学习笔记——OpenGL01

 

第一课

1.1 简单OpenGL程序包含的内容：

首先，需要包含头文件#include <GL/glut.h>，这是GLUT的头文件。 本来OpenGL程序一般还要包含<GL/gl.h>和<GL/glu.h>，但GLUT的头文件中已经自动将这两个文件包含了，不必再次包含。

 

以glut开头的函数都是GLUT工具包所提供的函数，下面对用到的几个函数进行介绍：

1、glutInit，对GLUT进行初始化，这个函数必须在其它的GLUT使用之前调用一次。其格式比较死板，一般照抄这句glutInit(&argc, argv)就可以了。

2、glutInitDisplayMode，设置显示方式，其中GLUT_RGB表示使用RGB颜色，与之对应的还有GLUT_INDEX（表示使用索引颜色）。GLUT_SINGLE表示使用单缓冲，与之对应的还有GLUT_DOUBLE（使用双缓冲）。

3、glutInitWindowPosition，这个简单，设置窗口在屏幕中的位置。

4、glutInitWindowSize，这个也简单，设置窗口的大小。

5、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。注意：窗口被创建后，并不立即显示到屏幕上。需要调用glutMainLoop才能看到窗口。

6、glutDisplayFunc，设置一个函数，当需要进行画图时，这个函数就会被调用。（这个说法不够准确，但准确的说法可能初学者不太好理解，暂时这样说吧）。

7、glutMainLoop，进行一个消息循环。（这个可能初学者也不太明白，现在只需要知道这个函数可以显示窗口，并且等待窗口关闭后才会返回，这就足够了。）

 

种以gl开头的函数都是OpenGL的标准函数，下面对用到的函数进行介绍。

1、glClear，清除。GL_COLOR_BUFFER_BIT表示清除颜色，glClear函数还可以清除其它的东西，但这里不作介绍。

2、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。

3、glFlush，保证前面的OpenGL命令立即执行（而不是让它们在缓冲区中等待）。其作用跟fflush(stdout)类似。

 

第二课

2.1 绘制简单几何图形

点：OpenGL中的点将被画成单个的像素

直线：OpenGL的“直线”概念与数学上的“线段”接近，它可以由两个端点来确定。

多边形：一个多边形必须是一个“凸多边形”（其定义为：多边形内任意两点所确定的线段都在多边形内，由此也可以推导出，凸多边形不能是空心的），通常用三角形

通过点、直线和多边形，就可以组合成各种几何图形

 

2.2 指定顶点

OpenGL提供了一系列函数。它们都以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

 

2.3 开始绘图

OpenGL要求：指定顶点的命令必须包含在glBegin函数之后，glEnd函数之前（否则指定的顶点将被忽略）。并由glBegin来指明如何使用这些点。 例如：

glBegin(GL_POINTS);

glVertex2f(0.0f, 0.0f);

glVertex2f(0.5f, 0.0f);

glEnd();

则这两个点将分别被画出来。如果将GL_POINTS替换成GL_LINES，则两个点将被认为是直线的两个端点，OpenGL将会画出一条直线。 还可以指定更多的顶点，然后画出更复杂的图形。

GL_POINTS和GL_LINES，还有GL_LINE_STRIP，GL_LINE_LOOP，GL_TRIANGLES，GL_TRIANGLE_STRIP，GL_TRIANGLE_FAN等，每种方式的大致效果见下图：

 （见图1）

第三课

3.1 关于点

点大小：默认值为1.0f，函数原型为void glPointSize(GLfloat size);

例子：

void myDisplay(void)

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glPointSize(5.0f);

 glBegin(GL_POINTS);

……

 glEnd();

glFlush();

 }

3.2 关于直线

3.2.1 直线线宽

函数原型void glLineWidth(GLfloat width);

其用法跟glPointSize类似。

3.2.2 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。

3.3 关于多边形

3.3.1 多边形的两面及其绘制方式

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

3.3.2 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。但也有一些表面比较特殊。例如“麦比乌斯带”，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

*有例程OpenGL4

3.3.3 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。

3.3.4 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。

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);

 

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。

*有例程OpenGL5