計(jì)算機(jī)圖形學(xué)opengl2基本程序結(jié)構(gòu)

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)講義OpenGL2 基本程序結(jié)構(gòu)黃可坤嘉應(yīng)學(xué)院 Windows 95/98以及Windows NT 3.51 以上的操作系統(tǒng)中提供了OpenGL的動(dòng)態(tài)庫(kù)，在VC+2.0 以上的版本中提供了OpenGL的靜態(tài)庫(kù)，所以，使用OpenGL編程，在微機(jī)上使用時(shí)，最好是在上述軟件環(huán)境中編寫OpenGL程序。 在微機(jī)版本中，OpenGL 提供了三個(gè)函數(shù)庫(kù)，它們是基本庫(kù)、實(shí)用庫(kù)和輔助庫(kù)。 1 Windows系統(tǒng)下的OpenGL函數(shù)OpenGL的基本庫(kù)是OpenGL的核心函數(shù)庫(kù)，在這個(gè)函數(shù)庫(kù)中，提供了115個(gè)函數(shù)，這些函數(shù)都是以“gl”為前綴。這類API的主要功能包括物體描述、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、光

2、照、紋理、材質(zhì)、像素、位圖、文字處理等。所有OpenGL 提供的操作都可以使用這些函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，而且，對(duì)于不同的軟件和硬件平臺(tái)，這些函數(shù)的使用是完全相同的，這個(gè)特性注定了OpenGL程序完美的可移植性。OpenGL的實(shí)用庫(kù)是OpenGL基本庫(kù)的一套子程序，它提供了43個(gè)函數(shù)，這些函數(shù)都是以”glu”為前綴?；镜腛penGL不支持傳統(tǒng)上同圖形標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的一些幾何對(duì)象，為了減少一些編程負(fù)擔(dān)，OpenGL提供了實(shí)用庫(kù)。主要功能包括繪制二次曲面、NURBS曲線曲面、復(fù)雜多邊形以及紋理、矩陣管理等。實(shí)用庫(kù)中的所有函數(shù)全都是由OpenGL基本庫(kù)函數(shù)來編寫的，所以，在使用上和OpenGL基本庫(kù)的使用是完全相同

3、的，而且，用戶也可以使用基本函數(shù)庫(kù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)用庫(kù)的函數(shù)功能。 OpenGL的輔助庫(kù)是為了方便用戶用標(biāo)準(zhǔn)C編寫OpenGL程序而編寫的。OpenGL是一個(gè)圖形標(biāo)準(zhǔn)，所以，在OpenGL中沒有提供窗口管理和消息事件響應(yīng)的函數(shù)，這樣使用標(biāo)準(zhǔn)C 編寫OpenGL程序是很不方便的，所以提供了輔助庫(kù)。它提供了31個(gè)函數(shù)，這些函數(shù)都是以“aux”為前綴。OpenGL輔助庫(kù)提供了一些基本的窗口管理函數(shù)、事件處理函數(shù)和一些簡(jiǎn)單模型的制作函數(shù)等，例如，定義窗口的大小、處理鍵盤時(shí)間、鼠標(biāo)擊鍵事件、繪制多面體等等。 2 一個(gè)簡(jiǎn)單的OpenGL程序下面將通過一個(gè)簡(jiǎn)單的OpenGL 程序來說明OpenGL頭文件的使用、語(yǔ)法

4、規(guī)則、程序的基本結(jié)構(gòu)、程序的運(yùn)行環(huán)境配置。例10.1 OpenGL 例程 sample.c#include #include #include #include #include void myinit(void);void CALLBACK myReshape(int w, int h);void CALLBACK display(void);void myinit(void) /初始化glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); /將窗口清為黑色void CALLBACK display(void)glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); /將顏色緩存清為

5、glClearColor命令所設(shè)置的顏色，即背景色glColor4f(0.2,0.8,1.0,1.0); /選顏色(R,G,B)glRotatef(30,1.0,1.0,0.0); /做旋轉(zhuǎn)變換auxWireCube(1.0); /繪制六面體的虛線圖glFlush(); /強(qiáng)制繪圖，不駐留緩存void CALLBACK myReshape (int w, int h) /用于窗口大小改變時(shí)的處理，與繪圖無(wú)關(guān)glViewport(0,0,w,h); void main(void) auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_RGBA); /窗口顯示單緩存和RGB(彩色)模

6、式auxInitPosition(0,0,200,200); /大小 x=200 y=200 (0,0)是屏幕左上點(diǎn)auxInitWindow(“openglsample.c”); /初始化窗口，參數(shù)是標(biāo)題myinit();auxReshapeFunc(myReshape);auxMainLoop(display);把以上代碼保存為sample.c，在VC中建立工程并運(yùn)行，會(huì)出錯(cuò)。應(yīng)先配置OpenGL：進(jìn)入Project菜單，選Settings項(xiàng)，彈出 Settings 對(duì)話框，選Link項(xiàng)，在 Libraries 欄目中加入OpenGL庫(kù)：opengl32.lib glu32.lib gla

7、ux.lib或者在代碼里加入以下三句：#pragma comment(lib, opengl32.lib) #pragma comment(lib, glu32.lib)#pragma comment(lib, glaux.lib)2.1 頭文件使用若應(yīng)用程序使用OpenGL核心函數(shù)，應(yīng)包括頭文件 ；使用GLU庫(kù)函數(shù)，應(yīng)包括頭文件 ；使用AUX庫(kù)函數(shù)，應(yīng)包括頭文件 ； 使用WGL和Win32應(yīng)包括頭文件。2. 2 回調(diào)（CALLBACK）函數(shù)CALLBACK函數(shù)是一些用來讓系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)，系統(tǒng)調(diào)用它們來實(shí)現(xiàn)顯示、接受輸入事件功能。2.3. 語(yǔ)法規(guī)則OpenGL基本庫(kù)的所有操作函數(shù)都是以“gl”

8、為前綴的。實(shí)用庫(kù)的所有操作函數(shù)都是以“glu”為前綴。輔助庫(kù)的所有操作函數(shù)都是以“aux”為前綴的。OpenGL命令帶有后綴。以sample.c中的glColor4f為例，前綴“gl”指這個(gè)函數(shù)是OpenGL的核心庫(kù)函數(shù)，組成命令的單詞首字母大寫，如“Color”；后綴“4”表示顏色值是由4個(gè)變量來表示的；“f ”表示所表示顏色的每個(gè)分量的類型為32位浮點(diǎn)數(shù)。OpenGL核心庫(kù)函數(shù)常量是以“GL_”開頭，均用大寫字母，并用下劃線將每個(gè)關(guān)鍵詞分開，如GL_COLOR_BUFFER_BIT。 2.4. 程序的基本結(jié)構(gòu) 一個(gè)OpenGL程序的基本結(jié)構(gòu)是很簡(jiǎn)單的，無(wú)論多么復(fù)雜的OpenGL程序，可以大

9、致分解成以下部分：（1）定義窗口Windows 系統(tǒng)下的OpenGL實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)輔助函數(shù)庫(kù)aux，用于解決開窗口和處理輸入事件等問題。窗口管理函數(shù)：首先，調(diào)用void auxInitDisplayMode(Glbitfield mask) 函數(shù)定義窗口的特性，如顏色和緩存區(qū)的性質(zhì)。例如：auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_RGBA); /窗口顯示單緩存和RGB(彩色)模式其次，調(diào)用void auxInitPosition(Glint x,Glint y, Glint width, Glint height)定義窗口在屏幕上的位置和大小。其中，x,y為窗口左上角

10、的坐標(biāo)，width,height 分別為窗口的寬和高(像素個(gè)數(shù))。默認(rèn)值為(0,0,100,100)。例如：auxInitPosition(0,0,200,200); /大小 x=200 y=200 (0,0)是屏幕左上點(diǎn)最后，完成上述兩個(gè)函數(shù)調(diào)用后，用函數(shù)void auxInitWindow(Glbyte *titleString)打開窗口。窗口的標(biāo)題為字符串titleString。窗口把ESC鍵與退出函數(shù)聯(lián)系起來，可以用來關(guān)閉窗口，退出程序。例如：auxInitWindow(“openglsample.c”); /初始化窗口，參數(shù)是標(biāo)題處理輸入事件:當(dāng)改變窗口尺寸、移動(dòng)窗口、重新顯示窗口時(shí)

11、，由auxReshapeFunc(myReshape)調(diào)用函數(shù)myReshape重新定義窗口屬性。通常myReshape函數(shù)調(diào)用glViewPort函數(shù)，對(duì)當(dāng)前圖形進(jìn)行裁剪，重新定義投影矩陣等。OpenGL輔助函數(shù)庫(kù)中還包括處理鍵盤和鼠標(biāo)輸入事件的函數(shù)。（2）初始化操作由于OpenGL的繪圖方式是由一系列的狀態(tài)確定的，因而在繪制圖形前需要做一些準(zhǔn)備工作，包括清緩存區(qū)（buffer）、定義光照模型、定義紋理映射等基本操作的初始化狀態(tài)、設(shè)置三維視景體、定義視口。 例如：glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); /將窗口清為黑色glClear(GL_COLOR_BUFFER_BI

12、T); /將顏色緩存清為glClearColor命令所設(shè)置的顏色，即背景色（3）設(shè)置觀察坐標(biāo)系下的取景模式主要利用了三個(gè)函數(shù)：函數(shù)void glViewport(GLint x, Glint y, Glsizei width, Glsizei height)：設(shè)置在屏幕上的視口大小，四個(gè)參數(shù)描述屏幕視口四個(gè)角上的坐標(biāo)（以像素表示）。參數(shù)(x,y)用于指定視口的左下角在窗口坐標(biāo)系中的位置，參數(shù)width和height分別確定矩形視口的寬和高，均以像素為單位 。注意：視口的大小和尺寸是在窗口坐標(biāo)系中進(jìn)行度量的，默認(rèn)狀態(tài)下其坐標(biāo)原點(diǎn)位于窗口的左下角，其尺寸與窗口的大小相同。視點(diǎn)方向觀察體積 函數(shù)vo

13、id glOrtho(left,right,bottom,top,near,far)：設(shè)置投影方式為正交投影（平行投影），其取景體積是一個(gè)各面均為矩形的六面體。注: 在默認(rèn)狀態(tài)下投影方式為平行正交投影。函數(shù)void gluPerspective(fovy,aspect,zNear,zFar)：設(shè)置投影方式為透視投影，其取景體積是一個(gè)截頭錐體，在這個(gè)體積內(nèi)的物體投影到錐的頂點(diǎn)。它通過指定x-z平面內(nèi)的視角大小及寬高比來確定沿視線方向的棱錐，并通過指定遠(yuǎn)、近剪切面與視點(diǎn)間的距離來截?cái)嗬忮F，得到觀察體。（4）使用OpenGL的庫(kù)函數(shù)構(gòu)造幾何物體對(duì)象的數(shù)學(xué)描述。包括點(diǎn)線面的位置和拓?fù)潢P(guān)系、幾何變換、光照處理等。這是OpenGL程序的主要部分。在例10.1中，在函數(shù)void CALLBACK display(void)中寫好要繪制的三維圖形，然后，在主程序中調(diào)用auxMainLoop(display)就可讓該圖形一直顯示。（5）程序的微機(jī)運(yùn)行環(huán)境配置 軟件與硬件環(huán)境 操作系統(tǒng)：Windows 95/98, Windows