基于OpenGL的3D旋转魔方的实现

华中科技大学电子科学与技术系

课程设计报告

( 20-- 2012年度第 学期)

名 称：软件课程设计

题 目：

院 系：

班 级：

学 号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：

成 绩：

日期： 年 月 日

目 录

1．课程设计介绍……………………………………………………………… 1

1.1.内容……………………………………………………………………… 1

1.2.目的 ………………………………………………………………………1

1.3.取得的成果 ……………………………………………………………… 1

2．程序分析 …………………………………………………… ……………2

2.1. 程序原理………………………………………………………………… 2

2.1. 程序流程………………………………………………………………… 3

2.3. 数据结构………………………………………………………………… 8

2.4. 重要函数用法分析 ……………………………………………………… 8

3．结果演示与程序分析 …………………………………………………… 9

3.1. 成果演示………………………………………………………………… 9

3.2. 程序分析 ……………………………………………………………… 11

4．编程中遇到的问题…………………………………………………………12

5．课程设计小结………………………………………………………………13

参考文献………………………………………………………………………14

基于OpenGL的3D旋转魔方实现

课程设计介绍

目的

当今计算机技术流行，引领了各行各业。而程序是计算机的灵魂，因此编程能力对当今的学生而言至关重要。虽然我们在前期已经学习了C语言，但是还只对程序有一些简单的认识，说实话，是很浅显的认识。通过本软件课程设计的学习，可以从整体上对软件工程和项目有全面的认识。通过此次课程设计，可以锻炼编程能力，激发对编程的兴趣，同时也能培养良好的编程习惯。这对于个人今后的学习，今后的工作乃至今后的生活都会产生重要的影响。对于国家而言，极大的推动了计算机普及教育，提高了大学生的计算机使用水平，具有重大的意义。

内容

通过此次项目掌握软件开发模式，模块化结构分析以及程序设计流程

学会使用VC++6.0进行编程

掌握有关程序设计的思想，数据结构的知识，掌握C语言算法，掌握OpenGL编程知识如贴图与键盘控制

掌握win32编程知识，了解windows程序内部运行机制

初步培养需求分析、软件测试、调试的能力

在2X2魔方的基础上，尝试编写3X3的魔方，并实现其旋转

取得的成果

在理解Magic2D例子程序的基础上，借助了Win32平台进行了一系列调试和学习。在此次项目中，学习了Visual C++6.0软件开发环境，熟练掌握了Win32 Application开发流程。同时也学习了OpenGL的基本知识，掌握了一些OpenGL的重要技术与重要函数的使用，编写了一些简单的OpenGL程序。参考Magic2D例子流程，我对原程序进行了比较大的修改，并换上了自己的图片，实现了一个立方体贴六张不同的图片，并编写出了自己的2X2魔方程序。根据相似度分析，成功的编写出了3X3旋转魔方，并自己设计了算法，实现了各个层面的转动，转动效果很完美。同时，为了增加程序的娱乐效果，我加入了歌曲最炫民族风，虽然很简单，不过感觉非常实用且有趣。

程序分析

2.1 程序原理

(1)OpenGL

OpenGL是一个开放的三维图形软件包，它独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；OpenGL可以与Visual C++紧密接口，便于实现机械手的有关计算和图形算法，可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。OpenGL(Open Graphics Library)函数库，绘制魔方并实现魔方的绘制、随机旋转、贴图以及键盘控制等功能。采用基本图形的绘图函数及定位函数，添加相应纹理来实现魔方模型的绘制。通过读取载入BMP文件，应用纹理贴图技术来完成对魔方旋转面的处理。

(2)模型的旋转

首先对立方体进行建模。一个立方体由8个点组成，8个点组成6个面片，对立方体的几何操作本质上就是对这6个平面的操作(绘制、纹理、旋转和平移等)。点的索引号确定后，每个面片也就确定了，如{0,1,2,3}四个点构成Z向正投影面。

立方体在空间的旋转，归根到底是其顶点的旋转，如空间点(