,k+1); } if(i != numY){ glm::vec3 p1 = Pos[k]; glm::vec3 p2 = Pos[k+numX+1]; glVertex3f(p1.x,p1.y,p1.z); glVertex3f(p2.x,p2.y,p2.z); } k++; } // cout<<endl; } glEnd(); glPointSize(3); glBegin(GL_POINTS); glColor3f(1,0,0); for(size_t i = 0;i < total_points;i ++){ glm::vec3 p = Pos[i]; glVertex3f(p.x,p.y,p.z); } glEnd(); } void OnRender(void) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT| GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); //设置视角 glTranslatef(0,0,dist); // glRotatef(15,1,0,0); glRotatef(rX,1,0,0); glRotatef(rY,0,1,0); glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, MV); viewDir.x = (float)-MV[2]; viewDir.y = (float)-MV[6]; viewDir.z = (float)-MV[10]; Right = glm::cross(viewDir, Up); //做出地面 DrawGrid(); drawTextile(); DrawEllipsoid(); // drawblock(); glutSwapBuffers(); } //求出b点对a点的作用力 glm::vec3 SpringForce(int a, int b, int is){ float inilen; if(is == 1)inilen = len0; if(is == 2) inilen = len0 * 2; if(is == 3) inilen = len0 * 1.414213; glm::vec3 res = glm::vec3(0); glm::vec3 tmp = Pos[b] - Pos[a]; float dis = glm::length(tmp); res = tmp/dis; res *= (dis - inilen); res *= Spring_K; return res; } void ComputeForces(){ //重力 for(size_t i=0;i<total_points;i++) { force[i] = glm::vec3(0); if(!isfix[i]) force[i] += mass * gvat; } int i,j,k = 0; //结构弹簧 上下左右 for(i = 0;i <= numY;i++){ for(j = 0;j <= numX;j ++){ if(i!=0){//上 force[k] += SpringForce(k, k - numX - 1, 1); } if(j!=numX){//右 force[k] += SpringForce(k, k+1, 1); } if(i!=numY){//下 force[k] += SpringForce(k, k + numX + 1, 1); } if(j!=0){//左 force[k] += SpringForce(k, k - 1, 1); } k++; } } //柔性弹簧 k = 0; for(i = 0;i <= numY;i++){ for(j = 0;j <= numX;j ++){ if(i>1){//上 force[k] += SpringForce(k, k - 2*numX - 2, 2); } if(j<numX-1){//右 force[k] += SpringForce(k, k+2, 2); } if(i<numY-1){//下 force[k] += SpringForce(k, k + 2*numX + 2, 2); } if(j>1){//左 force[k] += SpringForce(k, k - 2, 2); } k++; } } //剪切弹簧 k = 0; for(i = 0;i <= numY;i ++){ for(j = 0;j <= numX;j ++){ if(i>0&&j>0){ //左上 force[k] += SpringForce(k, k - numX - 2, 3); } if(i>0&&j<numX){ //右上 force[k] += SpringForce(k, k - numX, 3); } if(i<numY&&j<numX){ //右下 force[k] += SpringForce(k, k + numX + 2, 3); } if(i<numY&&j>0){ //坐下 force[k] += SpringForce(k, k + numX, 3); } k ++; } } } void EllipsoidCollision() { //检测与处理布料和椭球之间的碰撞 for(size_t i=0;i<total_points;i++) { glm::vec3 tPos(Pos[i]); glm::vec4 X_0 = (invreseEllipsoid*glm::vec4(tPos,1)); glm::vec3 delta0 = glm::vec3(X_0.x, X_0.y, X_0.z); float distance = glm::length(delta0); if (distance < 1.0f) { delta0 = (radius - distance) * delta0 / distance; // Transform the delta back to original space glm::vec3 delta; glm::vec3 transformInv; transformInv = glm::vec3(ellipsoid[0].x, ellipsoid[1].x, ellipsoid[2].x); transformInv /= glm::dot(transformInv, transformInv); delta.x = glm::dot(delta0, transformInv); transformInv = glm::vec3(ellipsoid[0].y, ellipsoid[1].y, ellipsoid[2].y); transformInv /= glm::dot(transformInv, transformInv); delta.y = glm::dot(delta0, transformInv); transformInv = glm::vec3(ellipsoid[0].z, ellipsoid[1].z, ellipsoid[2].z); transformInv /= glm::dot(transformInv, transformInv); delta.z = glm::dot(delta0, transformInv); tPos += delta ; Veloc[i] += (tPos - Pos[i])/frameTime; Veloc[i] *= globalDamp; Pos[i] = tPos; } } } void CalcPos(){ //计算新的位置 // frameTime/=1000; // printf("%.3lf\n",frameTime); glm::vec3 acc = glm::vec3(0); //得到的frame就是间隔时间 毫秒 for(size_t i = 0;i < total_points;i ++){ if(isfix[i])continue; acc = force[i] / mass; //得到加速度向量 Veloc[i] = Veloc[i] + acc*frameTime; //得到新的速度值 Veloc[i] *= globalDamp; Pos[i] = Pos[i] + Veloc[i] * frameTime; } } void StepPhysics(){ ComputeForces(); CalcPos(); EllipsoidCollision(); glutPostRedisplay(); Sleep(5); } void OnReshape(int nw, int nh) { glViewport(0,0,nw, nh); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(60, (GLfloat)nw / (GLfloat)nh, 1.f, 100.0f); glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport); glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, PP); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); } void OnMouseDown(int button, int s, int x, int y) { if (s == GLUT_DOWN) { oldX = x; oldY = y; int window_y = (height - y); float norm_y = float(window_y)/float(height/2.0); int window_x = x ; float norm_x = float(window_x)/float(width/2.0); float winZ=0; glReadPixels( x, height-y, 1, 1, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, &winZ ); if(winZ==1) winZ=0; double objX=0, objY=0, objZ=0; gluUnProject(window_x,window_y, winZ, MV, P, viewport, &objX, &objY, &objZ); glm::vec3 pt(objX,objY, objZ); size_t i=0; for(i=0;i<total_points;i++) { if( glm::distance(Pos[i],pt)<0.1) { selected_index = i; printf("Intersected at %d\n",i); break; } } } if(button == GLUT_MIDDLE_BUTTON) state = 0; else state = 1; if(s==GLUT_UP) { selected_index= -1; glutSetCursor(GLUT_CURSOR_INHERIT); } } void OnMouseMove(int x, int y) { if(selected_index == -1) { if (state == 0) dist *= (1 + (y - oldY)/60.0f); else { rY += (x - oldX)/5.0f; rX += (y - oldY)/5.0f; } } else { float delta = 1500/abs(dist); float valX = (x - oldX)/delta; float valY = (oldY - y)/delta; if(abs(valX)>abs(valY)) glutSetCursor(GLUT_CURSOR_LEFT_RIGHT); else glutSetCursor(GLUT_CURSOR_UP_DOWN); Veloc[selected_index] = glm::vec3(0); Pos[selected_index].x += Right[0]*valX ; float newValue = Pos[selected_index].y+Up[1]*valY; if(newValue>0) Pos[selected_index].y = newValue; Pos[selected_index].z += Right[2]*valX + Up[2]*valY; } oldX = x; oldY = y; glutPostRedisplay(); } int main(int argc, char * argv[]) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH); glutInitWindowSize(1024, 1024); glutCreateWindow("Mass-Spring Model"); initGL(); glutDisplayFunc(OnRender); //指定窗口形状变化时的回调函数 glutReshapeFunc(OnReshape); //指定程序空闲时调用函数 glutIdleFunc(StepPhysics); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glutMouseFunc(OnMouseDown); glutMotionFunc(OnMouseMove); glutMainLoop(); return 0; }
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