c++ - 在 openGL 中模拟太阳系

Question

我正在寻找在 c++ 和 openGL 中模拟太阳系，我想知道是否有一种便宜的方法可以生成，它可以返回一个 x、y、z 向量，我可以使用它来更新每个行星的位置框架。

Answer 1

关于行星位置，您有几种选择。

• 不准确（但“在球场上”）：假设行星在平面上绕圈运动
• 有点不准确（但更接近现实）：从 JPL 的太阳系动力学小组下载行星的“轨道元素”；使用开普勒方程传播轨道（比听起来简单得多）。这大部分是正确的（尤其是对于大行星）。
• 准确：下载行星位置的JPL 星历表（DE405 或 DE421），并使用可用的阅读器之一（例如SPICE）以尽可能高的精度检索状态（请注意，这不一定是“计算成本高” )
• 准确：下载VSOP数据及相关程序（不如JPL的星历表准确，但也是“任务初步设计级”）。

我发现了一些我不久前编写的代码，用于演示使用 SPICE 和 OpenGL可视化DE421数据的“快速而肮脏”的方式。也许它可以帮助你。

#include<cstdlib>
#include<cmath>
#include<OpenGL/gl.h>
#include<OpenGL/glu.h> 
#include<GLUT/glut.h>
#include<SpiceUsr.h>

// hard-code some parameters - in a real application all this would be dynamic
#define ALTITUDE 700E6      // in kilometers
#define CLIPPING 100E7
#define FOV 45.0        // 45-degree field-of-view
#define WIN_WIDTH 1024
#define WIN_HEIGHT 1024

// callback to render the trajectory of a planet using spice (notice
// that I use 366 points - one per day starting at epoch 0.0
// (01-Jan-2000 12:00:00 ET) - (r, g, b) is the color
void render_planet(const char* planet, int r, int g, int b) {
  unsigned int N = 366;
  double et = 0.0;
  double state[3];
  double lt;

  // we just want a simple line
  glBegin(GL_LINE_STRIP);
  glColor4d(r, g, b, 1.0);

  for(unsigned int k=0; k<N; k++) {
    // call spice to calculate position
    spkpos_c(planet, et, "ECLIPJ2000", "None", "Sun", state, &lt);
    // add the point to the pipeline
    glVertex3d(state[0], state[1], state[2]);    
    // increase time by one day
    et = 86400 * k;
  }
  glEnd();    
}

// callback to handle window resizing
void changeSize(int w, int h) {
if (h == 0) h = 1;  
  float ratio =  w * 1.0 / h;
  glMatrixMode(GL_PROJECTION);
  glLoadIdentity();
  glViewport(0, 0, w, h);
  gluPerspective(FOV, ratio, 0.2f, CLIPPING);
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

// callback to render scene
void renderScene() {
  // use a nice dark gray for the background (as opposed to pitch black)
  glClearColor(50/255.0, 50/255.0, 50/255.0, 1);
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);  
  glLoadIdentity();
  gluLookAt(0.0, 0.0,  ALTITUDE, 
        0.0, 0.0,  0.0,  
        0.0, 1.0,  0.0);     
  // here we tell the application which planets to draw, the colors
  // are (r, g, b), so (1, 1, 0) is all red and all green (yellow),
  // and so forth - of course this can be simplified to use arbitrary
  // colors
  render_planet("Mercury", 1, 1, 0);
  render_planet("Venus", 0, 1, 0);
  render_planet("Earth", 0, 0, 1);
  render_planet("Mars", 1, 0, 0);
  glutSwapBuffers();  
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  // initialize spice kernels
  furnsh_c("/data/spice/allkernels.txt");
  glutInit(&argc, argv);  
  glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA);
  glutInitWindowPosition(0, 0);
  glutInitWindowSize(WIN_WIDTH, WIN_HEIGHT);
  glutCreateWindow("Simple Trajectory Viewer");
  glutDisplayFunc(renderScene);
  glutReshapeFunc(changeSize);
  glutMainLoop();
  return EXIT_SUCCESS;  
}

Answer 2

如果你想用 OpenGL 开发一个完整的太阳能或其他系统，我建议你看看这本书。它教你这种应用程序开发。否则你的问题有太多可能的解决方案。你应该让我更具体。