Jeff Molofee(NeHe)的OpenGL教程－－显示列表

原 文：Lesson 12: Display Lists
　　译 者：Marhoo

　　这次我将教你如何使用显示列表，显示列表将加快程序的速度，而且可以减少代码的长度。
　　当你在制作游戏里的小行星场景时，每一层上至少需要两个行星，你可以用OpenGL中的多边形来构造每一个行星。聪明点的做法是做一个循环，每个循环画出行星的一个面，最终你用几十条语句画出了一个行星。每次把行星画到屏幕上都是很困难的。当你面临更复杂的物体时你就会明白了。
　　那么，解决的办法是什么呢？用现实列表，你只需要一次性建立物体，你可以贴图，用颜色，想怎么弄就怎么弄。给现实列表一个名字，比如给小行星的显示列表命名为“asteroid”。现在，任何时候我想在屏幕上画出行星，我只需要调用glCallList(asteroid)。之前做好的小行星就会立刻显示在屏幕上了。因为小行星已经在显示列表里建造好了，OpenGL不会再计算如何构造它。它已经在内存中建造好了。这将大大降低CPU的使用，让你的程序跑的更快。
　　那么，开始学习咯。我称这个DEMO为Q-Bert显示列表。最终这个DEMO将在屏幕上画出15个立方体。每个立方体都由一个盒子和一个顶构成，顶部是一个单独的显示列表，盒子没有顶。
　　这一课是建立在第六课的基础上的，我将重写大部分的代码，这样容易看懂。下面的这些代码在所有的课程中差不多都用到了。

　　#include <windows.h>　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Header File For Windows
　　#include <stdio.h>　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Header File For Standard Input/Output
　　#include <gl/gl.h>　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Header File For The OpenGL32 Library
　　#include <gl/glu.h>　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Header File For The GLu32 Library
　　#include <gl/glaux.h>　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Header File For The GLaux Library

　　HDC hDC=NULL;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Private GDI Device Context
　　HGLRC hRC=NULL;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Permanent Rendering Context
　　HWND hWnd=NULL;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Holds Our Window Handle
　　HINSTANCE hInstance;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Holds The Instance Of The Application

　　bool keys[256];　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　// Array Used For The Keyboard Routine
　　bool active=TRUE;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Window Active Flag Set To TRUE By Default
　　bool fullscreen=TRUE;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Fullscreen Flag Set To Fullscreen Mode By Default

　　下面设置变量。首先是存储纹理的变量，然后两个新的变量用于显示列表。这些变量是指向内存中显示列表的指针。命名为box和top。
　　然后用两个变量xloop,yloop表示屏幕上立方体的位置，两个变量xrot，yrot表示立方体的旋转。

　　GLuint texture[1];　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Storage For One Texture
　　GLuint box;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Storage For The Display List
　　GLuint top;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Storage For The Second Display List
　　GLuint xloop;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Loop For X Axis
　　GLuint yloop;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Loop For Y Axis

　　GLfloat xrot;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Rotates Cube On The X Axis
　　GLfloat yrot;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Rotates Cube On The Y Axis

　　接下来建立两个颜色数组。

　　static GLfloat boxcol[5][3]=　　　　　　　　　　　　　　　　// Array For Box Colors
　　{
　　　　　　// Bright: Red, Orange, Yellow, Green, Blue
　　　　　　{1.0f,0.0f,0.0f},{1.0f,0.5f,0.0f},{1.0f,1.0f,0.0f},{0.0f,1.0f,0.0f},{0.0f,1.0f,1.0f}
　　};

　　static GLfloat topcol[5][3]=　　　　　　　　　　　　　　　 // Array For Top Colors
　　{
　　　　　　// Dark: Red, Orange, Yellow, Green, Blue
　　　　　　{.5f,0.0f,0.0f},{0.5f,0.25f,0.0f},{0.5f,0.5f,0.0f},{0.0f,0.5f,0.0f},{0.0f,0.5f,0.5f}
　　};

　　LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);　　 // Declaration For WndProc

　　现在正式开始建立显示列表。你可能注意到了，所有创造盒子的代码都在第一个显示列表里，所有创造顶部的代码都在另一个列表里。我会努力解释这些细节。

　　GLvoid BuildLists()　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Build Box Display List
　　{

　　开始的时候我们告诉OpenGL我们要建立两个显示列表。glGenLists(2)建立了两个显示列表的空间，并返回第一个显示列表的指针。“box”指向第一个显示列表，任何时候调用“box”第一个显示列表就会显示出来。

　　　　　　box=glGenLists(2);　　　　　　　　　　　　　　　 　// Building Two Lists

　　现在开始构造第一个显示列表。我们已经申请了两个显示列表的空间了，并且有box指针指向第一个显示列表。所以现在我们应该告诉OpenGL要建立什么类型的显示列表。
　　我们用glNewList()命令来做这个事情。你一定注意到了box是第一个参数，这表示OpenGL将把列表存储到box所指向的内存空间。第二个参数GL_COMPILE告诉OpenGL我们想预先在内存中构造这个列表，这样每次画的时候就不必重新计算怎么构造物体了。
　　GL_COMPILE类似于编程。在你写程序的时候，把它装载到编译器里，你每次运行程序都需要重新编译。而如果他已经编译成了.exe文件，那么每次你只需要点击那个.exe文件就可以运行它了，不需要编译。当OpenGL编译过显示列表后，就不需要再每次显示的时候重新编译它了。这就是为什么用显示列表可以加快速度。

　　　　　　glNewList(box,GL_COMPILE);　　　　　　　　　　　　 // New Compiled box Display List

　　下面这部分的代码画出一个没有顶部的盒子，它不会出现在屏幕上，只会存储在显示列表里。
　　你可以在glNewList()和glEngList()中间加上任何你想加上的代码。可以设置颜色，贴图等等。唯一不能加进去的代码就是会改变显示列表的代码。显示列表一旦建立，你就不能改变它。
　　比如你想加上glColor3ub(rand()%255,rand()%255,rand()%255)，使得每一次画物体时都会有不同的颜色。但因为显示列表只会建立一次，所以每次画物体的时候颜色都不会改变。物体将会保持第一次建立显示列表时的颜色。如果你想改变显示列表的颜色，你只有在调用显示列表之前改变颜色。后面将详细解释这一点。

　　　　　　　　　　glBegin(GL_QUADS);　　　　　　　　　　　　 // Start Drawing Quads

　　　　　　　　　　　　　　// Bottom Face
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);　　// Top Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);　　// Top Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Right Of The Texture and Quad

　　　　　　　　　　　　　　// Front Face
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f);　　　// Top Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);　　　// Top Left Of The Texture and Quad

　　　　　　　　　　　　　　// Back Face
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);　　// Bottom Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);　　 // Top Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f);　　 // Top Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);　　// Bottom Left Of The Texture and Quad

　　　　　　　　　　　　　　// Right face
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);　　// Bottom Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f);　　 // Top Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f);　　　// Top Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Left Of The Texture and Quad

　　　　　　　　　　　　　　// Left Face
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);　　// Bottom Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);　　　// Top Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);　　 // Top Left Of The Texture and Quad

　　　　　　　　　　glEnd();　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Done Drawing Quads

　　用glEngList()命令，我们告诉OpenGL我们已经完成了一个显示列表。在glNewList()和glEngList()之间的任何东西就是显示列表的一部分。

　　　　　　glEndList();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Done Building The box List

　　现在我们来建立第二个显示列表。在上一个显示列表的指针上加1，就得到了第二个显示列表的指针。第二个显示列表的指针命名为“top”。

　　　　　　top=box+1;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // top List Value Is box List Value +1

　　现在我们知道了第二个显示列表的指针，我们可以建立它了。

　　　　　　glNewList(top,GL_COMPILE);　　　　　　　　　　　　 // New Compiled top Display List

　　下面的代码画出盒子的顶部。

　　　　　　　　　　glBegin(GL_QUADS);　　　　　　　　　　　　 // Start Drawing Quad

　　　　　　　　　　　　　　// Top Face
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);　　// Top Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Left Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f);　　 // Bottom Right Of The Texture and Quad
　　　　　　　　　　　　　　glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f);　　// Top Right Of The Texture and Quad

　　　　　　　　　　glEnd();　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Done Drawing Quad

　　然后告诉OpenGL第二个显示列表建立完毕。

　　　　　　glEndList();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Done Building The top Display List
　　}

　　贴图纹理的代码和之前教程里的代码是一样的。我们需要一个可以贴在立方体上的纹理。我决定使用mipmapping处理让纹理看上去光滑，因为我讨厌看见像素点。纹理的文件名是“cube.bmp”，存放在data目录下。

　　if (TextureImage[0]=LoadBMP("Data/Cube.bmp"))　　　　　　 // Load The Bitmap

　　改变窗口大小的代码和第六课是一样的。
　　初始化的代码只有一点改变，加入了一行BuildList()。请注意代码的顺序，先读入纹理，然后建立显示列表，这样当我们建立显示列表的时候就可以将纹理贴到立方体上了。

　　int InitGL(GLvoid)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // All Setup For OpenGL Goes Here
　　{
　　　　　　if (!LoadGLTextures())　　　　　　　　　　　　　　 // Jump To Texture Loading Routine
　　　　　　{
　　　　　　　　　　return FALSE;　　　　　　　　　　　　　　　// If Texture Didn't Load Return FALSE
　　　　　　}
　　　　　　BuildLists();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Jump To The Code That Creates Our Display Lists
　　　　　　glEnable(GL_TEXTURE_2D);　　　　　　　　　　　　　 // Enable Texture Mapping
　　　　　　glShadeModel(GL_SMOOTH);　　　　　　　　　　　　　 // Enable Smooth Shading
　　　　　　glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f);　　　　　　　// Black Background
　　　　　　glClearDepth(1.0f);　　　　　　　　　　　　　　　　// Depth Buffer Setup
　　　　　　glEnable(GL_DEPTH_TEST);　　　　　　　　　　　　　 // Enables Depth Testing
　　　　　　glDepthFunc(GL_LEQUAL);　　　　　　　　　　　　　　// The Type Of Depth Testing To Do

　　接下来的三行使灯光有效。Light0一般来说是在显卡中预先定义过的，如果Light0不工作，把下面那行注释掉好了。
　　最后一行的GL_COLOR_MATERIAL使我们可以用颜色来贴纹理。如果没有这行代码，纹理将始终保持原来的颜色，glColor3f(r,g,b)就没有用了。总之这行代码是很有用的。

　　　　　　glEnable(GL_LIGHT0);　　　　　　　　　　　　　　　 // Quick And Dirty Lighting (Assumes Light0 Is Set Up)
　　　　　　glEnable(GL_LIGHTING);　　　　　　　　　　　　　　 // Enable Lighting
　　　　　　glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);　　　　　　　　　　　 // Enable Material Coloring

　　最后，设置投影校正，返回TURE。

　　　　　　glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST); // Nice Perspective Correction
　　　　　　return TRUE;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Initialization Went OK

　　现在来看绘画的代码。对数学我从来都是很头大的，没有sin，没有cos，但仍然看起来很奇怪（相信读者不会觉得头大）。首先，按惯例，清除屏幕和深度缓冲。
　　然后捆绑纹理到立方体上（我知道捆绑这个词不太专业，但是……）。可以将这行放在显示列表里，但放在外边，就可以在任何时候修改它。

　　int DrawGLScene(GLvoid)　　　　　　　　　　　　　　　　　　// Here's Where We Do All The Drawing
　　{
　　　　　　glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);　　// Clear The Screen And The Depth Buffer
　　　　　　glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);　　　　　　　// Select The Texture

　　现在到了真正有趣的地方了。用一个循环，循环变量用于改变Y轴位置，在Y轴上画5个立方体，所以用从1到5的循环。

　　　　　　for (yloop=1;yloop<6;yloop++)　　　　　　　　　　　// Loop Through The Y Plane
　　　　　　{

　　另外用一个循环，循环变量用于改变X轴位置。每行上的立方体数目取决于行数，所以循环方式如下。

　　　　　　　　　　for (xloop=0;xloop< yloop;xloop++)　　　　 // Loop Through The X Plane
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　glLoadIdentity();　　　　　　　　　// Reset The View

　　下边的代码是移动和旋转当前坐标系到需要画出立方体的位置。（原文有很罗嗦的一大段，相信大家的数学功底都不错，就不翻译了）

　　　　　　　　　　　　　　glLoadIdentity();　　　　　　　　　// Reset The View
　　　　　　　　　　　　　　// Position The Cubes On The Screen
　　　　　　　　　　　　　　glTranslatef(1.4f+(float(xloop)*2.8f)-(float(yloop)*1.4f),((6.0f-float(yloop))*2.4f)-7.0f,-20.0f);

　　　　　　　　　　　　　　glRotatef(45.0f-(2.0f*yloop)+xrot,1.0f,0.0f,0.0f);　　// Tilt The Cubes Up And Down
　　　　　　　　　　　　　　glRotatef(45.0f+yrot,0.0f,1.0f,0.0f);　　// Spin Cubes Left And Right

　　然后在正式画盒子之前设置颜色。每个盒子用不同的颜色。

　　　　　　　　　　　　　　glColor3fv(boxcol[yloop-1]);　　　 // Select A Box Color

　　好了，颜色设置好了。现在需要做的就是画出盒子。不用写出画多边形的代码，只需要用glCallList(box)命令调用显示列表。盒子将会用glColor3fv()所设置的颜色画出来。

　　　　　　　　　　　　　　glCallList(box);　　　　　　　　　 // Draw The Box

　　然后用另外的颜色画顶部。搞定。

　　　　　　　　　　　　　　glColor3fv(topcol[yloop-1]);　　　 // Select The Top Color

　　　　　　　　　　　　　　glCallList(top);　　　　　　　　　 // Draw The Top
　　　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　　　return TRUE;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // Jump Back
　　}

　　下面的代码是键盘控制的一些东西。

　　　　　　　　　　　　　　 SwapBuffers(hDC);　　　　　　　 // Swap Buffers (Double Buffering)
　　　　　　　　　　　　　　 if (keys[VK_LEFT])　　　　　　　// Left Arrow Being Pressed?
　 　　　　　　　　　　　　　{
　　 　　　　　　　　　　　　　　　　yrot-=0.2f;　　　　　　 // If So Spin Cubes Left
　　　　　　　　　　　　　　 }
　　　　　　　　　　　　　　 if (keys[VK_RIGHT])　　　　　　 // Right Arrow Being Pressed?
　　　　　　　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 yrot+=0.2f;　　　　　　 // If So Spin Cubes Right
　　　　　　　　　　　　　　 }
　　　　　　　　　　　　　　 if (keys[VK_UP])　　　　　　　　// Up Arrow Being Pressed?
　　　　　　　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 xrot-=0.2f;　　　　　　 // If So Tilt Cubes Up
　　　　　　　　　　　　　　 }
　　　　　　　　　　　　　　 if (keys[VK_DOWN])　　　　　　　// Down Arrow Being Pressed?
　　　　　　　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　xrot+=0.2f;　　　　　　 // If So Tilt Cubes Down
　　　　　　　　　　　　　　 }

　　与以前的指南一样，我们要确认窗口顶部标题的正确。

　　　　　　　　　　 　　　　if (keys[VK_F1]) 　　　　　　　 // Is F1 Being Pressed?
　　　　　　　　　　 　　　　{
　　　　　　　　　　 　　　　　　　　keys[VK_F1]=FALSE;　　　// If So Make Key FALSE
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 KillGLWindow();　　 　　// Kill Our Current Window
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 fullscreen=!fullscreen; // Toggle Fullscreen / Windowed Mode
　　　 　　　　　　　　　　　　　　　// Recreate Our OpenGL Window
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　if (!CreateGLWindow("NeHe's Display List Tutorial",
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　640,480,16,fullscreen))
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　return 0; 　　　// Quit If Window Was Not Created
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　}
　　　　　　　　　　 　　　 }
　　　　　　 　　　 }
　　 　　　 }
　　}