airhockey.c

#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <GLUT/glut.h>

#define PX 0.0                     /* 初期位置　　　　　 */
#define PZ 0.0                     /* 初期位置　　　　　 */
#define W 4                        /* 台の幅の２分の１　 */
#define D 6                        /* 台の長さの２分の１ */
#define H 0.5                      /* 壁の高さ　　　　　 */
#define R 0.3                      /* パックの半径　　　 */
#define TIMESCALE 0.01             /* フレームごとの時間 */
#define SPEED 30.0                 /* パックの初速度　　 */
#define MU 0.5                     /* 台との摩擦係数　　 */
#define WEIGHT 1.0                 /* パックの質量　　　 */

static int ww;                     /* ウィンドウの幅　 */
static int wh;                     /* ウィンドウの高さ　 */
static int frame = 0;              /* 現在のフレーム数　 */
static double vx0, vz0;            /* パックの初速度　　 */
static double px0 = PX, pz0 = PZ;  /* パックの初期位置　 */
static double mx = PX, mz = PZ;    /* マウスの位置 */

/*
 * 台を描く
 */
static void myGround(double height)
{
  const static GLfloat ground[][4] = {   /* 台の色　　　 */
    { 0.6, 0.6, 0.6, 1.0 },
    { 0.3, 0.3, 0.3, 1.0 }
  };
  const static GLfloat wall[] = {        /* 壁の色　　　 */
    0.8, 0.8, 0.8, 1.0
  };
  const static GLdouble panel[][9] = { /* 壁の形状データ */
    {  0.0,  0.0,  1.0, -W, 0.0, -D, -W, H, -D },
    { -1.0,  0.0,  0.0,  W, 0.0, -D,  W, H, -D },
    {  0.0,  0.0, -1.0,  W, 0.0,  D,  W, H,  D },
    {  1.0,  0.0,  0.0, -W, 0.0,  D, -W, H,  D },
    {  0.0,  0.0,  1.0, -W, 0.0, -D, -W, H, -D },
  };
  int i, j;

  glBegin(GL_QUADS);

  /* 床を描く */
  glNormal3d(0.0, 1.0, 0.0);
  for (j = -D; j < D; ++j) {
    for (i = -W; i < W; ++i) {
      glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, ground[(i + j) & 1]);
      glVertex3d((GLdouble)i, height, (GLdouble)j);
      glVertex3d((GLdouble)i, height, (GLdouble)(j + 1));
      glVertex3d((GLdouble)(i + 1), height, (GLdouble)(j + 1));
      glVertex3d((GLdouble)(i + 1), height, (GLdouble)j);
    }
  }

  /* 壁を描く */
  glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, wall);
  for (i = 0; i < 4; ++i) {
    glNormal3dv(panel[  i  ]);
    glVertex3dv(panel[  i  ] + 3);
    glVertex3dv(panel[i + 1] + 3);
    glVertex3dv(panel[i + 1] + 6);
    glVertex3dv(panel[  i  ] + 6);
  }

  glEnd();
}

/*
 * 円柱を描く(パック)
 * radius:半径か直径
 * height:円柱の高さ
 * sides: 側面の面の数(多いほど円に近づく．3なら三角柱)
 */
static void myCylinder(double radius, double height, int sides)
{
  double step = 6.2831853072 / (double)sides;
  int i = 0;

  /* 上面 */
  glNormal3d(0.0, 1.0, 0.0);
  glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
  while (i < sides) {
    double t = step * (double)i++;
    glVertex3d(radius * sin(t), height, radius * cos(t));
  }
  glEnd();

  /* 底面 */
  glNormal3d(0.0, -1.0, 0.0);
  glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
  while (--i >= 0) {
    double t = step * (double)i;
    glVertex3d(radius * sin(t), -height, radius * cos(t));
  }
  glEnd();

  /* 側面 */
  glBegin(GL_QUAD_STRIP);
  while (i <= sides) {
    double t = step * (double)i++;
    double x = sin(t);
    double z = cos(t);

    glNormal3d(x, 0.0, z);
    glVertex3f(radius * x, height, radius * z);
    glVertex3f(radius * x, -height, radius * z);
  }
  glEnd();
}

/*
 * 画面表示
 */
static void display(void)
{
  const static GLfloat lightpos[] = { 3.0, 4.0, 5.0, 1.0 }; /* 光源の位置 */
  const static GLfloat yellow[] = { 0.9, 0.9, 0.2, 1.0 };   /* パックの色 */
  const static GLfloat red[] = { 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 };   /* マウスの色 */

  double t = TIMESCALE * frame;         /* フレーム数から現在時刻を求める */

  double v = exp(-MU * t / WEIGHT);                   /* パックの速度比 */
  double p = WEIGHT * (1.0 - v) / MU;                 /* パックの相対位置 */

  double px = vx0 * p + px0;                          /* パックの現在位置 */
  double pz = vz0 * p + pz0;                          /* パックの現在位置 */

  /*
  ** パックが台の壁に当たったら初期位置と初速度を変更する
  ** 速度（比）が一定以下になったら現在位置を初期位置にして
  ** アニメーションを止める
  ** （ここは自分で考えてください）
  */
  if(v<=0.1){
    px0 = px;
    pz0 = pz;
    frame = 500;
  }

  /* フレーム数（画面表示を行った回数）をカウントする */
  ++frame;

  /* 画面クリア */
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

  /* モデルビュー変換行列の初期化 */
  glLoadIdentity();

  /* 光源の位置を設定 */
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightpos);

  /* 視点の移動（物体の方を奥に移す）*/
  glTranslated(0.0, 0.0, -30.0);
  glRotated(90.0, 1.0, 0.0, 0.0);

  /* シーンの描画 */
  myGround(0.0);
  /* パックの描画 */
  glPushMatrix();
  glTranslated(px, 0.0, pz);
  glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, yellow);
  myCylinder(0.3, 0.1, 8);
  glPopMatrix();
/*   /\* マウスの描画 *\/ */
/*   glPushMatrix(); */
/*   glTranslated(mx, 0.0, mz); */
/*   glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, red); */
/*   myCylinder(1.0, 0.8, 4); */
/*   glPopMatrix(); */

  glFlush();
}

static void resize(int w, int h)
{
  /* ウィンドウ全体をビューポートにする */
  glViewport(0, 0, ww = w, wh = h);

  /* 透視変換行列の指定 */
  glMatrixMode(GL_PROJECTION);

  /* 透視変換行列の初期化 */
  glLoadIdentity();
/*   gluPerspective(30.0, (double)w / (double)h, 1.0, 100.0); */

  /* 平行投影 */
  /* left,right,bottom,top,near,far */
  glOrtho(-4, 4, -6, 6, -9999, 9999);

  /* モデルビュー変換行列の指定 */
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

static void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
  /* ESC か q をタイプしたら終了 */
  if (key == '\033' || key == 'q') {
    exit(0);
  }
}

static void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
  switch (button) {
  case GLUT_LEFT_BUTTON:

  /*
  ** マウスをクリックしたウィンドウ上の座標から
  ** 表示されている台の表面の空間位置を求める
  */

    if (state == GLUT_DOWN) {
      GLdouble model[16], proj[16];
      GLint view[4];
      GLfloat z;
      GLdouble ox, oy, oz;

      /* クリックした時にフレーム数を 0（すなわち時間を 0）にする */
      frame = 0;

      /*
      ** モデルビュー変換行列・透視変換行列・ビューポート変換行列を取り出す
      */
      glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, model);
      glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, proj);
      glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, view);

      /*
      ** クリックした位置の奥行きを z に取り出す
      ** （台の外をクリックするとまずいけどもういいや）
      */
      glReadPixels(x, wh - y, 1, 1, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, &z);

      /* クリックしたところの台の上の位置を求める */
      gluUnProject(x, wh - y, z, model, proj, view, &ox, &oy, &oz);

      /*
      ** (px0, pz0) と (ox, oz) を使ってパックを打ち出す方向を決め，
      ** パックの初速度 (vx0, vz0) を決めて，アニメーションを開始する．
      ** （ここは自分で考えて下さい）
      */
      /* ここの符号とか，向きを変えることでカーソルに向かってくるか跳ね返るか決められる */
      vx0 = -(ox-px0)/sqrt(pow((ox-px0),2)+pow((oz-pz0),2));
      vz0 = -(oz-pz0)/sqrt(pow((ox-px0),2)+pow((oz-pz0),2));
      while(frame<500){
        display();
      }

      break;
    case GLUT_MIDDLE_BUTTON:
      break;
    case GLUT_RIGHT_BUTTON:
      break;
    default:
      break;
    }
  }
}

static void mousemove(int x, int y)
{
  printf("X = %d->%d : Y = %d->%d\n",x,mx,y,mz);
  mx = W*(x*2/ww - 1);
  mz = H*(y*2/wh - 1);
  /* ディスプレイの絶対座標が帰ってくる */
  printf(" X= %d->%d : Y = %d->%d\n",x,mx,y,mz);
  display();
}

static void init(void)
{
  /* 初期設定 */
  glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
  glEnable(GL_DEPTH_TEST);
  glEnable(GL_CULL_FACE);
  glEnable(GL_LIGHTING);
  glEnable(GL_LIGHT0);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  glutInit(&argc, argv);
  glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
  glutCreateWindow(argv[0]);    /* ウィンドウ作成 */
  glutDisplayFunc(display);     /* 描画関数 */
  glutReshapeFunc(resize);      /* ウィンドウのリサイズ */
  glutKeyboardFunc(keyboard);   /* キーボードのイベントで呼ばれる */
  glutMouseFunc(mouse);         /* マウスのイベントで呼ばれる */
  //glutPassiveMotionFunc(mousemove); /* マウスが動いた時に呼ばれる */
  init();                       /* 初期化 */
  glutMainLoop();               /* GLのメインのループ．上で指定した関数が適宜呼ばれる */
  return 0;
}