opengl編程指南

第一章 opengl簡介

1.1 什麼是opengl

opengl是圖形硬件的一種軟件接口。

1>渲染（rendering）是計算機根據模型創建圖像的過程。

2>模型（model）是根據幾何圖元創建的，也成爲物體（object）。

3>幾何圖元包括點、直線、和多邊形等，它們是通過頂點（vertex）指定的。

4>像素是顯示硬件可以在屏幕上顯示的最小可視元素。

5>OpenGL是一個狀態機。

6>OpenGL渲染管線的一些關鍵階段

1. 顯示列表

任何數據，不論它描述的是幾何圖元還是像素，都可以保存在顯示列表（display list）中，供當前或以後使用。

2. 求值器

所有的幾何圖元最終都要通過頂點來描述。求值器提供了一種方法，根據控制點計算表示表面的頂點。這種方法是一種多項式映射，它可以根據控制點產生表面法線、紋理座標、顏色以及空間座標值。

3. 基於頂點的操作

把頂點變換爲圖元

4. 圖元裝配

圖元裝配的一個主要內容就是裁剪。

5. 像素操作

6. 紋理裝配

OpenGL應用程序可以在幾何物體上應用紋理圖像，使他們看上去更爲逼真。

7. 光柵化

光柵化就是把幾何數據和像素數據轉換爲片段的過程。

8. 片段操作

在數據實際存儲到幀緩衝區之前，要執行一系列的操作（紋理處理、測試等）。

7>處理輸入事件

1. 可以使用下面這些函數註冊一些回調函數，當指定的事件發生時，這些函數便會被調用

glutReshapeFunc(void(*func)(int w, int h)) 表示當窗口的大小發生改變時應該採取什麼行動；

glutKeyboardFunc(void(*func)(unsigned char key, int x, int y))把鍵盤上的一個鍵與一個函數相關聯，當鍵被按下或釋放時函數被調用；

glutMouseFunc(void(*func)(int button, int state, int x, int y))把鼠標上的一個按鈕與一個函數相關聯，當按鈕被按下或釋放時函數被調用；

glutMotionFunc(void(*func)(int x, int y))註冊了一個函數，當按下一個鼠標按鈕移動鼠標時，這個函數就會被調用。

8>空閒處理

glutIdleFunc(void(*func)(void));如果向它傳遞NULL（0），就相當於禁用這個函數。

9>繪製三維物體

圓錐體，立方體、十二面體、二十面體、八面體、球體、茶壺、四面體、圓環面。

10>電影院，每秒24幀把圖片投影到屏幕

11>OpenGL渲染環境是OpenGL在其中存儲狀態信息的數據結構。

12>模式是特定於應用程序領域的OpenGL功能集的子集。

13>訪問OpenGL函數--找到函數的地址。

範例：

此程序使用了鼠標響應函數和類似重繪的函數。

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#include<GL/glut.h>
static GLfloat spin = 0.5;
void init(void)
{
glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
glShadeModel(GL_FLAT); //設置着色模式,恆定着色或光滑着色
}
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glPushMatrix();
glRotatef(spin,0.0,0.0,1.0);
glColor3f(1.0,1.0,1.0);
glRectf(-25.0,-25.0,25.0,25.0);
glPopMatrix();
glutSwapBuffers();
}
void spinDisplay(void)
{
spin += 2.0;
if(spin > 360.0)
spin -= 360.0;
glutPostRedisplay(); //使每次循環先調用該函數所在函數，然後調用display
}
void reshape(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h); //選擇一個所要的繪圖區域
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(-50.0, 50.0, -50.0, 50.0, -1.0, 1.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
switch(button)
{
case GLUT_LEFT_BUTTON:
if(state == GLUT_DOWN)
glutIdleFunc(spinDisplay);
break;
case GLUT_MIDDLE_BUTTON:
if(state == GLUT_DOWN)
glutIdleFunc(0);
break;
default:
break;
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize(250,250);
glutInitWindowPosition(100,100);
glutCreateWindow(argv[0]);
init();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutMouseFunc(mouse);
glutMainLoop();
return 0;
}

#include<GL/glut.h>

static GLfloat spin = 0.5;

void init(void)
{
	glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
	glShadeModel(GL_FLAT);   //設置着色模式,恆定着色或光滑着色
}

void display(void)
{
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glPushMatrix();
	glRotatef(spin,0.0,0.0,1.0);
	glColor3f(1.0,1.0,1.0);
	glRectf(-25.0,-25.0,25.0,25.0);
	glPopMatrix();
	glutSwapBuffers();
}

void spinDisplay(void)
{
	spin += 2.0;
	if(spin > 360.0)
		spin -= 360.0;
	glutPostRedisplay(); //使每次循環先調用該函數所在函數，然後調用display
}

void reshape(int w, int h)
{
	glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h); //選擇一個所要的繪圖區域
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	glLoadIdentity();
	glOrtho(-50.0, 50.0, -50.0, 50.0, -1.0, 1.0);
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
	glLoadIdentity();
}

void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
	switch(button)
	{
		case GLUT_LEFT_BUTTON:
			if(state == GLUT_DOWN)
				glutIdleFunc(spinDisplay);
			break;
		case GLUT_MIDDLE_BUTTON:
			if(state == GLUT_DOWN)
				glutIdleFunc(0);
			break;
		default:
			break;

	}
}

int main(int argc, char** argv)
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
	glutInitWindowSize(250,250);
	glutInitWindowPosition(100,100);
	glutCreateWindow(argv[0]);
	init();
	glutDisplayFunc(display);
	glutReshapeFunc(reshape);
	glutMouseFunc(mouse);
	glutMainLoop();
	return 0;
}

第三章觀察

3.1 觀察點和矩陣的使用

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#include<GL/glut.h>
void init(void)
{
glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
glShadeModel(GL_FLAT);
}
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glLoadIdentity(); //清空矩陣
/* 視點變換 */
gluLookAt(0.0,0.0,5.0,0.0,0.0,0.0,0.0,1.0,0.0);
glScalef(1.0,2.0,1.0); //模型變換
glutWireCube(1.0);
glFlush();
}
void reshape(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glFrustum(-1.0,1.0,-1.0,1.0,1.5,20.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize(400,400);
glutInitWindowPosition(200,200);
glutCreateWindow("study");
init();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutMainLoop();
return 0;
}

#include<GL/glut.h>
void init(void)
{
	glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
	glShadeModel(GL_FLAT);
}

void display(void)
{
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glColor3f(1.0,0.0,0.0);
	glLoadIdentity();     //清空矩陣
	/*   視點變換   */
	gluLookAt(0.0,0.0,5.0,0.0,0.0,0.0,0.0,1.0,0.0);
	glScalef(1.0,2.0,1.0);  //模型變換
	glutWireCube(1.0);
	glFlush();
}

void reshape(int w, int h)
{
	glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	glLoadIdentity();
	glFrustum(-1.0,1.0,-1.0,1.0,1.5,20.0);
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

int main(int argc, char** argv)
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
	glutInitWindowSize(400,400);
	glutInitWindowPosition(200,200);
	glutCreateWindow("study");
	init();
	glutDisplayFunc(display);
	glutReshapeFunc(reshape);
	glutMainLoop();
	return 0;
}

3.4 GLdouble eqn[4] = {0.0, 1.0, 0.0, 0.0};

glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0, eqn);

glEnable(GL_CLIP_PLANE0); 即可刪除y軸下部分附加載剪面

[cpp] view plain copy print ?

#include<GL/glut.h>
void init(void)
{
glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
glShadeModel(GL_FLAT);
}
void display(void)
{
GLdouble eqn[4] = {0.0,1.0,0.0,0.0};
GLdouble eqn2[4] = {1.0,0.0,0.0,0.0};
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f(1.0,1.0,1.0);
glPushMatrix();
glTranslatef(0.0,0.0,-5.0);
/* 截掉下半部分（y座標小於0的部分）*/
glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);
glEnable(GL_CLIP_PLANE0);
/* 截掉下半部分（y座標小於0的部分）*/
glClipPlane(GL_CLIP_PLANE1,eqn2);
glEnable(GL_CLIP_PLANE1);
glRotatef(90.0,1.0,0.0,0.0);
glutWireSphere(1.0,20,16);
glPopMatrix();
glFlush();
}
void reshape(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluPerspective(60.0, (GLfloat)w/(GLfloat)h, 1.0, 20.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize(400,400);
glutInitWindowPosition(200,200);
glutCreateWindow("study");
init();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutMainLoop();
return 0;
}

#include<GL/glut.h>
void init(void)
{
	glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
	glShadeModel(GL_FLAT);
}

void display(void)
{
	GLdouble eqn[4] = {0.0,1.0,0.0,0.0};
	GLdouble eqn2[4] = {1.0,0.0,0.0,0.0};

	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glColor3f(1.0,1.0,1.0);
	glPushMatrix();
	glTranslatef(0.0,0.0,-5.0);

	/* 截掉下半部分（y座標小於0的部分）*/
	glClipPlane(GL_CLIP_PLANE0,eqn);
	glEnable(GL_CLIP_PLANE0);
	/* 截掉下半部分（y座標小於0的部分）*/
	glClipPlane(GL_CLIP_PLANE1,eqn2);
	glEnable(GL_CLIP_PLANE1);

	glRotatef(90.0,1.0,0.0,0.0);
	glutWireSphere(1.0,20,16);
	glPopMatrix();
	glFlush();
	
}

void reshape(int w, int h)
{
	glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	glLoadIdentity();
	gluPerspective(60.0, (GLfloat)w/(GLfloat)h, 1.0, 20.0);
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

int main(int argc, char** argv)
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
	glutInitWindowSize(400,400);
	glutInitWindowPosition(200,200);
	glutCreateWindow("study");
	init();
	glutDisplayFunc(display);
	glutReshapeFunc(reshape);
	glutMainLoop();
	return 0;
}

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