OpenGL的几何变换

来源：互联网发布：淘宝能发布多少个宝贝编辑：程序博客网时间：2024/05/17 22:20

1．实验目的：
　　理解掌握一个OpenGL程序平移、旋转、缩放变换的方法。

2．实验内容：
　　（1）阅读实验原理，运行示范实验代码，掌握OpenGL程序平移、旋转、缩放变换的方法；
　　（2）根据示范代码，尝试完成实验作业；

3．实验原理：
　　（1）OpenGL下的几何变换
　　在OpenGL的核心库中，每一种几何变换都有一个独立的函数，所有变换都在三维空间中定义。

　　平移矩阵构造函数为glTranslate

 　　#include <GL/glut.h>void init(void){    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);    glMatrixMode(GL_PROJECTION);    gluOrtho2D(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0); //设置显示的范围是X:-5.0~5.0, Y:-5.0~5.0    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);}void drawSquare(void) //绘制中心在原点，边长为2的正方形{    glBegin(GL_POLYGON); //顶点指定需要按逆时针方向    {        glVertex2f(-1.0f,-1.0f);//左下点        glVertex2f(1.0f,-1.0f);//右下点        glVertex2f(1.0f, 1.0f);//右上点        glVertex2f(-1.0f,1.0f);//左上点    }    glEnd();}void myDraw1(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);    drawSquare(); //在原点处绘制边长为2红色正方形    glTranslatef(2.0,3.0,0.0); //向右移动2单位，向上移动3单位    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);    drawSquare(); //绘制边长为2绿色正方形    glTranslatef(0.0,-3.0,0.0); //再向下移动3单位    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //绘制边长为2蓝色正方形    glFlush();}void myDraw2(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);    drawSquare(); //在原点处绘制边长为2红色正方形    glPushMatrix();    {        glTranslatef(2.0,3.0,0.0); //向右移动2单位，向上移动3单位        glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);        drawSquare(); //绘制边长为2绿色正方形    }    glPopMatrix();    glTranslatef(2.0,0.0,0.0); //再向右移动2单位    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //绘制边长为2蓝色正方形    glFlush();}void main(int argc, char** argv){    glutInit(&argc, argv);    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);    glutInitWindowPosition(0, 0);    glutInitWindowSize(600, 600);    glutCreateWindow("Translate函数示例");    init();    glutDisplayFunc(myDraw1);    glutMainLoop();}

注意理解：myDraw1（）和myDraw2（）生成的图形完全相同，为什么？

　(2)、Rotate示例

#include <GL/glut.h>void init(void){    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);    glMatrixMode(GL_PROJECTION);    gluOrtho2D(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0); //设置显示的范围是X:-5.0~5.0, Y:-5.0~5.0    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);}void drawSquare(void) //绘制中心在原点，边长为2的正方形{    glBegin(GL_POLYGON); //顶点指定需要按逆时针方向    {        glVertex2f(-1.0f,-1.0f);//左下点        glVertex2f(1.0f,-1.0f);//右下点        glVertex2f(1.0f, 1.0f);//右上点        glVertex2f(-1.0f,1.0f);//左上点    }    glEnd();}void myDraw1(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);    drawSquare(); //在原点处绘制边长为2红色正方形    glTranslatef(2.0,3.0,0.0); //向右移动2单位，向上移动3单位    glRotatef(30,0.0,0.0,1.0); //逆时针旋转30角度    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);    drawSquare(); //绘制边长为2绿色正方形    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glTranslatef(-2.0,-3.0,0.0); //向左移动2单位，向下移动3单位    glRotatef(-30,0.0,0.0,1.0); //顺时针旋转30角度    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //绘制边长为2蓝色正方形    glFlush();}void myDraw2(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);    drawSquare(); //在原点处绘制边长为2红色正方形    glPushMatrix(); //把当前矩阵压入堆栈    {        glTranslatef(2.0,3.0,0.0); //向右移动2单位，向上移动3单位        glRotatef(30,0.0,0.0,1.0); //逆时针旋转30角度        glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);        drawSquare(); //绘制边长为2绿色正方形    }    glPopMatrix(); //从堆栈栈顶弹出一个矩阵为当前矩阵    glTranslatef(-2.0,-3.0,0.0); //向左移动2单位，向下移动3单位    glRotatef(-30,0.0,0.0,1.0); //顺时针旋转30角度    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //绘制边长为2蓝色正方形    glFlush();}void main(int argc, char** argv){    glutInit(&argc, argv);    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);    glutInitWindowPosition(0, 0);    glutInitWindowSize(600, 600);    glutCreateWindow("Rotate函数示例");    init();    glutDisplayFunc(myDraw1);    glutMainLoop();}

（3）拉伸 glScalef

#include <GL/glut.h>void init(void){    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);    glMatrixMode(GL_PROJECTION);    gluOrtho2D(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0); //设置显示的范围是X:-5.0~5.0, Y:-5.0~5.0    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);}void drawSquare(void) //绘制中心在原点，边长为2的正方形{    glBegin(GL_POLYGON); //顶点指定需要按逆时针方向    {        glVertex2f(-1.0f,-1.0f);//左下点        glVertex2f(1.0f,-1.0f);//右下点        glVertex2f(1.0f, 1.0f);//右上点        glVertex2f(-1.0f,1.0f);//左上点    }    glEnd();}void myDraw1(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);    drawSquare(); //在原点处绘制边长为2红色正方形    glTranslatef(2.0,3.0,0.0); //向右移动2单位，向上移动3单位    glScalef(1.0,1.5,1.0); //X和Z方向保持不变，Y方向放大为原来的1.5倍    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);    drawSquare(); //绘制边长为2绿色正方形    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glTranslatef(-2.0,-3.0,0.0); //向左移动2单位，向下移动3单位    glScalef(0.5,1.5,1.0); //Z方向保持不变，X方向缩小为原来的0.5倍，Y方向放大为原来的1.5倍    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //绘制边长为2蓝色正方形    glFlush();}void myDraw2(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);    drawSquare(); //在原点处绘制边长为2红色正方形    glPushMatrix(); //把当前矩阵压入堆栈    {        glTranslatef(2.0,3.0,0.0); //向右移动2单位，向上移动3单位        glScalef(1.0,1.5,1.0); //X和Z方向保持不变，Y方向放大为原来的1.5倍        glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);        drawSquare(); //绘制边长为2绿色正方形    }    glPopMatrix(); //从堆栈栈顶弹出一个矩阵为当前矩阵    glTranslatef(-2.0,-3.0,0.0); //向左移动2单位，向下移动3单位    glScalef(0.5,1.5,1.0); //Z方向保持不变，X方向缩小为原来的0.5倍，Y方向放大为原来的1.5倍    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //绘制边长为2蓝色正方形    glFlush();}void main(int argc, char** argv){    glutInit(&argc, argv);    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);    glutInitWindowPosition(0, 0);    glutInitWindowSize(600, 600);    glutCreateWindow("Scale函数示例");    init();    glutDisplayFunc(myDraw1);    glutMainLoop();}

(4)、综合示例

#include <GL/glut.h>void init(void){    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);    glMatrixMode(GL_PROJECTION);    gluOrtho2D(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0); //设置显示的范围是X:-5.0~5.0, Y:-5.0~5.0    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);}void drawSquare(void) //绘制中心在原点，边长为2的正方形{    glBegin(GL_POLYGON); //顶点指定需要按逆时针方向    {        glVertex2f(-1.0f,-1.0f);//左下点        glVertex2f(1.0f,-1.0f);//右下点        glVertex2f(1.0f, 1.0f);//右上点        glVertex2f(-1.0f,1.0f);//左上点    }    glEnd();}void myDraw(void){    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空    glLoadIdentity(); //将当前矩阵设为单位矩阵    glPushMatrix();    {        glTranslatef(0.0f,2.0f,0.0f);        glScalef(3.0,0.5,1.0);        glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);        drawSquare(); //上面红色矩形    }    glPopMatrix();    glPushMatrix();    {        glTranslatef(-3.0,0.0,0.0);        glPushMatrix();        {            glRotatef(45.0,0.0,0.0,1.0);            glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);            drawSquare(); //中间左菱形        }        glPopMatrix();        glTranslatef(3.0,0.0,0.0);        glPushMatrix();        {            glRotatef(45.0,0.0,0.0,1.0);            glColor3f(0.0, 0.7, 0.0);            drawSquare(); //中间中菱形        }        glPopMatrix();        glTranslatef(3.0,0.0,0.0);        glPushMatrix();        {            glRotatef(45.0,0.0,0.0,1.0);            glColor3f(0.0, 0.4, 0.0);            drawSquare(); //中间右菱形        }        glPopMatrix();    }    glPopMatrix();    glTranslatef(0.0,-3.0,0.0);    glScalef(4.0,1.5,1.0);    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);    drawSquare(); //下面蓝色矩形    glFlush();}void main(int argc, char** argv){    glutInit(&argc, argv);    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);    glutInitWindowPosition(0, 0);    glutInitWindowSize(600, 600);    glutCreateWindow("几何变换函数综合示例");    init();    glutDisplayFunc(myDraw);    glutMainLoop();}

5.实验作业：

　　绘制如下图形：
　　这里写图片描述
提示：

　　（1）写一个绘制菱形的函数drawDiamond(void)；　

void drawDiamond(void) //绘制中心在原点的菱形{    glBegin(GL_POLYGON); //顶点指定需要按逆时针方向    {        glVertex2f(0.0f,-1.0f);//下点        glVertex2f(2.0f,0.0f);//右点        glVertex2f(0.0f, 1.0f);//上点        glVertex2f(-2.0f,0.0f);//左点    }    glEnd();}

　（2）用几何变换绘制三个不同位置、旋转角度、颜色的菱形。

0 0