《OpenGL圖形軟件包》PPT課件

1、 OpenGL簡(jiǎn)介 OpenGL坐標(biāo)系的設(shè)置一、OpenGL是什么開(kāi)放圖形庫(kù)OpenGL（Open Graphics Library）是圖形硬件的一個(gè)軟件接口，它實(shí)現(xiàn)了各種二維和三維的高級(jí)圖形處理技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)逼真的三維效果與建立交互式三維景觀(guān)的強(qiáng)大工具。OpenGL獨(dú)立于硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，可以在各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)、各種操作系統(tǒng)上使用，還可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以客戶(hù)-服務(wù)器模式工作，具有很高的可移植性。OpenGL中的圖形函數(shù)定義為獨(dú)立于任何程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的一組規(guī)范，在各種編程語(yǔ)言中，如C+、FORTRAN、JAVA等都可以調(diào)用OpenGL的庫(kù)函數(shù)。OpenGL是什么OpenGL是一套應(yīng)用程序編程接口(

2、Application Programming Interface，API)，借助于OpenGL編程可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形硬件的訪(fǎng)問(wèn)。OpenGL有兩個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)：1、 OpenGL非常接近底層硬件，使用OpenGL編寫(xiě)的程序具有較高的運(yùn)行效率；2、 OpenGL易于掌握和使用?！咀ⅰ緼PI：在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的諸多應(yīng)用領(lǐng)域，如交互游戲、交互網(wǎng)站、CAD軟件包設(shè)計(jì)中，應(yīng)用軟件各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)硬件和底層軟件。為避免應(yīng)用程序所共有的標(biāo)準(zhǔn)功能代碼重復(fù)編寫(xiě)，也為了程序員在編寫(xiě)代碼時(shí)不必關(guān)心圖形硬件的細(xì)節(jié)，同時(shí)提高應(yīng)用程序的可移植性，API應(yīng)運(yùn)而生。API通過(guò)一套精心定義的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖形軟件與系統(tǒng)的交互。Ope

3、nGL API：OpenGL為多種圖形硬件所支持，它包含200多個(gè)可用于構(gòu)建應(yīng)用程序的函數(shù)。幾乎所有的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)中都有OpenGL的相應(yīng)實(shí)現(xiàn)，使用OpenGL編寫(xiě)的程序可被移植到任何支持該接口的計(jì)算機(jī)。一個(gè)典型的OpenGL應(yīng)用程序可運(yùn)行在具有任意實(shí)現(xiàn)方式的平臺(tái)中。此外，OpenGL具有高度的穩(wěn)定性?？偨Y(jié)OpenGL的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在下面三方面：1. 與C語(yǔ)言緊密結(jié)合OpenGL命令最初就是用C語(yǔ)言函數(shù)來(lái)描述的，對(duì)于學(xué)過(guò)C語(yǔ)言的人而言，OpenGL容易理解和掌握的。2. 強(qiáng)大的可移植性與DirectX相比較，OpenGL有更強(qiáng)的可移植性。 DirectX基于Windows系統(tǒng)，游戲開(kāi)發(fā)還必

4、須基于XBOX游戲機(jī)。OpenGL不依賴(lài)操作系統(tǒng)，真正做到與硬件無(wú)關(guān)，與平臺(tái)無(wú)關(guān)。3. 高性能的圖形渲染OpenGL是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各顯卡廠(chǎng)家無(wú)一不對(duì)OpenGL提供強(qiáng)力支持，使得OpenGL得以廣泛用于各行業(yè)圖形軟件的開(kāi)發(fā)。OpenGL的主要功能1、模型繪制：OpenGL能夠繪制點(diǎn)、線(xiàn)和多邊形，并利用這些基本圖元，幾乎可以構(gòu)造出所有的三維模型。 OpenGL還提供球、多面體、茶壺等復(fù)雜形體，以及Bezier、NURBS曲線(xiàn)曲面的繪制函數(shù)。2、模型觀(guān)察： OpenGL提供完備的幾何變換函數(shù)，使用戶(hù)可以選擇三維模型的觀(guān)察方式。3、顏色模式： OpenGL提供兩種顏色模式RGBA模式和顏色索引模式

5、；三維模型著色有平面著色模式和光滑著色模式。OpenGL的主要功能4、光照應(yīng)用： OpenGL依據(jù)光線(xiàn)追蹤理論，提供多種光源模擬函數(shù)，以及模型表面反射特征，即模擬材質(zhì)屬性的函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)三維場(chǎng)景的光照模擬。5、圖形效果增強(qiáng)： OpenGL提供了一系列增強(qiáng)三維景觀(guān)圖形效果的函數(shù)，包括反走樣、混合和霧化。6、位圖和圖像處理： OpenGL提供了一系列針對(duì)位圖和圖像進(jìn)行操作的函數(shù)。位圖和圖像的數(shù)據(jù)均采用像素矩陣來(lái)表示。OpenGL的主要功能7、紋理映射： OpenGL提供了一系列紋理映射函數(shù)，可以方便的把真實(shí)圖像貼到景物的多邊形上，從而繪制逼真的三維景觀(guān)。8、實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)： OpenGL采用雙緩存技術(shù)實(shí)

6、現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果。9、交互技術(shù)： OpenGL提供了方便的三維圖形人機(jī)交互接口，用戶(hù)通過(guò)輸入設(shè)備可選擇和修改三維景觀(guān)中物體的方位、觀(guān)察角度等。三、構(gòu)建OpenGL運(yùn)行環(huán)境將 OpenGL文件dll文件夾內(nèi)的所有dll文件復(fù)制至系統(tǒng)的system32文件夾。如C盤(pán)為系統(tǒng)盤(pán)的Windows XP系統(tǒng)，system32文件夾路徑為“C:WINDOWSsystem32”。將 OpenGL文件lib文件夾內(nèi)的所有文件拷貝到VCLib文件夾內(nèi)，如E:SOFTWAREMicrosoft Visual StudioVC98Lib將 OpenGL文件include文件夾內(nèi)的gl拷貝到VCinclude文件夾內(nèi)，例如E

7、:SOFTWAREMicrosoft Visual StudioVC98Include四. Visual C+中新建工程的步驟和為運(yùn)行OpenGL需作的設(shè)置1、新建工程的步驟 1）菜單“文件” “新建” 彈出新建對(duì)話(huà)框 2）選擇“Win32 Console Application”，選擇存放工程的目錄，為工程文件起一個(gè)名字。（如下圖）3）點(diǎn)擊“完成”按鈕。4）點(diǎn)菜單“文件” “新建” 彈出新建對(duì)話(huà)框，按下圖設(shè)置后，點(diǎn)確定。2、為運(yùn)行OpenGL程序，VC+ 6.0需要進(jìn)行的設(shè)置： 1）取得OpenGL編譯運(yùn)行所需文件。 2）菜單“工程” “設(shè)置” “C/C+”選項(xiàng)卡 “分類(lèi)”下拉框選“prep

8、rocessor”即 “預(yù)處理器”中填入OpenGL頭文件目錄的路徑。如下圖。3）“Link”選項(xiàng)卡 “分類(lèi)”下拉框選“Input” “對(duì)象庫(kù)模塊”中增加“opengl.lib”、 “ glu.lib”、 “ glut.lib” “附加庫(kù)路徑”中填入OpenGL lib文件的目錄路徑。如下圖。然后點(diǎn)“確定”按鈕。#pragma comment(lib, opengl32.lib); #pragma comment(lib, glu.lib); #pragma comment(lib, glut.lib);或者在源文件頭文件包含之后加上以下三段語(yǔ)句：五. OpenGL的基本語(yǔ)法 1、相關(guān)庫(kù)Ope

9、nGL核心庫(kù)，包含115個(gè)最基本的函數(shù)，這些函數(shù)以gl為前綴，如：glColor3f (1.0, 1.0, 1.0); /用于設(shè)定繪圖的顏色 核心庫(kù)函數(shù)用于常規(guī)的、核心的圖形處理，如建立各種幾何模型，產(chǎn)生光照效果，進(jìn)行反走樣及投影變換。五. OpenGL的基本語(yǔ)法 1、相關(guān)庫(kù)OpenGL實(shí)用程序庫(kù)，包含43個(gè)函數(shù)，這些函數(shù)以glu為前綴，如：gluOrtho2D(0.0, 200.0, 0.0, 150.0);/設(shè)置投影參數(shù) 實(shí)用程序庫(kù)的函數(shù)用于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的操作，如紋理映射、坐標(biāo)變換、網(wǎng)格化、曲線(xiàn)曲面以及二次函數(shù)物體（圓柱、球）的繪制。五. OpenGL的基本語(yǔ)法 1、相關(guān)庫(kù)OpenGL實(shí)用程

10、序工具包，包含30多個(gè)函數(shù)，以glut為前綴，如：glutInitWindowPosition(100, 120);/設(shè)置窗口的位置 實(shí)用程序工具包主要提供基于窗口的工具，如窗口系統(tǒng)的初始化、多窗口管理、菜單管理等。GLUT庫(kù)中的窗口管理函數(shù)不依賴(lài)運(yùn)行環(huán)境，因此GLUT可以在所有的OpenGL平臺(tái)上運(yùn)行。五. OpenGL的基本語(yǔ)法 2、命名規(guī)則OpenGL函數(shù)都遵循一個(gè)命名約定，通過(guò)這個(gè)約定可以了解函數(shù)源于哪個(gè)庫(kù)，需要參數(shù)的個(gè)數(shù)以及參數(shù)的類(lèi)型。命名規(guī)則：如：glColor3f (1.0, 1.0, 1.0);gl 表示該函數(shù)來(lái)自核心庫(kù)gl.h；Color 函數(shù)的根命令，表示該函數(shù)用于顏色設(shè)定

11、；3f 表示該函數(shù)有3個(gè)浮點(diǎn)類(lèi)型的參數(shù)；五. OpenGL的基本語(yǔ)法 2、命名規(guī)則有些函數(shù)使用一個(gè)或多個(gè)符號(hào)常量，各常量之間以符號(hào)“|”分隔。OpenGL符號(hào)常量均以庫(kù)前綴的大寫(xiě)形式開(kāi)頭，各個(gè)組成詞間用下劃線(xiàn)分開(kāi)。如：glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);GLUT_SINGLE：?jiǎn)尉彌_區(qū)GLUT_RGB：顏色模式為RGBOpenGL數(shù)據(jù)類(lèi)型含義定義為C類(lèi)型C字面值后綴GLbyte8位整數(shù)signed charBGLshort16位整數(shù)shortSGLint，GLsizei32位整數(shù)longLGLfloat，GLclampf32位浮點(diǎn)數(shù)floatFG

12、Ldouble，GLclampd64位浮點(diǎn)數(shù)doubleDGLubyte，GLboolean8位無(wú)符號(hào)整數(shù)unsigned charUbGLshort16位無(wú)符號(hào)整數(shù)unsigned shortUsGLuint，GLenum，GLbitfield32位無(wú)符號(hào)整數(shù)unsigned longUi五. OpenGL的基本語(yǔ)法 3、數(shù)據(jù)類(lèi)型OpenGL定義有自己的數(shù)據(jù)類(lèi)型，這些數(shù)據(jù)類(lèi)型可以映射為常規(guī)的C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類(lèi)型六. OpenGL基本程序剖析 （初始化firstgl.cpp) 程序的結(jié)構(gòu)：頭文件包含圖形窗口初始化init()繪圖顯示函數(shù)display()顯示窗口設(shè)置函數(shù)reshape()主函數(shù)ma

13、in()利用OpenGL繪圖，需要引入OpenGL核心庫(kù)以及其他需要使用的庫(kù)的頭文件。由于OpenGL沒(méi)有包含窗口系統(tǒng)，因此還需要引入窗口系統(tǒng)，在windows操作系統(tǒng)下，應(yīng)包含windows.h文件。#include windows.h#include /本例使用glut庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)窗口管理六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp頭文件包含如果使用gl或glu庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)窗口管理，則包含語(yǔ)句應(yīng)寫(xiě)為：#include#include六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp頭文件包含初始化函數(shù)init() 剖析：void init(void) glClearColor(0.0,0

14、.0,0.0,0.0); /設(shè)置清除顏色 glShadeModel(GL_FLAT); /設(shè)置著色模型，可選擇的參數(shù)為 ：GL_FLAT：?jiǎn)紊獹L_SMOOTH：平滑著色 六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp圖形窗口初始化init()void display(void) glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); /清除顏色緩沖區(qū)，其效果為將整個(gè)窗口清除為當(dāng)前清除顏色glBegin(GL_LINE_STRIP); /設(shè)置繪制連續(xù)直線(xiàn) glColor3f(1.0,0.0,0.0); /設(shè)置繪制顏色，即前景色，顏色參數(shù)是比例值，值域0, 1 glVertex3f(

15、0.25,0.25,0.0); /點(diǎn)坐標(biāo) glVertex3f(0.75,0.75,0.0); glVertex3f(0.75,0.25,0.0); glVertex3f(0.25,0.25,0.0); glEnd(); glFlush(); /強(qiáng)制之前所發(fā)出的OpenGL命令開(kāi)始執(zhí)行，并保證它們能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成。六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp繪圖顯示函數(shù)display()【注】OpenGL常用的混合色混合色紅色成分（R）綠色成分（G）藍(lán)色成分（B）黑0.00.00.0紅1.00.00.0綠0.01.00.0黃1.01.00.0藍(lán)0.00.01.0紫1.00.01.0

16、青0.01.01.0深灰0.250.250.25淺灰0.750.750.75棕0.600.400.12南瓜橙0.980.6250.12粉紅0.980.040.70紫紅0.600.400.70白1.01.01.0void reshape(int w,int h)glMatrixMode (GL_PROJECTION); /指定投影矩陣為當(dāng)前矩陣glLoadIdentity(); /該函數(shù)重置當(dāng)前指定的矩陣為單位矩陣 gluOrtho2D (0.0, 1.0, 0.0, 1.0); /該函數(shù)把原點(diǎn)（0，0）放在最左下角的位置，并設(shè)置單位長(zhǎng)度。六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp顯示窗

17、口設(shè)置函數(shù)reshape()/*窗口管理*/ glutInit(&argc,argv); /初始化GLUT并處理命令行參數(shù)，應(yīng)在調(diào)用其它函數(shù)前調(diào)用 glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); /指定使用單緩存RGBA顏色模式 glutInitWindowSize(640,480); /指定窗口的大小，單位為像素 glutInitWindowPosition(100,100); /指定窗口左上角在屏幕上的位置 glutCreateWindow(“OpenGL初始化”); /該函數(shù)返回一個(gè)標(biāo)識(shí)符，唯一的標(biāo)識(shí)新建的窗口 init(); /調(diào)用圖形窗口初始化函

18、數(shù)六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp主函數(shù)void main(int argc, char* argv)/*回調(diào)函數(shù)*/ glutReshapeFunc(reshape); /注冊(cè)重畫(huà)回調(diào)函數(shù) glutDisplayFunc(display); /注冊(cè)顯示回調(diào)函數(shù) glutMainLoop(); /進(jìn)入GLUT事件處理循環(huán)，讓所有與“事件”有關(guān)的函數(shù)調(diào)用都無(wú)限循環(huán)。 六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp主函數(shù)void main(int argc, char* argv)七、關(guān)于坐標(biāo)系統(tǒng)定義函數(shù)的說(shuō)明：OpenGL在繪制最終圖形時(shí)所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)，決定了圖像將如何映

19、射到屏幕上。glOrtho() 該函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)正交平行的三維視景體，與之相適應(yīng)的映射函數(shù)中的點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)該是三維的。glOrtho()函數(shù)用途：設(shè)置或修改修剪空間的范圍句法：void glOrtho(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far);說(shuō)明：這個(gè)函數(shù)描述了一個(gè)平行修剪空間。這種投影意味著離觀(guān)察者較遠(yuǎn)的對(duì)象看上去不會(huì)變?。ㄅc透視投影相反）。在3D笛卡爾坐標(biāo)中想象這個(gè)修剪空間，左邊和右邊是最小和最大的X值，上邊和下邊是最小和最大的Y值，近處和遠(yuǎn)處是最小和最大的Z值。七、關(guān)于坐標(biāo)系統(tǒng)定義函數(shù)的說(shuō)明：以glOrtho()函數(shù)定義坐標(biāo)系統(tǒng)的代碼 glOrtho(0.0, 1.0, 0.0, 1.0, -1.0, 1.0); /視景體坐標(biāo)系大小按比例確定 glBegin(GL_POLOYGON); glVertex3f(0.25, 0.25,