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第2讲 OpenGL编程基础

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OpenGL编程学习（2）

OpenGL编程学习（2）

OpenGL编程学习（2）•OpenGL画点函数OpenGL图元默认大小为一个像素单位，默认颜色为白色。

画点函数为：glVertex*();星号（*）说明该函数要有后缀码。

一般来说，会有2到3个后缀码。

第一个后缀码代表维数，二维、三维、四维坐标分别用2、3、4等数字表示。

第二个后缀码代表坐标的数值类型，如i（整数）、s （短整数）、f（浮点）、d（双精度浮点）等。

glVertex中可以使用显式的坐标值或引入矩阵形式坐标位置的单个变量，此时需要第三个后缀：v（向量）。

下面例子在斜率为2的直线上绘出了三个等距离的点。

glBegin(GL_POINTS);glVertex2i (50,100);glVertex2i (75,150);glVertex2i (100,200);glEnd();换一种方法，以矩阵形式表示上述坐标值：int point1 []={50,100};int point2 []={75,150};int point3 []={100,200};glBegin(GL_POINTS);glVertex2iv (point1);glVertex2iv (point2);glVertex2iv (point3);glEnd();•OpenGL画线函数与OpenGL画点函数十分类似，不同在于glBegin()中的符号常量。

使用图元常量GL_LINES可连接每一对相邻定点而得到一组直线段。

glBegin(GL_LINES);glVertex2iv (p1);glVertex2iv (p2);glVertex2iv (p3);glVertex2iv (p4);glVertex2iv (p5);glEnd();上述代码可以画出线段p1-p2和p3-p4。

使用GL_LINE_STRIP则可以获得折线，如果需要封闭的折线则需要重复某些点坐标。

glBegin(GL_LINE_STRIP);glVertex2iv (p1);glVertex2iv (p2);glVertex2iv (p3);glVertex2iv (p4);glVertex2iv (p5);glEnd();上述代码画出折线p1-p2-p3-p4-p5。

《OpenGL三维图形程序设计》系列讲座—OpenGL基本编程

《OpenGL三维图形程序设计》系列讲座—OpenGL基本编程

OpenGL基础知识1OpenGL函数库及简单例程1. 1OpenGL 函数库OpenGL 是一个针对图形硬件的软件接口(Software Interface)。

它包括200 多个图形操作函数, 分属于三个基本图形库, 即基础库、实用库、辅助库。

OpenGL 基础库是OpenGL 最底层的图形函数库, 它提供大量的几何图原和图象单元的操作, 约含115 个函数, 函数前缀为gl, 列于头文件<gl.h > 中; OpenGL 实用库( the OpenGL Utility Library, GLU ) 是在基础库上开发的高级实用函数库, 它提供更方便的纹理映射、坐标变换和复杂三维物体建模的调用, 约含43个函数, 前缀为glu, 列于头文件< glu. h> 中;OpenGL 辅助库( the OpenGL Auxiliary Library,AUX) 是为OpenGL 编程初学者提供的一系列窗口管理、输入输出及三维复杂物体绘制的特殊函数库, 因OpenGL本身并不带窗口系统, 也不提供复杂场景绘制功能, 因此提供辅助库便于快速入门,正式应用时可不用这些函数, 而直接在所用窗口系统下实现这些功能, 辅助库约含31个函数, 前缀为aux, 列于头文件< aux. h> 中。

1. 2基本接口编程Windows下一般已经带上了OpenGL 的opengl32. dll动态连接库, 读者可在windows目录下的SYSTEM 32子目录中查到。

但是一般没有直接带glu32. dll、glut32.dll、glut.dll 等。

必须再单独将这些动态链接库入Windows目录下的SYSTEM32子目录中去。

在VC下添加OpenGL静态链接库: opengl32.lib、glu32.lib、glaux.lib、glut32.lib。

将动态链接库文件opengl32.dll、GLUT.dll、GLUT32.dll、GLU.dll拷贝到系统的"Windows（或WinNT）\system32\"目录下。

第二章 OpenGL编程基础

第二章 OpenGL编程基础


OnDraw()
void CMySDOpenGLView::OnDraw(CDC* pDC) { CMySDOpenGLDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); // TODO: add draw code for native data here ////////////////////////////////////////////////////////////////// RenderScene(); //渲染场景 //////////////////////////////////////////////////////////////////
(3)在MySDOpenGLView.h中加入源代码
///////////////////////////////////////////////////////////////// //添加成员函数与成员变量 BOOL RenderScene(); //渲染场景 BOOL SetupPixelFormat(void); //设置像素格式 void SetLogicalPalette(void); //设置逻辑调色板 BOOL InitializeOpenGL(CDC* pDC); //初始化openGL场景 HGLRC m_hRC; //OpenGL绘制(着色)描述表 HPALETTE m_hPalette; //OpenGL调色板 CDC* m_pDC; //OpenGL设备(渲染)描述表 /////////////////////////////////////////////////////////////////
OnSize()
void CMySDOpenGLView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy) { CView::OnSize(nType, cx, cy); // TODO: Add your message handler code here ///////////////////////////////////////////////////////////////// //添加窗口缩放时的图形变换函数 glViewport(0,0,cx,cy); // 改变视口大小 //（视口：用多大的一块地方进 行图形渲染） ///////////////////////////////////////////////////////////////// }

“计算机图形学课件-OpenGL基础”

“计算机图形学课件-OpenGL基础”

OpenGL的帧缓存：双缓存和 多重采样缓存
双缓存
为避免屏幕出现闪烁和拉伸等现象，通常使用双缓存技术。
多重采样缓存
用于提高渲染质量，避免出现棱边、走样等问题。
模型矩阵
用于设置物体的位置、大小、 旋转等属性。
视图矩阵
定义了摄像机的位置和方向， 使得透视校正可以应用到场 景中的物体。
投影矩阵
用于将三维场景投影到二维 视口上，包括透视投影和正 交投影。
OpenGL的剪切与裁剪
剪切测试
用于决定是否绘制部分可见的 图形，提高渲染效率。
裁剪平面
使用裁剪平面来剔除不在视锥 体内的图形，避免不必要的渲 染操作。
计算机图形学课件—— OpenGL基础
计算机图形学是探索计算机如何生成、处理和显示图形的学科。本课件将介 绍OpenGL基础，包括历史、基本概念和常用功能。
OpenGL是什么？
OpenGL是跨平台的、开放源代码的图形库，用于开 发各种图形应用程序。
OpenGL支持2D和3D图形，能够创建高性能的交互 式应用程序。
2000年至今
OpenGL被广泛应用于游戏、虚拟现实、工业和科学领域等，迎来了历史性的变革。
OpenGL的版本和兼容性
OpenGL版本
当前最新版本是4.6版，最早 的版本是1.0版。
OpenGL兼容性
OpenGL的兼容性很广，支 持多种操作系统、程序语言 和硬件平台。
OpenGL ES
OpenGL ES是OpenGL的移 动版，支持嵌入式平台和移 动设备，提供比较小的API和 功能。
顶点着色器
处理顶点的位置和颜色等信息。
几何着色器
处理三角形内外和相邻三角形之间的关 系。

openGL编程基础第二节

openGL编程基础第二节

平滑 line width = 2
非平滑 line width = 2
glLineStipple(Glint factor,Glushort pattern)
� 这个函数可用来设定线段的样式。使用这个函数之前，你必须
调用glEnable(GL_LINE_STIPPLE)来启动这个功能。 � 参数pattern是一个 16-bit 的整数，用来定义线段的样式，其中 的 bits由右至左检查，若为 1，则表示要画点，若为 0 的话， 则表示不要画点。参数factor控制样式的放大倍数。 十六进制 样式
� glutWindowSize
6
init.c
清除色（背景色）为黑色 不透明窗口
void init() { glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 1.0); glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
矩形填充以白色
glMatrixMode (GL_PROJECTION); glLoadIdentity (); glOrtho(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0); }
3
对simple.c进行修改
�在新程序中，会得到同样的输出，但是所有具

有默认值的相应状态值都通过函数调用显式指 定 �特别地，设置了
--颜色 --视图条件 --窗口属性
4
main.c
#include <GL/ glut.h > <GL/glut.h glut.h>
这自动包含了gl.h
int main(int argc , char ** argv ) argc, char* argv) { ); glutInit(&argc,argv glutInit(&argc,argv); ); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); glutInitWindowSize(500,500); glutInitWindowPosition(0,0); 定义窗口属性 "); glutCreateWindow("simple glutCreateWindow("simple"); glutDisplayFunc(mydisplay ); 显示回调函数 glutDisplayFunc(mydisplay); init(); (); glutMainLoop glutMainLoop(); }

第2章 OPENGL编程

第2章 OPENGL编程

(1)点(Point) 用二维坐标(x,y)定义的点在OpenGL中默认z 值为0。顶点坐标也可以用齐次坐标(x,y,z,w)来表 示，如果w不为0.0，这些齐次坐标表示的顶点即 为三维空间点(x/w,y/w,z/w),一般来说，w缺省为 1.0。 可以用glVertex{234}{sifd}[V](TYPE cords) 函数来定义一个顶点。例如： glVertex2f(2.0f,3.0f);//二维坐标定义顶点； OpenGL中定义的点可以有不同的尺寸，其 函数形式为： void glPointSize(GLfloat size); 参数size设置点的宽度（以象素为单位）,必 须大于0.0，缺省时为1.0。
(5)在CEx_OpenGLView类的头文件 Ex_OpenGLView.h的开始处添加OpenGL库的 包含文件 #include "gl\gl.h" #include "gl\glu.h" #include "gl\glaux.h" #pragma comment (lib,"Opengl32.lib") #pragma comment (lib,"Glu32.lib") #pragma comment (lib,"Glaux.lib")
在MFC中使用这些图形库的函数时，还必须在源文 件的开头处加入相应的包含文件，以及编译时 加入相应的库或在程序中加入，如下列语句：
#include "gl\gl.h"
#include "gl\glu.h" #include "gl\glaux.h"
#pragma comment (lib,"Opengl32.lib")

OpenGL编程基础(二)


OpenGL编程基础
显示点、直线和多边形： 三、多边形的细节 2. 设置点画多边形的函数： glPolygonStipple() 句法：void glPolygonStipple(const GLubyte *mask); 描述：定义填充多边形的当前点画模式。Mask参数是一 个指向32x32位图的指针，后者被解释为0和1的掩码。如果 模式中出现的是1，则多边形对应的像素就被绘制，如果模
OpenGL编程基础
显示点、直线和多边形： 二、直线的细节 直线的细节包括直线的宽度和不同点画模式的直线。 1. 设置直线的宽度函数： glLineWidth() 句法：void glLineWidth(GL float Width); 描述：设置被渲染直线的粗细，以像素为单位。Width必 须大于0.0，默认值为1.0 。在未使用反走样功能时，直线的
OpenGL编程基础
OpenGL基础函数
OpenGL图元绘制
OpenGL编程基础
显示点、直线和多边形： 一、点的细节 点的基本大小对应屏幕上的1个像素。使用glPointSize()函 数可设置被渲染点的大小。 句法：void glPointSize(GL float size); 描述：设置被渲染点的大小，以像素为单位。Size必须 大于0.0，默认值为1.0 。被渲染的点呈正方形方块。如果 启用了反走样或多重采样，被渲染的点呈圆形。调用函数 glEnable()，并将参数设置为GL_POINT_SMOOTH，启 用反走样。例：point
x[i ] xc r (cos(t ) t sin( t )) y[i ] yc r (sin( t ) t cos(t ))
绘制渐开线，如图所示。

(计算机图形学)4.OpenGL编程基础


绿色成分（G） 0.0 0.0 1.0 1.0 0.0 0.0 1.0 0.25 0.75 0.40
0.625 0.04 0.40 1.0
蓝色成分（B） 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 0.25 0.75 0.12 0.12 0.70 0.70 1.0
16
OpenGL程序实例——VC窗口绘制
32位浮点数 64位浮点数
定义为C类型 C字面值后缀
signed char
B
short
SLeabharlann longLfloat
F
double
D
8位无符号整数 unsigned char
Ub
16位无符号整数 unsigned short
Us
32位无符号整数 unsigned long
Ui
12
OpenGL程序实例——头文件包含
利用OpenGL实现图形绘制，首先要引入 OpenGL核心库以及其他需要使用的库的头文 件。
GLUT保证了gl.h和glu.h被正确包含。
#include <gl/glut.h> #include <windows.h>
13
OpenGL程序实例——GLUT窗口管理
初始化（ glutInit ） 创建窗口（ glutCreateWindow） 设定窗口的显示模式（ glutInitDisplayMode） 指定窗口的位置和大小（
7
OpenGL的绘制流程——流水线
OpenGL命令将被放在一个命令缓冲区中，这样 命令缓冲区中包含了大量的命令、顶点数据和 纹理数据。当缓冲区被清空时，缓冲区中的命 令和数据都将传递给流水线的下一个阶段。
调用OpenGL API函数

OpenGL编程基础


这两个函数来设置成有效或无效状态 。
另外可以用下列四个函数来获取某个状态变
量的值：glGetBooleanv()、glGetDoublev()、
glGetFloatv()和glGetIntegerv()。
2015-5-4
11
（3）OpenGL事件驱动
OpenGL在必要的初始化之后就进入GLUT事 件循环 初始化一般是向系统注册各类交互时间 视窗系统在GLUT配合下截取有关事件交与
2015-5-软件 gl glut 视窗系统 图形硬件 glu
预设符号常量：大写前缀_大写描述名称 GL_TRUE
2015-5-4
GL_LINE_LOOP
14
4、OpenGL中的数据类型
数据类型 GLbyte GLshort GLint,GLsizei GLfloat,GLclampf GLdouble,GLclampd GLubyte,GLboolean GLshort GLuint,GLenum, GLbitfield
（1）跨平台特性 OpenGL与硬件、窗口和操作系统是相互独立的。 为了构成一个完整功能的图形处理系统，其设计实现 共分 5 层：图形硬件、操作系统、窗口系统、 OpenGL和应用软件。 因而， OpenGL可以集成到各种标准窗口和操作 系统中。例如，操作系统包括UNIX,Windows NT, Windows 95/98, DOS等；窗口系统包括X Windows, Microsoft Windows等。
15
5、函数命名约定
OpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以下格式：
<库前缀><根命令><可选的参数个数><可选的参数类型>

计算机图形学OpenGL编程初步1.2 第二章 OpenGL入门

OpenGL编程初步OpenGL介绍●由SGI公司的GL发展而来的一个工业标准图形库。

●OpenGL由图形库GL(Graphics Library)和应用图形库GLU(Graphics Library Utilities)两个库组成。

●OpenGL是与平台无关的标准图形库，可在多种平台上运行。

确切地说是与窗口系统无关。

●OpenGL可在网络上运行，显示图形的计算机可以不是运行图形程序的计算机。

●但OpenGL没有事件处理（如鼠标,键盘输入等)和窗口管理(如大小,位置等)的功能。

●另一个辅助库GLUT提供了与平台无关的事件处理和窗口管理功能。

●实现事件处理和窗口管理等功能的另一个方法是使用OpenGL在特定窗口系统的扩展，如OpenGL的X扩展GLX，在Windows的扩展WGL。

OpenGL的发展●1992年7月，OpenGL 1.0；●1995年12月，OpenGL 1.1；●1998年3月，OpenGL 1.2；●1998年10月，OpenGL 1.2.1；●2001年8月，OpenGL 1.3;●2002年7月，OpenGL 1.4.●OpenGL由独立组织ARB(OpenGL ArchitectureReview Board)管理。

成立于1992年。

主要成员有IBM，SGI，Intel, Microsoft，Compaq等。

●另一独立组织OPC(OpenGL PerformanceCharacterization Committee)负责管理和发布OpenGL的性能测试基准(benchmark)。

OpenGL与Windows平台●Microsoft和SGI共同开发了OpenGL的WIN32版本，称为WGL。

最先OpenGL集成在Windows NT中，后来集成到了Windows95(OSR2)中。

Windows98已将OpenGL作为标准组成部分。

●运行OpenGL程序，需要在windows\system目录下有动态连接库opengl32.dll，glu32.dll，使用GLUT的用戶需要有glut32.dll。

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电子与信息工程学院 计算机科学与技术系
Open GL 概述

Open GL图形操作步骤
1 根据基本图形单元建立景物模型，并且对所 建立的模型进行数学描述 2 把景物模型放在三维空间中的合适的位置， 并且设置视点以观察所感兴趣的景观 3 计算模型中所有物体的色彩，其中的色彩根 据应用要求来确定，同时确定光照条件、纹理粘贴 方式等 4 把景物模型的数学描述及其色彩信息转换至 计算机屏幕上的象素
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Open GL 概述
位图和图象处理
OpenGL还提供了专门对位图和图象进 行操作的函数。
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Open GL 概述
纹理映射 三维景物因缺少景物的具体细节而显 得不够真实，为了更加逼真地表现三维景 物，OpenGL提供了纹理映射的功能。 OpenGL提供的一系列纹理映射函数使 得开发者可以十分方便地把真实图象贴到 景物的多边形上，从而可以在视窗内绘制 逼真的三维景观。
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Open GL 建模

点属性 void glPointSize(Glfloat size); 以象素为单位设置点绘制的宽度 size 点的宽度，必须大于0。缺省值为1.0。 注意，这里的点宽度可以不是整数。
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Open GL 建模
Open GL 建模

在glBegin()和glEnd()之间可调用的函数
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Open GL 建模

glBegin(GL_POINTS); glColor3f(1.0,0.0,0.0); /* red color */ glVertex(...); glColor3f(0.0,1.0,0.0); /* green color */ glColor3f(0.0,0.0,1.0); /* blue color */ glVertex(...); glVertex(...); glEnd();
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Open GL 建模
glVertex4f(2.4,1.0,-2.2,2.0); 表示用齐次坐标定义一个顶点， 其真实坐标为(1.2, 0.5, -1.1)
GLfloat pp[3]={5.0,2.0,10.2}; glVertex3fv(pp); 表示用一个指针（或数组）定义顶点
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Open GL 概述
颜色模式的指定
程序员可以选择二个颜色模式，即RGBA模式 和颜色表模式。 在RGBA模式中，颜色直接由RGB值来指定；在 颜色表模式中，颜色值则由颜色表中的一个颜色 索引值来指定。 程序员还可以选择平面着色和光滑着色二种 着色方式对整个三维景观进行着色。
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Open GL 概述
模型绘制
OpenGL能够绘制点、线和多边形。应用这 些基本的形体，可以构造出几乎所有的三 维模型。 OpenGL通常用模型的多边形的顶点来描述 三维模型。
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Open GL 概述
模型观察
观察三维模型是通过一系列的坐标变换进行的。 模型的坐标变换使观察者能够在视点位置观察与 视点相适应的三维模型景观。 在整个三维模型的观察过程中，投影变换的类型 决定观察三维模型的观察方式，不同的投影变换 得到的三维模型的景象也是不同的。

2 线(Line) 在OpenGL中，线代表线段，不是数学 意义上的那种沿轴两个方向无限延伸的线。 这里的线由一系列顶点顺次连结而成，有 闭合和不闭合两种。
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Open GL 建模

线属性
void glLineWidth(Glfloat width); 以象素为单位设置线绘制的宽度
1 定义顶点 在OpenGL中，所有几何物体最终都由 有一定顺序的顶点集来描述。
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Open GL 建模
举例：
glVertex2s(2,3); 表示一个空间顶点(2, 3, 0) glVertex3d(0.0,1.0,3.1414926535); 表示用双精度浮点数定义一个顶点
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Open GL 概述
实时动画
双缓存技术：为了获得平滑的动画效果， 需要先在内存中生成下一幅图象，然后把 已经生成的图象从内存拷贝到屏幕上。
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Open GL 概述
交互技术
OpenGL提供了方便的三维图形人机交 互接口，用户可以选择修改三维景观中的 物体。

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Open GL 建模

在glBegin()和glEnd()之间最重要的 信息就是由函数glVertex*()定义的顶点， 必要时也可为每个顶点指定颜色、法向、 纹理坐标或其他，即调用相关的函数。
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Open GL 建模

2 构造几何图元
在实际应用中，通常用一组相关的顶点 序列以一定的方式组织起来定义某个几何 图元，而不采用单独定义多个顶点来构造 几何图元。
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Open GL 建模

2 构造几何图元
在OpenGL中，所有被定义的顶点必须放 在glBegain()和glEnd()两个函数之间才能 正确表达一个几何图元或物体，否则， glVertex*()不完成任何操作。
Open GL 变换
从三维空间到二维平面
相机模拟 从三维空间到二维平面，通常都要经历 以下步骤
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Open GL 变换
将相机置于三角架上，让它对准三维景物 视点变换

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Open GL 变换
将三维物体放在适当的位置 模型变换
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Open GL 概述
光照应用
OpenGL提供了管理环境光、镜面光和 漫反射光的方法，另外还可以指定模型表 面的反射特性。
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Open GL 概述
图象效果增强
提供了一系列的增强三维景观的图象效果的函数， 这些函数通过反走样、混合和雾化来增强图象的 效果 反走样用于改善图象中线段图形的锯齿而更平滑 混合用于处理模型的半透明效果 雾使得影像从视点到远处逐渐褪色
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Open GL 语法

命令前缀和参数数据类型
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Open GL 语法

OpenGL函数最后带一个字母v，表示函数参数可用 一个指针指向一个向量（或数组）来替代一系列 单个参数值。 下面两种格式都表示设置当前颜色为红色，二者 等价。 glColor3f(1.0,0.0,0.0); float color_array[]={1.0,0.0,0.0}; glColor3fv(color_array);
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Open GL 概述

在VC下实现程序编译
在VC环境中，进入“Project”菜单，选择 “Setting”项，弹出“Project Setting”对话框， 选择“Link”项，在“Libaray”栏目中加入OpenGL 提供的函数库：“opengl32.lib glu32.lib glaux.lib”。 注意：在执行程序时，Windows的system目 录下要包含opengl32.dll及glu32.dll两个动态连 接库。
Open GL 语法

状态变量可以通过glEnable()、 glDisable()这两个函数来设置成有效或无 效状态.
在被设置成有效状态之后，绝大部分状态 变量都有一个缺省值。

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Open GL 语法

三 程序的基本结构 OpenGL程序的基本结构可分为三个部分： 第一部分是初始化部分 第二部分设置观察坐标系下的取景模 式和取景框位置大小 第三部分是构造几何物体
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Open GL 建模
例：定义图所示的图形 glBegin(GL_POLYGON); glVertex2f(0.0,0.0); glVertex2f(0.0,3.0); glVertex2f(3.0,3.0); glVertex2f(4.0,1.5); glVertex2f(3.0,0.0); glEnd();
第二讲 Open GL 编程

Open GL概述
OpenGL是一个与硬件图形发生器的软 件接口，它大约包含250个函数，开发者可 以利用这些函数来构造景物模型、进行三 维图形交互软件的开发。 OpenGL是一个高性能的图形开发软件包。
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1 Open GL 概述
Open GL功能 模型绘制 模型观察 颜色模式的指定 光照应用 图像效果增强 位图和图像处理 纹理映射 实时动画 交互技术

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Open GL 语法

二 状态机制
状态机制:进行各种状态或模式设置，这些状 态或模式在重新改变它们之前一直有效。 例如，当前颜色就是一个状态变量，在这个 状态改变之前，绘制的每个象素都将使用该颜色， 直到当前颜色被设置为其它颜色为止。
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