2020年6月10日 星期三

week16

電腦圖學 第16週 2020-06-10
1. 主題: 動畫、動作內插
2. 實作: Alpha內插
3. 實作: 利用檔案keyframe來做出動畫
4. 實作: 更多的關節, 能做轉動&移動
5. 提醒: 17週,期末作品

Alpha內插

Alpha:0.0~1.0
公式: 
Apha(0.0->1.0)*新+(1-Alpha)(1.0->0.0)*舊

Alpha會越來越大
於是新的值比例(1.0)會越佔越高逐漸取代舊的值(0.0)

可以用excel做理解

1.開啟14週檔案>
設定好動作(motion.txt存檔):
波浪舞動作(
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
30 47 38 37 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
-47 -52 -43 -75 0 0 0 0 0 0)*4

2.keyboard函式+及時播放建"p"

void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{///TODO2: 鍵盤,選angleID
    if(key=='0') angleID=0;
    if(key=='1') angleID=1;
    if(key=='2') angleID=2;
    if(key=='3') angleID=3;
    if(key=='a') angleID=11;///移動的關節 ///TODO1602:增加關節
    if(key=='s') saveAll();///調好動作,才存檔
    if(key=='r'){
        readAll();///這樣才漂亮!!!!
        glutPostRedisplay();///TODO4 重畫
    }
    if(key=='p'){///TODO1601: 自動播放
        glutTimerFunc(0, timer, 0);///TODO1601:
        /// 0ms 馬上開啟timer, timer(0)
    }
}
加timer函式以及帶入公式
void timer(int t)///TODO1601: 自動播放
{
    glutTimerFunc(100, timer, t+1);///TODO1601:
    ///鬧鐘叫了, 再播下一個鬧鐘100ms之後叫, timer(t+1)
    if(t==0){///TODO1601: 第1次要先讀新的
        if(fin==NULL) fin=fopen("motion.txt", "r");
        for(int i=0; i<20; i++){///TODO1601: ///TODO1602:增加關節
            fscanf(fin, "%d", &newAngle[i]);
        }
    }
    if(t%10==0){///TODO1601:秒數到了後 我們要把新的變舊的 再讀一個新的
        for(int i=0; i<20; i++){///TODO1601:///TODO1602:增加關節
            oldAngle[i] = newAngle[i];///TODO1601:新的變舊的
            fscanf(fin, "%d", &newAngle[i]);///TODO1601:再讀新的
        }
    }    float Alpha = (t%10)/10.0;///TODO1601: 0.0~~1.0   Alpha因t(秒數)越變越大    for(int i=0; i<20; i++){///TODO1601: Alpha內插///TODO1602:增加關節        angle[i] = Alpha*newAngle[i]+(1-Alpha)*oldAngle[i];
        printf("%d ", angle[i]);///印出角度,方便debug
    }
    printf(" %.2f\n", Alpha);///印出Alpha,方便debug
    glutPostRedisplay();///##更正glutSwapBuffers();
                                     ///TODO1601: 自動播放
}
3.再加幾個關節與位移以及整體保護
變動有:

宣告的陣列:int angle[20]、int oldAngle[20]、int newAngle[20]
函式:timer()、display()、saveAll()、motion()、readAll(),keyboard()
增加移動、關節與保護矩陣:display()

最後程式如下:
///#include最好放在最前面,放中間不好!!!!
#include <GL/glut.h>
#include <stdio.h> ///TODO3: 外掛
///全域變數(global variable)最好放在最前面,放中間不好!!!!
FILE * fout=NULL;///TODO3
FILE * fin=NULL;///TODO4: 宣告檔案指標
int angle[20]={};///TODO1602:增加關節
int angleID=0;///0,1,2,3
int oldX, oldY;

/// C/C++因為函式使用前, 要先宣告or定義, 有時候會順序不對
void display();
void motion(int x, int y);
void mouse(int button, int state, int x, int y);
void keyboard(unsigned char key, int x, int y);
void saveAll();
///可以在程式的最前面, 把全部的函式的外形, 先宣告一次
///(不要寫完整的定義)
int oldAngle[20]={};///TODO1601: 舊的 ///TODO1602:增加關節
int newAngle[20]={};///TODO1601: 新的, 之後會變舊的///TODO1602:增加關節
void timer(int t)///TODO1601: 自動播放
{
    glutTimerFunc(100, timer, t+1);///TODO1601:
    ///鬧鐘叫了, 再播下一個鬧鐘100ms之後叫, timer(t+1)
    if(t==0){///TODO1601: 第1次要先讀新的
        if(fin==NULL) fin=fopen("motion.txt", "r");
        for(int i=0; i<20; i++){///TODO1601: ///TODO1602:增加關節
            fscanf(fin, "%d", &newAngle[i]);
        }
    }
    if(t%10==0){///TODO1601:我們要把新的變舊的
        for(int i=0; i<20; i++){///TODO1601:///TODO1602:增加關節
            oldAngle[i] = newAngle[i];///TODO1601:新的變舊的
            fscanf(fin, "%d", &newAngle[i]);///TODO1601:再讀新的
        }
    }
    float Alpha = (t%10)/10.0;///TODO1601: 0.0~~1.0
    for(int i=0; i<20; i++){///TODO1601: Alpha內插///TODO1602:增加關節
        angle[i] = Alpha*newAngle[i]+(1-Alpha)*oldAngle[i];
        printf("%d ", angle[i]);///印出角度,方便debug
    }
    printf(" %.2f\n", Alpha);///印出Alpha,方便debug
    glutPostRedisplay();///glutSwapBuffers();///TODO1601: 自動播放
}

void display()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    glPushMatrix();///TODO1602:保護一下
        glTranslatef( angle[11]/200.0, angle[12]/200.0, 0);
        ///TODO1602:增加關節, 整數變成 float,才不會跳
        glColor3f(1,1,1);///白色
        glutSolidTeapot(0.2);///身體

        glPushMatrix();///右側

            glTranslatef(0.2, 0,0 );
            glRotatef(angle[0], 0,0,1);
            glTranslatef(0.2, 0,0 );

            glColor3f(1,0,0);///紅色
            glutSolidTeapot(0.2);///右上手臂

            glPushMatrix();
                glTranslatef(0.2, 0,0);
                glRotatef(angle[1], 0,0,1);
                glTranslatef(0.2, 0,0);

                glColor3f(1,1,0);///黃色
                glutSolidTeapot(0.2);///右下手臂

            glPopMatrix();
        glPopMatrix();///右側

        glPushMatrix();///左側
            glTranslatef(-0.2, 0,0 );
            glRotatef(angle[2], 0,0,1);
            glTranslatef(-0.2, 0,0 );

            glColor3f(0,1,0);///綠色
            glutSolidTeapot(0.2);///左上手臂

            glPushMatrix();
                glTranslatef(-0.2, 0,0);
                glRotatef(angle[3], 0,0,1);
                glTranslatef(-0.2, 0,0);

                glColor3f(0,0,1);///藍色
                glutSolidTeapot(0.2);///左下手臂

            glPopMatrix();
        glPopMatrix();///右側
    glPopMatrix();///TODO1602:保護一下
    glutSwapBuffers();
}

void mouse(int button, int state, int x, int y)
{///TODO2:備份(old)mouse位置
    oldX=x; oldY=y;///TODO2:備份(old)mouse位置
}
///用函式來做事, 漂亮!!!
void saveAll()///TODO3:  (自己寫的函式)全部存檔
{        ///小心!裡面宣告,不會讓外面記起來
    if(fout==NULL) fout=fopen("motion.txt", "w+");///TODO3:開檔
    for(int i=0; i<20; i++){///TODO1602:增加關節
         printf(      "%d ", angle[i]);///TODO3: 印畫面
        fprintf(fout, "%d ", angle[i]);///TODO3: 寫檔案
    }
     printf(      "\n");///TODO3: 跳行, 畫面不會亂
    fprintf(fout, "\n");///TODO3: 跳行, 畫面不會亂
}
void motion(int x, int y)
{///TODO2:滑動,更新 angleID對應的angle[]
    angle[angleID] += (x-oldX);
    if(angleID==11) angle[angleID+1] += (oldY-y);///TODO1602:增加關節
    ///如果是移動的關節,一次動2個 angieID, angleID+1

    oldX=x; oldY=y;///TODO1602:增加關節
    ///不要一直saveAll() saveAll();///TODO3: (自己寫的函式)全部存檔
    glutPostRedisplay();///TODO2:重畫畫面
}
void readAll()
{
    if(fin==NULL) fin=fopen("motion.txt", "r");///TODO4 開檔
    for(int i=0; i<20; i++){///TODO1602:增加關節
        ///scanf(   "%d", &a[i]);
        fscanf(fin, "%d", &angle[i]);///TODO4 讀檔
    }
}
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{///TODO2: 鍵盤,選angleID
    if(key=='0') angleID=0;
    if(key=='1') angleID=1;
    if(key=='2') angleID=2;
    if(key=='3') angleID=3;
    if(key=='a') angleID=11;///移動的關節 ///TODO1602:增加關節
    if(key=='s') saveAll();///調好動作,才存檔
    if(key=='r'){
        readAll();///這樣才漂亮!!!!
        glutPostRedisplay();///TODO4 重畫
    }
    if(key=='p'){///TODO1601: 自動播放
        glutTimerFunc(0, timer, 0);///TODO1601:
        /// 0ms 馬上開啟timer, timer(0)
    }
}
int main(int argc, char**argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH);
    glutCreateWindow("Week14 file");

    glutDisplayFunc(display);
    glutMouseFunc(mouse);///TODO2:備份(old)mouse位置
    glutMotionFunc(motion);///TODO2:滑動,更新 angleID對應的angle[]
    glutKeyboardFunc(keyboard);///TODO2: 鍵盤,選angleID
    glutMainLoop();
}

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