如何在Open Gl，C ++中使多维数据集平滑地沿Y轴下降

Question

我正在尝试为一个学校项目创建一个非常简单的物理模拟器，我想要做的就是拥有一个在重力作用下落下的露水的立方体，当它撞到地板上时它会弹起，依此类推，直到立方体没有能量并且只会停止移动，例如在地板上休息。 我还没有添加碰撞检测，但是大多数其他事情都可以正常工作，我唯一的问题是立方体不能平稳地下落，其跳跃性很强，例如，下落并加速然后减速然后再次加速，我有不知道为什么。

我已包含以下代码：

timestep++;
velo += 0.005;
cout << velo << "\n";
glTranslatef(0.0, -velo, 0.0);//timestep * gravity, 0.0);

我还包括了整个程序代码，以防万一它是一个探查，而上面的摘录只是在显示功能的顶部

#include <GLTools.h>
#include <GLShaderManager.h>
#include <GLFrustum.h>
#include <GLBatch.h> 
#include <GLFrame.h>
#include <GLMatrixStack.h>
#include <GLGeometryTransform.h>
#include <StopWatch.h>

#include <math.h>
#include <stdio.h>

#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif

#include <iostream>;
using namespace std;

void display();
void specialKeys(int, int, int);
void animate();

double rotate_y = 0;
double rotate_x = 0;

// Gravity Varibles
int timestep = 0;
float gravity = 0.0098;
float velo = 0.0f;


int main( int argc, char* argv[] )
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode( GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL );
    glutCreateWindow("DANIELS CUBE");
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);

    glutDisplayFunc(display);
    glutSpecialFunc(specialKeys);
    glutIdleFunc(animate);

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho(-2.0, 2.0, -2.0, 2.0, -2.0, 2.0);

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    gluLookAt(5.0, 5.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
    glutMainLoop();

    return 0;
}

void animate()
{
    glutPostRedisplay();
}

void display()
{
    //Clears the window
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // Changes the way the polygons are drawn so it looks like a wire frame
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

    ///////////
    // CUBE ///
    ///////////

    // Resets the transformation matrix
    glLoadIdentity();
    glScalef(0.2, 0.2, 0.2);
    // Rotates the cuube around the x by 'rotate_x'
    glRotatef( rotate_x, 1.0, 0.0, 0.0 );
    // Rotates the cuube around the y by 'rotate_y'
    glRotatef( rotate_y, 0.0, 1.0, 0.0 ); 

    // move dew to gravity
    timestep++;
    velo += 0.005;
    cout << velo << "\n";
    glTranslatef(0.0, -velo, 0.0);//timestep * gravity, 0.0);

    // Defines the folowing verticys as this polygon
    glBegin(GL_POLYGON);

    //Changes color
    glColor3f( 1.0, 0.0, 0.5 );
    // Adds verted to polygon
    glVertex3f( -0.5, -0.5, -0.5 ); // F1
    glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
    glVertex3f( -0.5, 0.5, -0.5  ); // F2
    glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
    glVertex3f( 0.5, 0.5, -0.5 );   // F3
    glColor3f( 1.0, 0.0, 1.0 );
    glVertex3f( 0.5, -0.5, -0.5 );  // F4

    // Closes the polygon
    glEnd();

    glBegin(GL_POLYGON);

    glColor3f( 1.0, 1.0, 1.0 );
    glVertex3f( 0.5, -0.5, -0.5 );  // Back1
    glVertex3f( 0.5, 0.5, -0.5  );  // Back2
    glVertex3f( 0.5, 0.5, 0.5 );    // Back3
    glVertex3f( 0.5, -0.5, 0.5 );   // Back4

    glEnd();

    glBegin(GL_POLYGON);

    glColor3f( 1.0, 0.0, 1.0 );
    glVertex3f( 0.5, -0.5, -0.5 );  // F1
    glVertex3f( 0.5, 0.5, -0.5  );  // F2
    glVertex3f( 0.5, 0.5, 0.5 );    // F3
    glVertex3f( 0.5, -0.5, 0.5 );   // F4

    glEnd();

    glBegin(GL_POLYGON);

    glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 );
    glVertex3f( -0.5, -0.5, 0.5 );  // F1
    glVertex3f( -0.5, 0.5, 0.5  );  // F2
    glVertex3f( -0.5, 0.5, -0.5 );  // F3
    glVertex3f( -0.5, -0.5, -0.5 ); // F4

    glEnd();

    glBegin(GL_POLYGON);

    glColor3f( 0.0, 0.0, 1.0 );
    glVertex3f( 0.5, 0.5, 0.5 );    // F1
    glVertex3f( 0.5, 0.5, -0.5  );  // F2
    glVertex3f( -0.5, 0.5, -0.5 );  // F3
    glVertex3f( -0.5, 0.5, 0.5 );   // F4

    glEnd();

    glBegin(GL_POLYGON);

    glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );
    glVertex3f( 0.5, -0.5, -0.5 );  // F1
    glVertex3f( 0.5, -0.5, 0.5  );  // F2
    glVertex3f( -0.5, -0.5, 0.5 );  // F3
    glVertex3f( -0.5, 0.5, -0.5 );  // F4

    glEnd();

    ////////////
    // Floor //
    //////////

    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
    glLoadIdentity();

    // Rotates the cuube around the x by 'rotate_x'
    glRotatef( rotate_x, 1.0, 0.0, 0.0 );
    // Rotates the cuube around the y by 'rotate_y'
    glRotatef( rotate_y, 0.0, 1.0, 0.0 );

    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glBegin(GL_LINES);
    for( GLfloat i =  -2.5; i < 2.5; i += 0.25 )
    {
        glVertex3f(i, -1.0, 2.5);
        glVertex3f(i, -1.0, -2.5);
        glVertex3f(2.5, -1.0, i);
        glVertex3f(-2.5, -1.0, i);
    }
    glEnd();

    // Flushes the buffers
    glFlush();
    // Draws what has just been done on the screen
    glutSwapBuffers();
    }

void specialKeys( int key, int x, int y )
{
    if( key == GLUT_KEY_RIGHT )
    {
        rotate_y += 5;
    }
    else if( key == GLUT_KEY_LEFT )
    {
        rotate_y -= 5;
    }
    else if( key == GLUT_KEY_UP )
    {
        rotate_x += 5;
    }
    else if( key == GLUT_KEY_DOWN )
    {
        rotate_x -= 5;
    }

    glutPostRedisplay();
}

Answer 1

我的代码有几个问题：

假设时间步长固定，则不能保证以均匀间隔调用显示函数。 本质上，您是以“每帧米（ m/f ）”为单位，而不是“米每秒（ m/s ）”来给出立方体的速度。 （我在这里使用米作为一般距离单位）

因此，一些基本数学告诉我m/f = m/s * s/f 。 换句话说，您要按自上一帧以来的实际时间步长缩放每帧移动多维数据集的数量。

速度问题编写代码的方式， velo变量实际上表示位置，并在每个帧中用数字0.005更新它，我认为这意味着要加速。 如果您想使物体因重力而加速，则需要存储两个值，即位置和速度。 然后在每一帧中，您需要通过添加加速度来更新速度，并通过添加速度来更新位置。

这是完成这两项工作的一些代码

int lastTime=0;

void display() {
    int time = glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME); // Time since the start of the program
    if (lastTime>0) { // Don't move anything the first frame
        int deltaTime = time-lastTime; // millis elapsed since the last frame
        velo += -0.005*deltaTime; // Gravity accelerates downwards
        pos += velo*deltaTime; // Position updated by velocity
        glTranslateF(0.0, pos, 0.0); // Actually position the square in the correct location
    }
    lastTime = deltaTime;
}

请注意，当我用加速度更新速度时，如何通过deltaTime缩放该比例，以及当我用速度更新位置时，我也执行相同的操作。 同样，以前的单位分析是记住这一点的简便方法： deltaTime告诉您自上一帧以来经过的毫秒数，因此其单位为“ s / f”。 velo应该具有“ m / s”单位，以使运动随时间平滑。 更新此帧位置的数量为m / s * s / f = m / f。 这些单位很有意义，它们测量每帧的距离。