计算机图形学：实验二三维模型读取与控制

一、程序功能设计

通过键盘和鼠标结合实现了对三维牛模型的变换控制，可以灵活调整旋转的轴、方向、速度以及暂停或复位三维牛模型状态。

动画启动和暂停：

旋转控制：

旋转方向切换：

旋转速度调节：

复位（重置状态）：

二·、程序代码实现

读取OFF格式三维模型文件

通过键盘和鼠标结合实现了对三维牛模型的变换控制，可以灵活调整旋转的轴、方向、速度以及暂停或复位三维牛模型状态。

readOff函数：用于从一个 OFF 文件格式中读取三维网格模型的数据，包括顶点位置和面片信息。

首先检查传入的文件名 filename 是否为空。如果为空，直接返回。再使用 std::ifstream 打开指定的文件。如果文件打开失败，输出错误信息并返回；如果成功，输出成功信息。
然后读取文件中的 OFF 标识符，确认文件格式。读取文件中的顶点数（nVertices）、面片数（nFaces）和边数（nEdges）。
接着处理顶点数据，初始化 mx 和 mn，分别用于存储当前顶点坐标的最大值和最小值，方便后续计算归一化颜色。
循环读取每个顶点的坐标（x、y、z），并将其存储到 vertex_positions 向量中，同时更新最大值和最小值。计算每个顶点的颜色，将顶点坐标归一化到 [0, 1] 范围内并存储到 vertex_colors 向量中。
再处理面片数据，循环读取每个面片的信息，包括构成面片的顶点数量（num）和顶点的索引（a、b、c）。假设每个面片由三个顶点构成。将面片信息存储到 faces 向量中，使用自定义的 vec3i 结构体来表示每个面片的顶点索引。
最后，关闭打开的文件，完成数据读取，再调用 storeFacesPoints() 函数存储面片点。

在生成函数中调用readOff函数：读取assets文件中的cow.off三维牛模型文件。

定义相关变量

修改初始化init和显示display函数

Init初始化函数进行程序初始化设置。首先进行着色器的读取与使用，通过 bindObjectAndData(cube, cube_object, vshader, fshader); 将模型对象和着色器绑定在一起，以便为模型生成正确的渲染效果。接着使用cube->generateCube();生成一个三维牛模型。然后pause=1默认程序启动时动画是暂停的，且设置背景为黑色。

Display函数负责绘制场景。首先清除窗口的颜色缓存和深度缓存，启用之前绑定的着色器程序，以及绑定模型的顶点数组对象。接着如果当前处于自动旋转，改变模型的旋转矩阵 m，实现自动旋转效果。之后将变换矩阵 m 传入着色器，通知着色器如何对模型进行变换（如旋转、平移等）。最后绘制模型。

键盘回调函数

key_callback() 键盘事件处理回调函数，负责处理用户按键时触发的不同操作。

退出功能 (ESC)：当按下 ESC 键时，调用 glfwSetWindowShouldClose(window, GL_TRUE) 关闭窗口，触发程序退出。
切换绘制模式：当按下 1 键时，调用 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE) 切换为线框模式显示物体。
填充模式：当按下 2 键时，调用 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL) 切换为填充模式显示物体。

增加旋转速度：当按下 R 键时，增加旋转速度 speed，每次按下增加 0.2。增加速度后，调用 resetTheta() 重置旋转角度，并使用 updateTheta(NOW_AXIS, sign * speed) 更新当前绕哪个轴旋转的角度。
减少旋转速度 ：当按下 F 键时，减少旋转速度 speed，每次按下减少 0.2。如果减速后小于 0，则保持为 0。

绕指定轴自动旋转 (X, Y, Z)：当按下 X、Y 或 Z 键时，确定绕哪个轴旋转。X 键则绕 X 轴旋转；Y 键则绕 Y 轴旋转；Z 键则绕 Z 轴旋转。
旋转方向：如果按下了 Shift 键，则逆时针旋转（sign = 1）；否则顺时针旋转（sign = -1）。因为sign默认是-1，即默认是顺时针旋转。
复位功能（SPACE）：按下空格键时，重置所有参数，包括重置旋转角度、恢复旋转速度、重置变换矩阵 m 为单位矩阵（无变换）。

鼠标回调函数

交互界面显示

printHelp() 函数的作用是说明如何与三维牛模型交互的键盘和鼠标操作。

修改主程序

（1）在主程序中添加判断语句，用pause判断当前动画是否在自动旋转。

（2）使用Uniform变量控制颜色明暗：

在主程序中传递brightness值： 在渲染循环中使用glUniform1f将亮度值传递给着色器。使用glfwGetTime()获取当前时间并将其映射到0.5到1之间的范围。亮度范围如何调整到0.5：(sin(glfwGetTime()) + 1.0f) / 2.0f 将正弦值标准化到 [0, 1] 的范围；* 0.5f 将范围从 [0, 1] 缩放到 [0, 0.5]；最后，加上 0.5f，使得最终的亮度范围变为 [0.5, 1]。