OPENGL函数库介绍

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1．OpenGL核心库

     核心库包含有115个函数，函数名的前缀为gl。
　　这部分函数用于常规的、核心的图形处理。此函数由gl.dll来负责解释执行。由于许多函数可以接收不同数以下几类。据类型的参数，因此派生出来的函数原形多达300多个。
　　核心库中的函数主要可以分为以下几类函数：
　　（1）绘制基本几何图元的函数。如绘制图元的函数glBegain()、glEnd()、glNormal*()、glVertex*()。
　　（2）矩阵操作、几何变换和投影变换的函数。如矩阵入栈函数glPushMatrix()、矩阵出栈函数glPopMatrix()、装载矩阵函数glLoadMatrix()、矩阵相乘函数glMultMatrix()，当前矩阵函数 glMatrixMode()和矩阵标准化函数glLoadIdentity()，几何变换函数glTranslate*()、glRotate*()和 glScale*()，投影变换函数glOrtho()、glFrustum()和视口变换函数glViewport()等等。
　　（3）颜色、光照和材质的函数。如设置颜色模式函数glColor*()、glIndex*()，设置光照效果的函数glLight*() 、glLightModel*()和设置材质效果函数glMaterial()等等。
　　（4）显示列表函数、主要有创建、结束、生成、删除和调用显示列表的函数glNewList()、 glEndList()、glGenLists()、glCallList()和glDeleteLists()。
　　（5）纹理映射函数，主要有一维纹理函数glTexImage1D()、二维纹理函数glTexImage2D()、 设置纹理参数、纹理环境和纹理坐标的函数glTexParameter*()、glTexEnv*()和glTetCoord*()等。
　　（6）特殊效果函数。融合函数glBlendFunc()、反走样函数glHint()和雾化效果glFog*()。
　　（7）光栅化、象素操作函数。如象素位置glRasterPos*()、线型宽度glLineWidth()、多边形绘制模式glPolygonMode()，读取象素glReadPixel()、复制象素glCopyPixel()等。
　　（8）选择与反馈函数。主要有渲染模式glRenderMode()、选择缓冲区glSelectBuffer()和反馈缓冲区glFeedbackBuffer()等。
　　（9）曲线与曲面的绘制函数。生成曲线或曲面的函数glMap*()、glMapGrid*()，求值器的函数glEvalCoord*() glEvalMesh*()。
　　（10）状态设置与查询函数。主要有glGet*()、glEnable()、glGetError()等。
2．OpenGL实用库The OpenGL Utility Library (GLU)
　　包含有43个函数，函数名的前缀为glu。
　　OpenGL提供了强大的但是为数不多的绘图命令，所有较复杂的绘图都必须从点。线、面开始。Glu 为了减轻繁重的编程工作，封装了OpenGL函数，Glu函数通过调用核心库的函数，为开发者提供相对简单的用法，实现一些较为复杂的操作。此函数由 glu.dll来负责解释执行。OpenGL中的核心库和实用库可以在所有的OpenGL平台上运行。
　　主要包括了以下几种：
　　（1）辅助纹理贴图函数，有gluScaleImage() 、gluBuild1Dmipmaps()、gluBuild2Dmipmaps()。
　　（2）坐标转换和投影变换函数，定义投影方式函数gluPerspective()、gluOrtho2D() 、gluLookAt()，拾取投影视景体函数gluPickMatrix()，投影矩阵计算gluProject()和 gluUnProject()等等。
　　（3）多边形镶嵌工具，有gluNewTess()、 gluDeleteTess()、gluTessCallback()、gluBeginPolygon() gluTessVertex()、gluNextContour()、gluEndPolygon()等等。
　　（4）二次曲面绘制工具，主要有绘制球面、锥面、柱面、圆环面gluNewQuadric()、gluSphere()、gluCylinder()、gluDisk()、gluPartialDisk()、gluDeleteQuadric()等等。
　　（5）非均匀有理B样条绘制工具，主要用来定义和绘制Nurbs曲线和曲面，包括gluNewNurbsRenderer()、 gluNurbsCurve()、gluBeginSurface()、gluEndSurface()、gluBeginCurve()、 gluNurbsProperty()等函数。
　　（6）错误反馈工具，获取出错信息的字符串gluErrorString()。
 
3．OpenGL辅助库
　　包含有31个函数，函数名前缀为aux。
　　这部分函数提供窗口管理、输入输出处理以及绘制一些简单三维物体。此函数由glaux.dll来负责解释执行。创建aux库是为了学习和编写 OpenGL程序，它更像是一个用于测试创意的预备基础接管。Aux库在windows实现有很多错误，因此很容易导致频繁的崩溃。在跨平台的编程实例和演示中，aux很大程度上已经被glut库取代。OpenGL中的辅助库不能在所有的OpenGL平台上运行。
　　辅助库函数主要包括以下几类：
　　（1）窗口初始化和退出函数，auxInitDisplayMode()和auxInitPosition()。
　　（2）窗口处理和时间输入函数，auxReshapeFunc()、auxKeyFunc()和auxMouseFunc()。
　　（3）颜色索引装入函数，auxSetOneColor()。
　　（4）三维物体绘制函数。包括了两种形式网状体和实心体，如绘制立方体auxWireCube()和 auxSolidCube()。这里以网状体为例，长方体auxWireBox()、环形圆纹面auxWireTorus()、圆柱 auxWireCylinder()、二十面体auxWireIcosahedron()、八面体auxWireOctahedron()、四面体 auxWireTetrahedron()、十二面体auxWireDodecahedron()、圆锥体auxWireCone()和茶壶 auxWireTeapot()。
　　（5）背景过程管理函数auxIdleFunc()。
　　（6）程序运行函数auxMainLoop()。
4．OpenGL工具库 OpenGL Utility Toolkit
　　包含大约30多个函数，函数名前缀为glut。
　　glut是不依赖于窗口平台的OpenGL工具包，由Mark KLilgrad在SGI编写（现在在Nvidia），目的是隐藏不同窗口平台API的复杂度。函数以glut开头，它们作为aux库功能更强的替代品，提供更为复杂的绘制功能，此函数由glut.dll来负责解释执行。由于glut中的窗口管理函数是不依赖于运行环境的，因此OpenGL中的工具库可以在X-Window, Windows NT, OS/2等系统下运行，特别适合于开发不需要复杂界面的OpenGL示例程序。对于有经验的程序员来说，一般先用glut理顺3D图形代码，然后再集成为完整的应用程序。
　　这部分函数主要包括：
　　（1）窗口操作函数，窗口初始化、窗口大小、窗口位置等函数glutInit() glutInitDisplayMode() glutInitWindowSize() glutInitWindowPosition()等。
　　（2）回调函数。响应刷新消息、键盘消息、鼠标消息、定时器函数等，GlutDisplayFunc() glutPostRedisplay() glutReshapeFunc() glutTimerFunc() glutKeyboardFunc() glutMouseFunc()。
　　（3）创建复杂的三维物体。这些和aux库的函数功能相同。创建网状体和实心体。如glutSolidSphere()、glutWireSphere()等。在此不再叙述。
　　（4）菜单函数。创建添加菜单的函数GlutCreateMenu()、glutSetMenu()、glutAddMenuEntry()、glutAddSubMenu() 和glutAttachMenu()。
　　（5）程序运行函数，glutMainLoop()。
 

（一）库函数
　　开发基于OpenGL的应用程序，必须先了解OpenGL的库函数。它采用C语言风格，提供大量的函数来进行图形的处理和显示。OpenGL图形库一共有100多个函数，它们分别属于OpenGL的基本库、实用库、辅助库等不同的库。
　　1、核心库，包含的函数有115个，它们是最基本的函数，其前缀是gl；这部分函数用于常规的、核心的图形处理，由gl.dll来负责解释执行。核心库中的函数可以进一步分为以下几类函数。
　　（1）绘制基本几何图元的函数。
glBegain()、glEnd()、glNormal*()、glVertex*()。
　　（2）矩阵操作、几何变换和投影变换的函数。
　　矩阵入栈函数glPushMatrix()，矩阵出栈函数glPopMatrix()，装载矩阵函数glLoadMatrix()，矩阵相乘函数glMultMatrix()，当前矩阵函数glMatrixMode()和矩阵标准化函数glLoadIdentity()，几何变换函数glTranslate*()、glRotate*()和glScale*()，投影变换函数glOrtho()、glFrustum()和视口变换函数glViewport()等等。
　　（3）颜色、光照和材质的函数。
　　如设置颜色模式函数glColor*()、glIndex*()，设置光照效果的函数glLight*() 、glLightModel*()和设置材质效果函数glMaterial()等等。
　　（4）显示列表函数。
　
　　主要有创建、结束、生成、删除和调用显示列表的函数glNewList()、 glEndList()、glGenLists()、glCallList()和glDeleteLists()等。
　　（5）纹理映射函数。
　　主要有一维纹理函数glTexImage1D()、二维纹理函数glTexImage2D()、 设置纹理参数、纹理环境和纹理坐标的函数glTexParameter*()、glTexEnv*()和glTetCoord*()等。
　　（6）特殊效果函数。
　　融合函数glBlendFunc()、反走样函数glHint()和雾化效果glFog*()。
　　（7）光栅化、象素操作函数。
　　像素位置glRasterPos*()、线型宽度glLineWidth()、多边形绘制模式glPolygonMode()，读取象素glReadPixel()、复制象素glCopyPixel()等。
　　（8）选择与反馈函数。
　　主要有渲染模式glRenderMode()、选择缓冲区glSelectBuffer()和反馈缓冲区glFeedbackBuffer()等。
　　（9）曲线与曲面的绘制函数。
　　生成曲线或曲面的函数glMap*()、glMapGrid*()，求值器的函数glEvalCoord*() glEvalMesh*()。
　　（10）状态设置与查询函数。主要有glGet*()、glEnable()、glGetError()等。
　　2、实用库（OpenGL utility library，GLU），包含的函数功能更高一些，如绘制复杂的曲线曲面、高级坐标变换、多边形分割等，共有43个，前缀为glu。Glu函数通过调用核心库的函数，为开发者提供相对简单的用法，实现一些较为复杂的操作。此类函数由glu.dll来负责解释执行。主要包括了以下几种：
　　（1）辅助纹理贴图函数。
　　有gluScaleImage() 、gluBuild1Dmipmaps()、gluBuild2Dmipmaps()等。
　　（2）坐标转换和投影变换函数。
　　定义投影方式函数gluPerspective()、gluOrtho2D() 、gluLookAt()，拾取投影视景体函数gluPickMatrix()，投影矩阵计算gluProject()和 gluUnProject()等。
　　（3）多边形镶嵌工具。
　　有gluNewTess()、 gluDeleteTess()、gluTessCallback()、gluBeginPolygon() gluTessVertex()、gluNextContour()、gluEndPolygon()等。
　　（4）二次曲面绘制工具。
　　主要有绘制球面、锥面、柱面、圆环面gluNewQuadric()、gluSphere()、gluCylinder()、gluDisk()、gluPartialDisk()、gluDeleteQuadric()等等。
　　（5）非均匀有理B样条绘制工具。
　　主要用来定义和绘制Nurbs曲线和曲面，包括gluNewNurbsRenderer()、gluNurbsCurve()、gluBeginSurface()、gluEndSurface()、gluBeginCurve()、gluNurbsProperty()等函数。
　　（6）错误反馈工具。
　　获取出错信息的字符串gluErrorString()等。
　　3、OpenGL辅助库（OpenGL auxiliarylibrary，GLAUX），包括简单的窗口管理、输入事件处理、某些复杂三维物体绘制等函数，共有31个，前缀为aux。此类函数由glaux.dll来负责解释执行。辅助库函数主要包括以下几类。
　　（1）窗口初始化和退出函数。
　　auxInitDisplayMode()和auxInitPosition()。
　　（2）窗口处理和时间输入函数。
　　auxReshapeFunc()、auxKeyFunc()和auxMouseFunc()。
　　（3）颜色索引装入函数。
　　auxSetOneColor()。
　　（4）三维物体绘制函数。
　　包括了两种形式网状体和实心体，如绘制立方体auxWireCube()和 auxSolidCube()。这里以网状体为例，长方体auxWireBox()、环形圆纹面auxWireTorus()、圆柱auxWireCylinder()、二十面体auxWireIcosahedron()、八面体auxWireOctahedron()、四面体auxWireTetrahedron()、十二面体auxWireDodecahedron()、圆锥体auxWireCone()和茶壶auxWireTeapot()。绘制实心体只要将上述函数中的确"Wire"更换成"Solid"就可以了。
　　（5）其他。
　　背景过程管理函数auxIdleFunc()；程序运行函数auxMainLoop()。
　　4、OpenGL工具库（penGL Utility Toolkit）
　　包含大约30多个函数，函数名前缀为glut，此函数由glut.dll来负责解释执行。这部分函数主要包括：
　　（1）窗口操作函数
　　窗口初始化、窗口大小、窗口位置等函数glutInit() glutInitDisplayMode()、glutInitWindowSize() glutInitWindowPosition()等。
　　（2）回调函数。
　　响应刷新消息、键盘消息、鼠标消息、定时器函数等，GlutDisplayFunc()、glutPostRedisplay()、 glutReshapeFunc()、glutTimerFunc()、glutKeyboardFunc()、 glutMouseFunc()。
　　（3）创建复杂的三维物体。这些和aux库的函数功能相同。创建网状体和实心体。如glutSolidSphere()、glutWireSphere()等。
　　（4）菜单函数
　　创建添加菜单的函数GlutCreateMenu()、glutSetMenu()、glutAddMenuEntry()、glutAddSubMenu() 和glutAttachMenu()。
　　（5）程序运行函数。
　　glutMainLoop()。
　　5、16个WGL函数，专门用于OpenGL和Windows窗口系统的联接，其前缀为wgl，主要用于创建和选择图形操作描述表（renderingcontexts）以及在窗口内任一位置显示字符位图。这类函数主要包括以下几类
　　（1）绘图上下文相关函数。
　　wglCreateContext()、wglDeleteContext()、wglGetCurrentContent()、wglGetCurrentDC() wglDeleteContent()等。
　　（2）文字和文本处理函数。
　　wglUseFontBitmaps()、wglUseFontOutlines()。
　　（3）覆盖层、地层和主平面层处理函数。
　　wglCopyContext()、wglCreateLayerPlane()、 wglDescribeLayerPlane()、wglReakizeLayerPlatte()等。
　　（4）其他函数。
　　wglShareLists()、wglGetProcAddress()等。
　　6、另外，还有五个Win32函数用来处理像素格式（pixel formats）和双缓存。由于它们是对Win32系统的扩展，因此不能应用在其它OpenGL平台上。
　　（二）OpenGL数据类型
　　与C语言相对应，OpenGL中也有整数、字节、浮点数等数据类型，为了说明两者的对应关系，下表将OpenGL的数据类型与相应的C类型进行了对比：

前缀	数据类型	相应C语言类型	OpenGL类型
b	8-bit integer	signed char	GLbyte
s	16-bit integer	short	GLshort
i	32-bit integer	long	GLint,GLsizei
f	32-bit floating-point	float	GLfloat,GLclampf
d	64-bit floating-point	double	GLdouble,GLclampd
ub	8-bit unsigned integer	unsigned char	GLubyte,GLboolean
us	16-bit unsigned integer	unsigned short	GLushort
ui	32-bit unsigned integer	unsigned long	GLuint,GLenum,GLbitfield

　　　　　　　　　　　　　　　　表一、OpenGL数据类型表
　　此外，OpenGL也定义GLvoid类型，如果用C语言编写，可以用它替代void类型。
　　（三）OpenGL库函数的命名规律
　　了解了OpenGL的数据类型，让我们再回过头来看看OpenGL库函数的命名规律。所有OpenGL函数采用了以下格式：
<库前缀><根命令><可选的参数个数><可选的参数类型>
　　库前缀有gl、glu、aux、glut、wgl、glx等等，分别表示该函数属于OpenGL某开发库等，从函数名后面中还可以看出需要多少个参数以及参数的类型。I代表int型，f代表float型，d代表double型，u代表无符号整型。注意，有的函数参数类型后缀前带有数字2、3、4。2代表二维，3代表三维，4代表alpha值（以后介绍）。有些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);等价于：
　　float color_array[]={1.0,0.0,0.0};
　　glColor3fv(color_array);
　　除了以上基本命名方式外，还有一种带"*"星号的表示方法，例如glColor*()，它表示可以用函数的各种方式来设置当前颜色。同理，glVertex*v()表示用一个指针指向所有类型的向量来定义一系列顶点坐标值。