使用计算机图形学绘制足球场的C程序

本文将介绍如何使用计算机图形学绘制一个足球场的C程序。我们将使用OpenGL库来实现图形渲染。

准备工作

在开始编写代码之前，我们需要准备以下工具：

• OpenGL库
• C语言编译器（如GCC）

安装OpenGL库

在Linux系统上，我们可以使用以下命令安装OpenGL库：

sudo apt-get install libglu1-mesa-dev freeglut3-dev mesa-common-dev

在Windows系统上，我们需要手动安装OpenGL库。可以从以下链接下载OpenGL库：

• OpenGL for Windows

安装C语言编译器

在Linux系统上，我们可以使用以下命令安装GCC：

sudo apt-get install gcc

在Windows系统上，我们可以从以下链接下载GCC编译器：

• GCC for Windows

编写代码

初始化OpenGL

首先，我们需要在程序中初始化OpenGL。我们可以使用以下代码：

#include <GL/glut.h>

void init()
{
    // 设置清除颜色为绿色
    glClearColor(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);
 
    // 设置投影矩阵模式
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
 
    // 设置视口大小和投影矩阵
    gluPerspective(45.0, 1.0, 1.0, 100.0);
}

绘制足球场

接下来，我们需要编写绘制足球场的代码。我们可以使用以下代码：

void drawFootballField()
{
    // 绘制绿色草地
    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
    glBegin(GL_QUADS);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, -50.0);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, -50.0);
    glEnd();
 
    // 绘制白色边线
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, -50.0);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, -50.0);
    glEnd();
 
    // 绘制中圈
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(0.0, 0.0, 10.0);
        glVertex3f(10.0, 0.0, 0.0);
        glVertex3f(0.0, 0.0, -10.0);
        glVertex3f(-10.0, 0.0, 0.0);
    glEnd();
 
    // 绘制小禁区
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-40.0, 0.0, 20.0);
        glVertex3f(-40.0, 0.0, -20.0);
        glVertex3f(-20.0, 0.0, -20.0);
        glVertex3f(-20.0, 0.0, 20.0);
    glEnd();
 
    // 绘制大禁区
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-18.0, 0.0, 30.0);
        glVertex3f(-18.0, 0.0, -30.0);
        glVertex3f(18.0, 0.0, -30.0);
        glVertex3f(18.0, 0.0, 30.0);
    glEnd();
 
    // 绘制球门
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, 15.0);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(-32.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(-32.0, 0.0, 15.0);
    glEnd();
 
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(50.0, 0.0, 15.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(32.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(32.0, 0.0, 15.0);
    glEnd();
}

渲染场景

最后，我们需要在主循环中调用以上两个函数来显示足球场。我们可以使用以下代码：

void display()
{
    // 清除颜色缓冲区和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 
    // 设置模型矩阵模式
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
 
    // 设置相机位置和观测点
    gluLookAt(0.0, 30.0, 50.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
 
    // 绘制足球场
    drawFootballField();
 
    // 显示渲染图像
    glutSwapBuffers();
}

完整代码

#include <GL/glut.h>

void init()
{
    // 设置清除颜色为绿色
    glClearColor(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);
 
    // 设置投影矩阵模式
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
 
    // 设置视口大小和投影矩阵
    gluPerspective(45.0, 1.0, 1.0, 100.0);
}
 
void drawFootballField()
{
    // 绘制绿色草地
    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
    glBegin(GL_QUADS);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, -50.0);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, -50.0);
    glEnd();
 
    // 绘制白色边线
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, -50.0);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, 50.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, -50.0);
    glEnd();
 
    // 绘制中圈
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(0.0, 0.0, 10.0);
        glVertex3f(10.0, 0.0, 0.0);
        glVertex3f(0.0, 0.0, -10.0);
        glVertex3f(-10.0, 0.0, 0.0);
    glEnd();
 
    // 绘制小禁区
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-40.0, 0.0, 20.0);
        glVertex3f(-40.0, 0.0, -20.0);
        glVertex3f(-20.0, 0.0, -20.0);
        glVertex3f(-20.0, 0.0, 20.0);
    glEnd();
 
    // 绘制大禁区
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-18.0, 0.0, 30.0);
        glVertex3f(-18.0, 0.0, -30.0);
        glVertex3f(18.0, 0.0, -30.0);
        glVertex3f(18.0, 0.0, 30.0);
    glEnd();
 
    // 绘制球门
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, 15.0);
        glVertex3f(-50.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(-32.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(-32.0, 0.0, 15.0);
    glEnd();
 
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
    glLineWidth(3.0);
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3f(50.0, 0.0, 15.0);
        glVertex3f(50.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(32.0, 0.0, -15.0);
        glVertex3f(32.0, 0.0, 15.0);
    glEnd();
}
 
void display()
{
    // 清除颜色缓冲区和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 
    // 设置模型矩阵模式
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
 
    // 设置相机位置和观测点
    gluLookAt(0.0, 30.0, 50.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
 
    // 绘制足球场
    drawFootballField();
 
    // 显示渲染图像
    glutSwapBuffers();
}
 
int main(int argc, char** argv)
{
    // 初始化GLUT库
    glutInit(&argc, argv);
 
    // 初始化显示模式
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE);
 
    // 设置窗口大小
    glutInitWindowSize(800, 600);
 
    // 创建窗口
    glutCreateWindow("Football Field");
 
    // 注册回调函数
    glutDisplayFunc(display);
 
    // 初始化OpenGL
    init();
 
    // 开始主循环
    glutMainLoop();
 
    return 0;
}

运行程序

使用以下命令编译程序：

gcc main.c -o football -lGL -lGLU -lglut

使用以下命令运行程序：

./football

结论

绘制一个足球场的C程序需要使用OpenGL库和C语言编译器。我们首先需要初始化OpenGL，然后编写绘制足球场的代码。最后，在主循环中调用以上两个函数来显示足球场。