opengl入门
来源:互联网 发布:美工好的网游 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 10:44
入门(一)
下载GLUT工具包
http://www.opengl.org/resources/libraries/glut/glutdlls37beta.zip
1、将下载的压缩包解开,将得到5个文件
2、把解压得到的glut.h放到vs2010安装目录\VC\include\gl\
3、把解压得到的glut.lib和glut32.lib放到静态函数库所在文件夹(“vs2010安装目录\VC\lib”文件夹)。
4、把解压得到的glut.dll和glut32.dll放到操作系统目录下面的system32文件夹内。(典型的位置为:C:\Windows\System32)
建立第一个opengl程序:
打开vs2010,文件 新建 项目 win32控制台应用程序 空工程
右击解决方案中的项目,属性 链接器 输入 附在依赖项 编辑加入opengl32.lib glu32.lib glut32.lib
源文件 右击添加 一个cpp文件 取名Opengl.cpp
#include <GL\glut.h>void myDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glRectf(-0.5f,-0.5f,0.5f,0.5);glFlush();}int main(int argc,char *argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);glutInitWindowPosition(100,100);glutInitWindowSize(400,400);glutCreateWindow("第一个Opengl程序");glutDisplayFunc(&myDisplay);glutMainLoop();return 0;}
运行程序得到一个黑色窗口中央画一个白色矩形。
glutInit,对GLUT进行初始化
glutInitDisplayMode,设置显示方式
glutInitWindowPosition,这个简单,设置窗口在屏幕中的位置
glutInitWindowSize,这个也简单,设置窗口的大小
glutCreateWindow,根据前面设置的信息创建窗口。参数将被作为窗口的标题
glutDisplayFunc,设置一个函数,当需要进行画图时,这个函数就会被调用
glutMainLoop,进行一个消息循环
glClear,清屏
glRectf,画一个矩形。四个参数分别表示了位于对角线上的两个点的横、纵坐标
glFlush,保证前面的OpenGL命令立即执行
入门(二)
点、直线、多边形
指定一个点,以glVertex开头,后面跟一个数字和1~2个字母。例如:
glVertex2d
glVertex2f
glVertex3f
glVertex3fv
等等。
数字表示参数的个数,2表示有两个参数,3表示三个,4表示四个
字母表示参数的类型,s表示16位整数(OpenGL中将这个类型定义为GLshort),
i表示32位整数(OpenGL中将这个类型定义为GLint和GLsizei),
f表示32位浮点数(OpenGL中将这个类型定义为GLfloat和GLclampf),
d表示64位浮点数(OpenGL中将这个类型定义为GLdouble和GLclampd)。
v表示传递的几个参数将使用指针的方式,见下面的例子。
这些函数除了参数的类型和个数不同以外,功能是相同的。例如,以下五个代码段的功能是等效的:
(一)glVertex2i(1, 3);
(二)glVertex2f(1.0f, 3.0f);
(三)glVertex3f(1.0f, 3.0f, 0.0f);
(四)glVertex4f(1.0f, 3.0f, 0.0f, 1.0f);
(五)GLfloat VertexArr3[] = {1.0f, 3.0f, 0.0f};
glVertex3fv(VertexArr3);
指定点的命令包含在glBegin和glEnd之间
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
glVertex2f(0.5f, 0.0f);
glEnd();
glBegin支持的方式:GL_POINTS和GL_LINES,还有GL_LINE_STRIP,GL_LINE_LOOP,GL_TRIANGLES,GL_TRIANGLE_STRIP,GL_TRIANGLE_FAN
画一个圆:
#include <GL\glut.h>#include <math.h>const int n = 20;const GLfloat R = 0.5;const GLfloat Pi = 3.141592636f;void myDisplay(void){int i;glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glBegin(GL_POLYGON);for(i=0;i<n;i++)glVertex2f(R*cos(2*Pi/n*i),R*sin(2*Pi/n*i));glEnd();glFlush();}int main(int argc,char *argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);glutInitWindowPosition(100,100);glutInitWindowSize(400,400);glutCreateWindow("第一个Opengl程序");glutDisplayFunc(&myDisplay);glutMainLoop();return 0;}
画一个五角星
#include <GL\glut.h>#include <math.h>const GLfloat Pi = 3.141592636f;void myDisplay(void){GLfloat a = 1 / (2-2*cos(72*Pi/180));GLfloat bx = a * cos(18 * Pi/180);GLfloat by = a * sin(18 * Pi/180);GLfloat cy = -a * cos(18 * Pi/180);GLfloatPointA[2] = { 0, a },PointB[2] = { bx, by },PointC[2] = { 0.5, cy },PointD[2] = { -0.5, cy },PointE[2] = { -bx, by };glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glBegin(GL_LINE_LOOP);glVertex2fv(PointA);glVertex2fv(PointC);glVertex2fv(PointE);glVertex2fv(PointB);glVertex2fv(PointD);glEnd();glFlush();}int main(int argc,char *argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);glutInitWindowPosition(100,100);glutInitWindowSize(400,400);glutCreateWindow("第一个Opengl程序");glutDisplayFunc(&myDisplay);glutMainLoop();return 0;}
画正弦函数
#include <GL\glut.h>#include <math.h>const GLfloat factor = 0.1f;void myDisplay(void){GLfloat x;glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glBegin(GL_LINES);glVertex2f(-1.0f,0.0f);glVertex2f(1.0f,0.0f);glVertex2f(0.0f,-1.0f);glVertex2f(0.0f,1.0f);glEnd();glBegin(GL_LINE_STRIP);for(x=-1.0f/factor;x<1.0/factor;x+=0.01f )glVertex2f(x*factor,sin(x)*factor);glEnd();glFlush();}int main(int argc,char *argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);glutInitWindowPosition(100,100);glutInitWindowSize(400,400);glutCreateWindow("第一个Opengl程序");glutDisplayFunc(&myDisplay);glutMainLoop();return 0;}
入门(三)
1、关于点
点的大小默认为1个像素,但也可以改变之。改变的命令为glPointSize,其函数原型如下:
void glPointSize(GLfloat size);
size必须大于0.0f,默认值为1.0f,单位为“像素”。
注意:对于具体的OpenGL实现,点的大小都有个限度的,如果设置的size超过最大值,则设置可能会有问题。
例子:
void myDisplay(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glPointSize(5.0f);
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
glVertex2f(0.5f, 0.5f);
glEnd();
glFlush();
}
2、关于直线
(1)直线可以指定宽度:
void glLineWidth(GLfloat width);
其用法跟glPointSize类似。
(2)画虚线。
首先,使用glEnable(GL_LINE_STIPPLE);来启动虚线模式(使用glDisable(GL_LINE_STIPPLE)可以关闭之)。
然后,使用glLineStipple来设置虚线的样式。
void glLineStipple(GLint factor, GLushort pattern);
pattern是由1和0组成的长度为16的序列,从最低位开始看,如果为1,则直线上接下来应该画的factor个点将被画为实的;如果为0,则直线上接下来应该画的factor个点将被画为虚的。
void myDisplay(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_LINE_STIPPLE);
glLineStipple(2, 0x0F0F);
glLineWidth(10.0f);
glBegin(GL_LINES);
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
glVertex2f(0.5f, 0.5f);
glEnd();
glFlush();
}
3、关于多边形
多边形的内容较多,我们将讲述以下四个方面。
(1)多边形的两面以及绘制方式。
虽然我们目前还没有真正的使用三维坐标来画图,但是建立一些三维的概念还是必要的。
从三维的角度来看,一个多边形具有两个面。每一个面都可以设置不同的绘制方式:填充、只绘制边缘轮廓线、只绘制顶点,其中“填充”是默认的方式。可以为两个面分别设置不同的方式。
glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL); // 设置正面为填充方式
glPolygonMode(GL_BACK, GL_LINE); // 设置反面为边缘绘制方式
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT); // 设置两面均为顶点绘制方式
(2)反转
一般约定为“顶点以逆时针顺序出现在屏幕上的面”为“正面”,另一个面即成为“反面”。生活中常见的物体表面,通常都可以用这样的“正面”和“反面”,“合理的”被表现出来(请找一个比较透明的矿泉水瓶子,在正对你的一面沿逆时针画一个圆,并标明画的方向,然后将背面转为正面,画一个类似的圆,体会一下“正面”和“反面”。你会发现正对你的方向,瓶的外侧是正面,而背对你的方向,瓶的内侧才是正面。正对你的内侧和背对你的外侧则是反面。这样一来,同样属于“瓶的外侧”这个表面,但某些地方算是正面,某些地方却算是反面了)。
但也有一些表面比较特殊。例如“麦比乌斯带”(请自己Google一下),可以全部使用“正面”或全部使用“背面”来表示。
可以通过glFrontFace函数来交换“正面”和“反面”的概念。
glFrontFace(GL_CCW); // 设置CCW方向为“正面”,CCW即CounterClockWise,逆时针
glFrontFace(GL_CW); // 设置CW方向为“正面”,CW即ClockWise,顺时针
下面是一个示例程序,请用它替换第一课中的myDisplay函数,并将glFrontFace(GL_CCW)修改为glFrontFace(GL_CW),并观察结果的变化。
void myDisplay(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL); // 设置正面为填充模式
glPolygonMode(GL_BACK, GL_LINE); // 设置反面为线形模式
glFrontFace(GL_CCW); // 设置逆时针方向为正面
glBegin(GL_POLYGON); // 按逆时针绘制一个正方形,在左下方
glVertex2f(-0.5f, -0.5f);
glVertex2f(0.0f, -0.5f);
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
glVertex2f(-0.5f, 0.0f);
glEnd();
glBegin(GL_POLYGON); // 按顺时针绘制一个正方形,在右上方
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
glVertex2f(0.0f, 0.5f);
glVertex2f(0.5f, 0.5f);
glVertex2f(0.5f, 0.0f);
glEnd();
glFlush();
}
(3)剔除多边形表面
在三维空间中,一个多边形虽然有两个面,但我们无法看见背面的那些多边形,而一些多边形虽然是正面的,但被其他多边形所遮挡。如果将无法看见的多边形和可见的多边形同等对待,无疑会降低我们处理图形的效率。在这种时候,可以将不必要的面剔除。
首先,使用glEnable(GL_CULL_FACE);来启动剔除功能(使用glDisable(GL_CULL_FACE)可以关闭之)
然后,使用glCullFace来进行剔除。
glCullFace的参数可以是GL_FRONT,GL_BACK或者GL_FRONT_AND_BACK,分别表示剔除正面、剔除反面、剔除正反两面的多边形。
注意:剔除功能只影响多边形,而对点和直线无影响。例如,使用glCullFace(GL_FRONT_AND_BACK)后,所有的多边形都将被剔除,所以看见的就只有点和直线。
(4)镂空多边形
直线可以被画成虚线,而多边形则可以进行镂空。
首先,使用glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE);来启动镂空模式(使用glDisable(GL_POLYGON_STIPPLE)可以关闭之)。
然后,使用glPolygonStipple来设置镂空的样式。
void glPolygonStipple(const GLubyte *mask);
其中的参数mask指向一个长度为128字节的空间,它表示了一个32*32的矩形应该如何镂空。其中:第一个字节表示了最左下方的从左到右(也可以是从右到左,这个可以修改)8个像素是否镂空(1表示不镂空,显示该像素;0表示镂空,显示其后面的颜色),最后一个字节表示了最右上方的8个像素是否镂空。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void myDisplay(void)
{
static GLubyte Mask[128];
FILE *fp;
fp = fopen("mask.bmp", "rb");
if( !fp )
exit(0);
if( fseek(fp, -(int)sizeof(Mask), SEEK_END) )
exit(0);
if( !fread(Mask, sizeof(Mask), 1, fp) )
exit(0);
fclose(fp);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE);
glPolygonStipple(Mask);
glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f); // 在左下方绘制一个有镂空效果的正方形
glDisable(GL_POLYGON_STIPPLE);
glRectf(0.0f, 0.0f, 0.5f, 0.5f); // 在右上方绘制一个无镂空效果的正方形
glFlush();
}
入门(四)
OpenGL支持两种颜色模式:一种是RGBA,一种是颜色索引模式。
1. RGBA颜色
在RGBA模式下选择颜色是十分简单的事情,只需要一个函数就可以搞定。
glColor*系列函数可以用于设置颜色,其中三个参数的版本可以指定R、G、B的值,而A值采用默认;四个参数的版本可以分别指定R、G、B、A的值。例如:
void glColor3f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue);
void glColor4f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue, GLfloat alpha);
将浮点数作为参数,其中0.0表示不使用该种颜色,而1.0表示将该种颜色用到最多。例如:
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); 表示不使用绿、蓝色,而将红色使用最多,于是得到最纯净的红色。
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f); 表示使用绿、蓝色到最多,而不使用红色。混合的效果就是浅蓝色。
glColor3f(0.5f, 0.5f, 0.5f); 表示各种颜色使用一半,效果为灰色。
注意:浮点数可以精确到小数点后若干位,这并不表示计算机就可以显示如此多种颜色。实际上,计算机可以显示的颜色种数将由硬件决定。如果OpenGL找不到精确的颜色,会进行类似“四舍五入”的处理。
大家可以通过改变下面代码中glColor3f的参数值,绘制不同颜色的矩形。
void myDisplay(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f);
glFlush();
}
注意:glColor系列函数,在参数类型不同时,表示“最大”颜色的值也不同。
采用f和d做后缀的函数,以1.0表示最大的使用。
采用b做后缀的函数,以127表示最大的使用。
采用ub做后缀的函数,以255表示最大的使用。
采用s做后缀的函数,以32767表示最大的使用。
采用us做后缀的函数,以65535表示最大的使用。
这些规则看似麻烦,但熟悉后实际使用中不会有什么障碍。
2、索引颜色
在索引颜色模式中,OpenGL需要一个颜色表。这个表就相当于画家的调色板:虽然可以调出很多种颜色,但同时存在于调色板上的颜色种数将不会超过调色板的格数。试将颜色表的每一项想象成调色板上的一个格子:它保存了一种颜色。
在使用索引颜色模式画图时,我说“我把第i种颜色设置为某某”,其实就相当于将调色板的第i格调为某某颜色。“我需要第k种颜色来画图”,那么就用画笔去蘸一下第k格调色板。
颜色表的大小是很有限的,一般在256~4096之间,且总是2的整数次幂。在使用索引颜色方式进行绘图时,总是先设置颜色表,然后选择颜色。
2.1、选择颜色
使用glIndex*系列函数可以在颜色表中选择颜色。其中最常用的可能是glIndexi,它的参数是一个整形。
void glIndexi(GLint c);
是的,这的确很简单。
2.2、设置颜色表
OpenGL 并直接没有提供设置颜色表的方法,因此设置颜色表需要使用操作系统的支持。我们所用的Windows和其他大多数图形操作系统都具有这个功能,但所使用的函数却不相同。GLUT工具包提供了设置颜色表的函数glutSetColor,但我测试始终有问题。现在为了让大家体验一下索引颜色,我向大家介绍另一个OpenGL工具包: aux。这个工具包是VisualStudio自带的,不必另外安装,但它已经过时,这里仅仅是体验一下,大家不必深入。
#include <windows.h>
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glaux.h>
#pragma comment (lib, "opengl32.lib")
#pragma comment (lib, "glaux.lib")
#include <math.h>
const GLdouble Pi = 3.1415926536;
void myDisplay(void)
{
int i;
for(i=0; i<8; ++i)
auxSetOneColor(i, (float)(i&0x04), (float)(i&0x02), (float)(i&0x01));
glShadeModel(GL_FLAT);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
for(i=0; i<=8; ++i)
{
glIndexi(i);
glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
}
glEnd();
glFlush();
}
int main(void)
{
auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_INDEX);
auxInitPosition(0, 0, 400, 400);
auxInitWindow(L"");
myDisplay();
Sleep(10 * 1000);
return 0;
}
其它部分大家都可以不管,只看myDisplay函数就可以了。首先,使用auxSetOneColor设置颜色表中的一格。循环八次就可以设置八格。
glShadeModel等下再讲,这里不提。
然后在循环中用glVertex设置顶点,同时用glIndexi改变顶点代表的颜色。
最终得到的效果是八个相同形状、不同颜色的三角形。
索引颜色虽然讲得多了点。索引颜色的主要优势是占用空间小(每个像素不必单独保存自己的颜色,只用很少的二进制位就可以代表其颜色在颜色表中的位置),花费系统资源少,图形运算速度快,但它编程稍稍显得不是那么方便,并且画面效果也会比RGB颜色差一些。“星际争霸”可能代表了256色的颜色表的画面效果,虽然它在一台很烂的PC上也可以运行很流畅,但以目前的眼光来看,其画面效果就显得不足了。
目前的PC机性能已经足够在各种场合下使用RGB颜色,因此PC程序开发中,使用索引颜色已经不是主流。当然,一些小型设备例如GBA、手机等,索引颜色还是有它的用武之地。
3、指定清除屏幕用的颜色
我们写:glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);意思是把屏幕上的颜色清空。
但实际上什么才叫“空”呢?在宇宙中,黑色代表了“空”;在一张白纸上,白色代表了“空”;在信封上,信封的颜色才是“空”。
OpenGL用下面的函数来定义清楚屏幕后屏幕所拥有的颜色。
在RGB模式下,使用glClearColor来指定“空”的颜色,它需要四个参数,其参数的意义跟glColor4f相似。
在索引颜色模式下,使用glClearIndex来指定“空”的颜色所在的索引,它需要一个参数,其意义跟glIndexi相似。
void myDisplay(void)
{
glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glFlush();
}
呵,这个还真简单~
4、指定着色模型
OpenGL允许为同一多边形的不同顶点指定不同的颜色。例如:
#include <math.h>
const GLdouble Pi = 3.1415926536;
void myDisplay(void)
{
int i;
// glShadeModel(GL_FLAT);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex2f(0.0f, 0.0f);
for(i=0; i<=8; ++i)
{
glColor3f(i&0x04, i&0x02, i&0x01);
glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
}
glEnd();
glFlush();
}
在默认情况下,OpenGL会计算两点顶点之间的其它点,并为它们填上“合适”的颜色,使相邻的点的颜色值都比较接近。如果使用的是RGB模式,看起来就具有渐变的效果。如果是使用颜色索引模式,则其相邻点的索引值是接近的,如果将颜色表中接近的项设置成接近的颜色,则看起来也是渐变的效果。但如果颜色表中接近的项颜色却差距很大,则看起来可能是很奇怪的效果。
使用glShadeModel函数可以关闭这种计算,如果顶点的颜色不同,则将顶点之间的其它点全部设置为与某一个点相同。(直线以后指定的点的颜色为准,而多边形将以任意顶点的颜色为准,由实现决定。)为了避免这个不确定性,尽量在多边形中使用同一种颜色。
glShadeModel的使用方法:
glShadeModel(GL_SMOOTH); // 平滑方式,这也是默认方式
glShadeModel(GL_FLAT); // 单色方式
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