Модель кубика Рубика
Модель кубика Рубика
Моя перша нормального розміру програмка під Лінукс, написана з Code::Blocks. Тут даю кростплатформенний кусок коду. Можна записувати в файл .h і підключати в своїх проектах. На картинці – результат роботи програми під GLUT в моїй Убунті. (покращено Гаусовим розмиванням радіусу 2 пікселі, в GIMP. Просто плагін антиаліасингу лінь було шукати). З цією моделлю кубика Рубика можна робити всі законні дії (повороти) що і з нормальним пласмасовим кубиком. Не можна розбити, але суті гри це не міняє. Ще додати збереження, заплутування, і таблицю рекордів, і можна поповнювати світ Open Source новою грою :).
Все написано в доволі простому класі, який малює кубик, і виконує всі анімації. Можна додавати в будь-які тривимірні проекти з OpenGL. Функціональність стосується тільки рендерингу, і анімації. Алгоритм складання треба дописати, можливо в інших класах.
Як його використовувати?
Вставляєте код десь на початку програми, і створюєте новий кубик Рубика. Наприклад:
Cubik cubik1;
Тепер цей кубик можна малювати під час обновлення екрану
cubik1.Draw();
Мало не забув! Також можна малювати розгортку. Її розміри 24х18х2. Тому треба ставити її трохи далі від камери.
Вибір шару який повертається проводиться за допомогою методу
cubik1.selh(1); // Наступний шар cubik1.selh(-1); // Попередній шар
Вибір осі обертання шару методами:
cubik1.selax(UP); // горизонтальні шари cubik1.selax(FD); // шари площини екрану cubik1.selax(SD); // ортогональні обом попереднім
Запуск виконання повороту відбувається командою
cubik.startanimation();
під час відтворення анімації повороту не можна змінювати шар, і запускати іншу анімацію. Анімація триває 90 кадрів (градус за кадр). Її швидкість можна змінити підредагувавши приріст кута повороту в функції animationframe(). Ну, в мене все відбувається десь за секунду.
Щоб швидко скласти кубик використовується функція
cubik1.resetchanges();
Правда в ній ніяких анімацій не відбувається, і взагалі вона чітерська.
Як воно працює?
Код містить два класи.
Cybel
Названо по аналогії зі словом піксель. Піксель – це елемент зображення, а кубель – це елемент кубика Рубика. Кубик Рубика складається з 8 таких елеметів. (В мене з 9, просто тому, що масив 3х3х3 має дев’ять елементів, а використовувати складнішу структуру – задротство). На всяк випадок, щоб сховати центральний кубик, я cкопіював з форуму GameDev.net функцію виводу геосфери, видалив з неї текстурні координати, і змінив параметри.
Але це я відхилився від теми. Кубель по суті є звичайним кубиком, з кольоровими гранями. Але так він виглядав доволі бідно, тому я додав фаску. Це додало ще 20 полігонів (з них тільки 8 трикутники) і збільшило кількість вершин в три рази. Але, краса вимагає жертв. Поле chamfer містить в собі розмір фаски. Щоб довго не пояснювати я покажу “креслення”:
Розміри кубеля
Крім рендерингу себе на екрані, кубель вміє робити шіть різних поворотів (за і проти годинникової стрілки навколо одної з трьох осей). Осі я назвав – UP – верхня (відповідає Y системи координат), SD – бічна (відповідає X) і FD – передня (відповідає Z). Поворот являє собою перестановку кольорів чотирьох граней, і працює аналогічно алгоритму обміну двох змінних. Більше від кубеля я нічого більше не вимагав.
Cybik
А от кубик Рубика річ складніша. Як я вже казав, він складається з 9 маленьких кубиків. Порядок їх виводу робиться таким, щоб перший індекс масиву відповідав X координаті, другий Y, ну і третій Z. Малюється кубик рубика в початку локальної системи координат, і має розміри 6 на 6 на 6 одиниць. Вміє виконувати повороти одного трьох шарів кубелів, навколо однієї з осей. selectax – вибрана вісь, selecth – координата вибраного шару [0..2]. В функціях повороту, окрім поворотів кожного кубеля є довгі послідовності присвоєнь. Ці присвоєння відбуваються за такою схемою:
Схема повороту шару кубелів
Анімації працюють дуже просто. Якщо анімація включена, то з кожним кадром кут повороту змінюється на маленьку величину. Коли шар повернеться на 90 градусів, виконується поворот внутрішньої структури, кут повороту повертається до нуля, і анімація виключається.
Код
#define NOR glNormal3d // I want write less
#define VER glVertex3d
enum axis {UP,SD,FD}; // axes of rotation - up, side , forward
#include <math.h> // just for geosphere
#define fcos (float)cos
#define fsin (float)sin
void geosphere(float xcoord, float ycoord, float zcoord, float radius, int sides=3)
{
const float PI=3.1415926535;
const float TWOPI=2*PI;
float theta1 = 0, theta2 = 0, theta3 = 0;
float ex = 0, px = 0, cx = xcoord;
float ey = 0, py = 0, cy = ycoord;
float ez = 0, pz = 0, cz = 0, r = radius;
for (int j = 0; j < sides / 2; j++)
{
theta1 = j * TWOPI / sides - PI/2;
theta2 = (j + 1) * TWOPI / sides - PI/2;
glBegin(GL_QUAD_STRIP);
{
for (int i = 0; i <= sides; i++)
{
theta3 = i * TWOPI / sides;
ex = fcos(theta1) * fcos(theta3);
ey = fsin(theta1);
ez = fcos(theta1) * fsin(theta3);
px = cx + r * ex;
py = cy + r * ey;
pz = cz + r * ez;
glNormal3f(ex,ey,ez);
glVertex3f(px, py, pz);
ex = fcos(theta2) * fcos(theta3);
ey = fsin(theta2);
ez = fcos(theta2) * fsin(theta3);
px = cx + r * ex;
py = cy + r * ey;
pz = cz + r * ez;
glNormal3f(ex,ey,ez);
glVertex3f(px, py, pz);
}
}
glEnd();
}
}
void COL(int num) // set color of face, 0 - color of nonselected chamfer, 7 - color of selected chamfer
{
const float colors[8][3]={{0,0,0}, {1,1,0},{1,0,0},{0,1,0},{0,0,1},{1,0,1},{0,1,1},{1,1,1}};
glColor3f(colors[num][0],colors[num][1],colors[num][2]);
}
class Cubel // class for cube element
{
double a; // half size of face
double chamfer; // size of chamfer
double space; // scale coeficient of cube
int top,bottom,left,right,front,back; // colors of faces
bool faces; // faces is visible?
bool chamfers; // chamfers is visible?
public:
int selected; // element is selected (white)?
Cubel()
{
chamfers=true; // all initial settings
faces=true;
space=0.9;
chamfer=0.2;
a=1-chamfer;
selected=0;
top=1;
bottom=2;
left=3;
right=4;
front=5;
back=6;
}
void reset() // return colors of faces to initial state
{
top=1;
bottom=2;
left=3;
right=4;
front=5;
back=6;
}
///////// Rotation of faces
void rotateup() //conterclockwise
{
int tmp=front;front=left;left=back;back=right;right=tmp;
}
void rotatefd()
{
int tmp=left;left=top;top=right;right=bottom;bottom=tmp;
}
void rotatesd()
{
int tmp=front;front=top;top=back;back=bottom;bottom=tmp;
}
void rotateupcw() //clockwise
{
int tmp=right;right=back;back=left;left=front;front=tmp;
}
void rotatefdcw()
{
int tmp=bottom;bottom=right;right=top;top=left;left=tmp;
}
void rotatesdcw()
{
int tmp=bottom;bottom=back;back=top;top=front;front=tmp;
}
void draw() // drawing
{
glPushMatrix(); // we will scale our cube, so must save model matrix
glScaled(space,space,space); // just for fun we make space between cubels
if(chamfers) // draw chamfers
{
if(selected) COL(7); // set color
else COL(0);
glBegin(GL_TRIANGLES); // draw corner triangles
NOR(1,1,-1);
VER(a,a,-1);
VER(1,a,-a);
VER(a,1,-a);
NOR(1,1,1);
VER(a,a,1);
VER(1,a,a);
VER(a,1,a);
NOR(-1,1,-1);
VER(-a,a,-1);
VER(-1,a,-a);
VER(-a,1,-a);
NOR(1,-1,-1);
VER(a,-a,-1);
VER(1,-a,-a);
VER(a,-1,-a);
///
NOR(-1,-1,1);
VER(-a,-a,1);
VER(-1,-a,a);
VER(-a,-1,a);
NOR(1,-1,1);
VER(a,-a,1);
VER(1,-a,a);
VER(a,-1,a);
NOR(-1,1,1);
VER(-a,a,1);
VER(-1,a,a);
VER(-a,1,a);
NOR(-1,-1,-1);
VER(-a,-a,-1);
VER(-1,-a,-a);
VER(-a,-1,-a);
glEnd();
}
glBegin(GL_QUADS);
if(chamfers)
{
// chamfer ring 1
NOR(1,0,-1);
VER(a,a,-1);
VER(a,-a,-1);
VER(1,-a,-a);
VER(1,a,-a);
NOR(1,0,1);
VER(a,a,1);
VER(a,-a,1);
VER(1,-a,a);
VER(1,a,a);
NOR(-1,0,-1);
VER(-a,a,-1);
VER(-a,-a,-1);
VER(-1,-a,-a);
VER(-1,a,-a);
NOR(-1,0,1);
VER(-a,a,1);
VER(-a,-a,1);
VER(-1,-a,a);
VER(-1,a,a);
// chamfer ring 2
NOR(0,1,-1);
VER(a,a,-1);
VER(-a,a,-1);
VER(-a,1,-a);
VER(a,1,-a);
NOR(0,1,1);
VER(a,a,1);
VER(-a,a,1);
VER(-a,1,a);
VER(a,1,a);
NOR(0,-1,-1);
VER(a,-a,-1);
VER(-a,-a,-1);
VER(-a,-1,-a);
VER(a,-1,-a);
NOR(0,-1,1);
VER(a,-a,1);
VER(-a,-a,1);
VER(-a,-1,a);
VER(a,-1,a);
// chamfer ring 3
NOR(-1,1,0);
VER(-1,a,a);
VER(-1,a,-a);
VER(-a,1,-a);
VER(-a,1,a);
NOR(1,1,0);
VER(1,a,a);
VER(1,a,-a);
VER(a,1,-a);
VER(a,1,a);
NOR(-1,-1,0);
VER(-1,-a,a);
VER(-1,-a,-a);
VER(-a,-1,-a);
VER(-a,-1,a);
NOR(1,-1,0);
VER(1,-a,a);
VER(1,-a,-a);
VER(a,-1,-a);
VER(a,-1,a);
}
////////////////////////////// faces
if(faces)
{
COL(front);
NOR(0,0,-1); // front
VER(a,a,-1);
VER(a,-a,-1);
VER(-a,-a,-1);
VER(-a,a,-1);
COL(back);
NOR(0,0,1); // back
VER(a,a,1);
VER(a,-a,1);
VER(-a,-a,1);
VER(-a,a,1);
COL(right);
NOR(1,0,0); //right
VER(1,a,a);
VER(1,a,-a);
VER(1,-a,-a);
VER(1,-a,a);
COL(left);
NOR(-1,0,0); //left
VER(-1,a,a);
VER(-1,a,-a);
VER(-1,-a,-a);
VER(-1,-a,a);
COL(top);
NOR(0,1,0); //up
VER(-a,1,-a);
VER(a,1,-a);
VER(a,1,a);
VER(-a,1,a);
COL(bottom);
NOR(0,-1,0); //down
VER(-a,-1,-a);
VER(a,-1,-a);
VER(a,-1,a);
VER(-a,-1,a);
}
glEnd();
glPopMatrix(); // restore all changes of position
}
};
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
class Cubik{
Cubel body[3][3][3]; // elements of cube
int selecth; // selected layer
axis selectax; // selected axis of rotation
double selectangle; // angle of selected layer (for animation)
int animation; // while animation is on, we can't make any another animation (rotation)
void reselectbody() // when we change axis or layer cubels must change colors of chamfers
{
int i,j,k;
if(selectax==SD)
{
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
for(k=0;k<3;k++)
body[i][j][k].selected=(i==selecth);
}else
if(selectax==UP)
{
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
for(k=0;k<3;k++)
body[i][j][k].selected=(j==selecth);
}else
if(selectax==FD)
{
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
for(k=0;k<3;k++)
body[i][j][k].selected=(k==selecth);
};
}
void drawuplayer(int h) // we must have funtions for drawing one selected layer normal to every axis
{
int i,j;
glPushMatrix();
glTranslated(-2,(h-1)*2,-2);
for(i=0;i<3;i++)
{
for(j=0;j<3;j++)
{
body[j][h][i].draw();
glTranslated(2,0,0);
}
glTranslated(-6,0,2);
}
glPopMatrix();
}
void drawsdlayer(int h)
{
int i,j;
glPushMatrix();
glTranslated((h-1)*2,-2,-2);
for(i=0;i<3;i++)
{
for(j=0;j<3;j++)
{
body[h][i][j].draw();
glTranslated(0,0,2);
}
glTranslated(0,2,-6);
}
glPopMatrix();
}
void drawfdlayer(int h)
{
int i,j;
glPushMatrix();
glTranslated(-2,-2,(h-1)*2);
for(i=0;i<3;i++)
{
for(j=0;j<3;j++)
{
body[i][j][h].draw();
glTranslated(0,2,0);
}
glTranslated(2,-6,0);
}
glPopMatrix();
}
void rotateup() // rotation of selected layer arount vertical axis (y)
{
int i,j,h=selecth;
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
body[i][h][j].rotateup();
Cubel tmp=body[2][h][2]; //corner elements
body[2][h][2]=body[2][h][0];
body[2][h][0]=body[0][h][0];
body[0][h][0]=body[0][h][2];
body[0][h][2]=tmp;
tmp=body[2][h][1]; // side elements
body[2][h][1]=body[1][h][0];
body[1][h][0]=body[0][h][1];
body[0][h][1]=body[1][h][2];
body[1][h][2]=tmp;
}
void rotatefd() // around fordward axis (z)
{
int i,j,h=selecth;
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
body[i][j][h].rotatefdcw();
Cubel tmp=body[2][2][h]; //corner elements
body[2][2][h]=body[2][0][h];
body[2][0][h]=body[0][0][h];
body[0][0][h]=body[0][2][h];
body[0][2][h]=tmp;
tmp=body[2][1][h]; // side elements
body[2][1][h]=body[1][0][h];
body[1][0][h]=body[0][1][h];
body[0][1][h]=body[1][2][h];
body[1][2][h]=tmp;
}
void rotatesd() // around side axis (x)
{
int i,j,h=selecth;
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<3;j++)
body[h][i][j].rotatesd();
Cubel tmp=body[h][2][2]; //corner elements
body[h][2][2]=body[h][0][2];
body[h][0][2]=body[h][0][0];
body[h][0][0]=body[h][2][0];
body[h][2][0]=tmp;
tmp=body[h][1][2]; // side elements
body[h][1][2]=body[h][0][1];
body[h][0][1]=body[h][1][0];
body[h][1][0]=body[h][2][1];
body[h][2][1]=tmp;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
public:
Cubik()
{
animation=0;
selecth=1;
selectax=UP;
selectangle=0;
reselectbody();
}
void selax(axis a) // change selected axis
{
if(animation) return;
selectax=a;
reselectbody();
}
void selh(int dif) // change selected layer
{
if(animation) return;
selecth+=dif;
if(selecth>2) selecth=0;
if(selecth<0) selecth=2;
reselectbody();
}
void resetchanges() // assembles cubic into start position
{
for(int i=0;i<3;i++)
for(int j=0;j<3;j++)
for(int k=0;k<3;k++)
body[i][j][k].reset();
}
void draw() // draws cube layers along selected axis
{
glColor3f(0,0.1,0);
geosphere(0,0,0,2);
int i;
switch(selectax)
{
case UP:
for(i=0;i<3;i++)
{
if(i==selecth) // we can rotate selected layer
{
glPushMatrix();
glRotated(selectangle,0,1,0);
drawuplayer(i);
glPopMatrix();
}
else drawuplayer(i);
}
break;
case SD:
for(i=0;i<3;i++)
{
if(i==selecth)
{
glPushMatrix();
glRotated(selectangle,1,0,0);
drawsdlayer(i);
glPopMatrix();
}
else drawsdlayer(i);
}
break;
case FD:
for(i=0;i<3;i++)
{
if(i==selecth)
{
glPushMatrix();
glRotated(selectangle,0,0,1);
drawfdlayer(i);
glPopMatrix();
}
else drawfdlayer(i);
}
break;
}
}
void drawscanning() // draws scanning of text
{
glPushMatrix();
glTranslated(0,0,-2);
drawfdlayer(0); //front
glPushMatrix(); //top
glTranslated(0,6,0);
glRotated(90,1,0,0);
drawuplayer(0);
glPopMatrix();
glPushMatrix(); //bottom
glTranslated(0,-6,0);
glRotated(-90,1,0,0);
drawuplayer(2);
glPopMatrix();
glPushMatrix(); //left
glTranslated(-6,0,0);
glRotated(-90,0,1,0);
drawsdlayer(0);
glPopMatrix();
glPushMatrix(); //right
glTranslated(6,0,0);
glRotated(90,0,1,0);
drawsdlayer(2);
glPopMatrix();
glPushMatrix(); //back
glTranslated(12,0,0);
glRotated(180,0,1,0);
drawfdlayer(2);
glPopMatrix();
glPopMatrix();
}
void startanimation() // sets initial animation values
{
if(animation) return;
animation=1;
selectangle=0;
}
void animationframe() // change state of cubic for next frame
{
if(!animation) return; // if animation is played;
selectangle-=1; // visual rotatation layer changing angle /// Edit here to change speed of rotation
if(selectangle<=-90) // if rotation is finished
{
animation=0;
selectangle=0;
switch(selectax) // perform logical 90 degrees rotation
{
case UP: rotateup();break;
case FD: rotatefd();break;
case SD: rotatesd();break;
}
}
}
};
А я почав скриптувати боссів в World of Warcraft. По-моєму, там набагато простіше писати гру, ніж починати нову з нуля. Розписана повністю структура, додані фічі – твоє завдання зробити свій світ. Досить легко для розуміння і кодування простих речей. Але коли треба реалізувати нестанадартні події – починається найцікавше )))
Дуже цікаво, не задумуюсь взагалі над ЛоуЛевел програмуванням, все проходить на ОО рівні
МаНГОС компілюється спокійно на лінуксі, єдине що з пам”яттю можуть бути проблеми=) для цього запускаєш сервер на чужому компі і по локалці заходиш в гру з свого ноута.
danbst
Квітень 13, 2009 at 22:29