opengl入门2

例三、画出正弦函数的图形
/*
由于OpenGL默认坐标值只能从-1到1，（可以修改，但方法留到以后讲）
所以我们设置一个因子factor，把所有的坐标值等比例缩小，
这样就可以画出更多个正弦周期
试修改factor的值，观察变化情况
*/
#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);         // 以上两个点可以画x轴
         glVertex2f(0.0f, -1.0f);
         glVertex2f(0.0f, 1.0f);         // 以上两个点可以画y轴
     glEnd();
     glBegin(GL_LINE_STRIP);
     for(x=-1.0f/factor; x<1.0f/factor; x+=0.01f)
     {
         glVertex2f(x*factor, sin(x)*factor);
     }
     glEnd();
     glFlush();
}


小结
本课讲述了点、直线和多边形的概念，以及如何使用OpenGL来描述点，并使用点来描述几何图形。
大家可以发挥自己的想象，画出各种几何图形，当然，也可以用GL_LINE_STRIP把很多位置相近的点连接起来，构成函数图象。如果有兴趣，也可以去找一些图象比较美观的函数，自己动手，用OpenGL把它画出来。

=====================    第二课 完    =====================
=====================TO BE CONTINUED=====================

OpenGL入门学习[三]

在第二课中，我们学习了如何绘制几何图形，但大家如果多写几个程序，就会发现其实还是有些郁闷之处。例如：点太小，难以看清楚；直线也太细，不舒服；或者想画虚线，但不知道方法只能用许多短直线，甚至用点组合而成。

这些问题将在本课中被解决。

下面就点、直线、多边形分别讨论。

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。

以下是一些例子：

声明：该图片来自www.opengl.org，该图片是《OpenGL编程指南》一书的附图，由于该书的旧版（第一版，1994年）已经流传于网络，我希望没有触及到版权问题。

示例代码：

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。

但是，如果我们直接定义这个mask数组，像这样：

static GLubyte Mask[128] =

{

     0x00, 0x00, 0x00, 0x00,    //   这是最下面的一行

     0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

     0x03, 0x80, 0x01, 0xC0,    //   麻

     0x06, 0xC0, 0x03, 0x60,    //   烦

     0x04, 0x60, 0x06, 0x20,    //   的

     0x04, 0x30, 0x0C, 0x20,    //   初

     0x04, 0x18, 0x18, 0x20,    //   始

     0x04, 0x0C, 0x30, 0x20,    //   化

     0x04, 0x06, 0x60, 0x20,    //   ，

     0x44, 0x03, 0xC0, 0x22,    //   不

     0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   建

     0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   议

     0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   使

     0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   用

     0x44, 0x01, 0x80, 0x22,

     0x44, 0x01, 0x80, 0x22,

     0x66, 0x01, 0x80, 0x66,

     0x33, 0x01, 0x80, 0xCC,

     0x19, 0x81, 0x81, 0x98,

     0x0C, 0xC1, 0x83, 0x30,

     0x07, 0xE1, 0x87, 0xE0,

     0x03, 0x3F, 0xFC, 0xC0,

     0x03, 0x31, 0x8C, 0xC0,

     0x03, 0x3F, 0xFC, 0xC0,

     0x06, 0x64, 0x26, 0x60,

     0x0C, 0xCC, 0x33, 0x30,

     0x18, 0xCC, 0x33, 0x18,

     0x10, 0xC4, 0x23, 0x08,

     0x10, 0x63, 0xC6, 0x08,

     0x10, 0x30, 0x0C, 0x08,

     0x10, 0x18, 0x18, 0x08,

     0x10, 0x00, 0x00, 0x08    // 这是最上面的一行

};

这样一堆数据非常缺乏直观性，我们需要很费劲的去分析，才会发现它表示的竟然是一只苍蝇。

如果将这样的数据保存成图片，并用专门的工具进行编辑，显然会方便很多。下面介绍如何做到这一点。

首先，用Windows自带的画笔程序新建一副图片，取名为mask.bmp，注意保存时，应该选择“单色位图”。在“图象”->“属性”对话框中，设置图片的高度和宽度均为32。

用放大镜观察图片，并编辑之。黑色对应二进制零（镂空），白色对应二进制一（不镂空），编辑完毕后保存。

然后，就可以使用以下代码来获得这个Mask数组了。

static GLubyte Mask[128];

FILE *fp;

fp = fopen("mask.bmp", "rb");

if( !fp )

     exit(0);

// 移动文件指针到这个位置，使得再读sizeof(Mask)个字节就会遇到文件结束

// 注意-(int)sizeof(Mask)虽然不是什么好的写法，但这里它确实是正确有效的

// 如果直接写-sizeof(Mask)的话，因为sizeof取得的是一个无符号数，取负号会有问题

if( fseek(fp, -(int)sizeof(Mask), SEEK_END) )

     exit(0);

// 读取sizeof(Mask)个字节到Mask

if( !fread(Mask, sizeof(Mask), 1, fp) )

     exit(0);

fclose(fp);

好的，现在请自己编辑一个图片作为mask，并用上述方法取得Mask数组，运行后观察效果。

说明：绘制虚线时可以设置factor因子，但多边形的镂空无法设置factor因子。请用鼠标改变窗口的大小，观察镂空效果的变化情况。

#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();

}

小结

本课学习了绘制几何图形的一些细节。

点可以设置大小。

直线可以设置宽度；可以将直线画成虚线。

多边形的两个面的绘制方法可以分别设置；在三维空间中，不可见的多边形可以被剔除；可以将填充多边形绘制成镂空的样式。

了解这些细节会使我们在一些图象绘制中更加得心应手。

另外，把一些数据写到程序之外的文件中，并用专门的工具编辑之，有时可以显得更方便。

=====================    第三课 完    =====================

=====================TO BE CONTINUED=====================

OpenGLhttp://blog.csdn.net/shanzhizi入门学习[四]

2008-10-06 21:26

本次学习的是颜色的选择。终于要走出黑白的世界了~~


OpenGL支持两种颜色模式：一种是RGBA，一种是颜色索引模式。
无论哪种颜色模式，计算机都必须为每一个像素保存一些数据。不同的是，RGBA模式中，数据直接就代表了颜色；而颜色索引模式中，数据代表的是一个索引，要得到真正的颜色，还必须去查索引表。

1. RGBA颜色
RGBA模式中，每一个像素会保存以下数据：R值（红色分量）、G值（绿色分量）、B值（蓝色分量）和A值（alpha分量）。其中红、绿、蓝三种颜色相组合，就可以得到我们所需要的各种颜色，而alpha不直接影响颜色，它将留待以后介绍。
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);
（还记得吗？3f表示有三个浮点参数~请看第二课中关于glVertex*函数的叙述。）
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。正如我没有讲述如何自己写代码在Windows下建立一个窗口，这里我也不会讲述如何在Windows下设置颜色表。
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

小结：
本课学习了如何设置颜色。其中RGB颜色方式是目前PC机上的常用方式。
可以设置glClear清除后屏幕所剩的颜色。
可以设置颜色填充方式：平滑方式或单色方式。

=====================    第四课 完    =====================
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