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1、2023/1/17,1,2.6 OpenGL图形软件包,OpenGL的主要功能OpenGL的绘制流程OpenGL的基本语法OpenGL的程序实例,2023/1/17,2,OpenGL图形软件包,OpenGL是SGI（Silicon Graphics Inc.）公司对IRIS GL进行改进，扩展可移植性，形成的一个跨平台开放式图形编程接口。目前，OpenGL标准由1992年成立的独立财团OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式产生，并制成规范文档公布。,2023/1/17,3,OpenGL的主要功能,模型绘制模型观察颜色模式光照应用图像效果增强位图和图
2、像处理纹理映射实时动画交互技术,2023/1/17,4,OpenGL的绘制流程工作方式,一个完整的窗口系统的OpenGL图形处理系统的结构为：最底层为图形硬件，第二层为操作系统，第三层为窗口系统，第四层为OpenGL，最上面的层为应用软件。,图2.34 OpenGL图形处理系统在计算机系统中的层次结构,2023/1/17,5,OpenGL的绘制流程流水线,图2.35 一条简化的OpenGL绘制流水线,包括命令、顶点数据和纹理等数据的OpenGL命令将放在命令缓冲区中，对几何顶点数据进行必要的变换、光照计算并进行投影后进入光栅化流程，根据几何形状、颜色及纹理数据生成图像的帧缓存地址和像素点值，结
3、果置入帧缓冲存储器中。,注意：只有当缓冲区被清空时，缓冲区中的命令和数据才会传递给流水线的下一个阶段，OpenGL命令才会得到执行。,2023/1/17,6,OpenGL的基本语法相关库,OpenGL核心库：gl 115个函数OpenGL实用程序库：glu 43个函数OpenGL编程辅助库：aux 31个函数OpenGL实用程序工具包（OpenGL utility toolkit，GLUT）：glut 30多个函数Windows专用库：wgl 6个函数,2023/1/17,7,OpenGL的基本语法命名规则,OpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以下格式：例如函数glColor3f()，g
4、l表示这个函数来自库gl.h，根命令Color表示该函数用于颜色设定，3f表示这个函数采用了三个浮点数参数。符号常量的表示：GL开头，下划线（_）分开，大写。例如：GL_RGB，GL_POLYGON等,2023/1/17,8,OpenGL的基本语法数据类型,表2.2 OpenGL的数据类型,2023/1/17,9,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#include,2023/1/17,10,OpenGL程序实例窗口管理,初始化（glutInit）创
5、建窗口（glutCreateWindow）设定窗口的显示模式（glutInitDisplayMode）指定窗口的位置和大小（glutInitWindowPosition和glutInitWindowSize）指定窗口的显示内容函数（glutDisplayFunc）运行框架（glutMainLoop）,2023/1/17,11,OpenGL程序实例绘制图形,指定窗口背景色（glClearColor）颜色管理，使用RGB颜色模型。一种颜色用红、绿、蓝三种颜色成分混合而成，每种颜色成分使用0.0到1.0之间的任意有效浮点数来表示颜色值（见下页）。,2023/1/17,12,OpenGL程序实例绘制图
6、形,表2.2 OpenGL的一些常用混合色,2023/1/17,13,OpenGL程序实例绘制图形,刷新窗口的缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)；设定投影参数(将三维图形投影到显示窗口)glMatrixMode(GL_PROJECTION);gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);绘制图形 glRectf(50.0f,100.0f,150.0f,50.0f);,2023/1/17,14,第三章,2023/1/17,15,3.4 OpenGL实现橡皮筋技术,橡皮筋技术的实现方法利用颜色的异或操作，对原有图形并不是擦除，而是再绘制一条同样的直线
7、段并与原图形进行异或操作，此时原图形会从屏幕上消失；利用双缓存技术，绘制图形时分别绘制到两个缓存，交替显示。,2023/1/17,16,OpenGL实现橡皮筋技术,鼠标实现鼠标响应函数 glutMouseFunc鼠标移动相应函数 glutMotionFunc glutPassiveMotionFunc,2023/1/17,17,键盘实现键盘相应函数 glutKeyboardFunc,OpenGL实现橡皮筋技术,2023/1/17,18,3.5 OpenGL实现拾取操作,设置拾取缓冲区 void glSelectBuffer(GLsizei n,GLunint*buff);进入选择模式 GLin
8、t glRenderMode(GLenum mode);,2023/1/17,19,19,OpenGL实现拾取操作,名字堆栈操作初始化名字堆栈（glInitNames）将一个名字压入堆栈（glPushName）替换名字堆栈的栈顶元素（glLoadName）将栈顶元素弹出（glPopName）,2023/1/17,20,20,设置合适的变换过程 gluPickMatrix(xPick,yPick,widthPick,heightPick,*vp);为每个图元分配名字并绘制切换回渲染模式分析选择缓冲区中的数据,OpenGL实现拾取操作,2023/1/17,21,3.6 OpenGL中的菜单功能,菜
9、单注册函数 glutCreateMenu(ProcessMenu);在菜单中加入菜单项 void glutAddMenuEntry(char*name,GLint value);将菜单与某个鼠标按键关联 void glutAttachMenu(button);,2023/1/17,22,第四章,2023/1/17,23,OpenGL中层次模型的实现,显示列表的创建 glNewList(listID,listMode);glutSolidCube(2.0);glEndList();显示列表的执行 void glListBase(GLuint offsetValue);,2023/1/17,24,
10、多级显示列表 OpenGL支持创建多级显示列表，即在glNewList和glEndLsit函数对之间允许调用glCallList函数来执行其他显示列表。显示列表的删除 void glDeleteLists(GLuint listID,GLsizei range);,OpenGL中层次模型的实现,2023/1/17,25,25,GLUT库中的多面体函数,OpenGL中的实体模型函数,表4.1 GLUT生成规则多面体的函数,2023/1/17,26,26,GLUT库中的二、三次曲面绘制实体或线框球面 void glutSolidSphere/glutWireSphere(GLdouble radi
11、us,GLint slices,GLint stacks);绘制实体或线框圆锥面 void glutSolidCone/glutWireCone(GLdouble radius,GLdouble height,GLint slices,GLint stacks);,OpenGL中的实体模型函数,2023/1/17,27,27,绘制实体或线框圆环 void glutSolidTorus/glutWireTorus(GLdouble innerRadius,GLdouble outerRadius,GLint slices,GLint stacks);绘制实体或线框茶壶 void glutSoli
12、dTeapot/glutWireTeapot(GLdouble size);,OpenGL中的实体模型函数,2023/1/17,28,28,GLU二次曲面函数定义一个二次曲面 GLUquadricObj*sphere;激活二次曲面绘制器 sphere=gluNewQuadric();指定二次曲面的绘制方式 gluQuadricDrawStyle(sphere,GLU_LINE);,OpenGL中的实体模型函数,2023/1/17,29,29,绘制二次曲面gluSphere(sphere,radius,slices,stacks);gluCylinder(sphere,baseRadius,to
13、pRadius,height,slices,stacks)；gluDisk(sphere,innerRadius,outerRadius,slices,stacks)；,OpenGL中的实体模型函数,2023/1/17,30,4.3 非规则对象的表示,分形几何形状语法基于分数维理论的随机模型基于物理的模型粒子系统模型数据场可视化,2023/1/17,31,OpenGL中层次模型的实现,显示列表的创建 glNewList(listID,listMode);glutSolidCube(2.0);glEndList();显示列表的执行 void glListBase(GLuint offsetVal
14、ue);,2023/1/17,32,多级显示列表 OpenGL支持创建多级显示列表，即在glNewList和glEndLsit函数对之间允许调用glCallList函数来执行其他显示列表。显示列表的删除 void glDeleteLists(GLuint listID,GLsizei range);,OpenGL中层次模型的实现,2023/1/17,33,第五章,2023/1/17,34,5.8 在OpenGL中绘图,点的绘制直线的绘制多边形面的绘制OpenGL中的字符函数OpenGL中的反走样,2023/1/17,35,点的绘制,点的绘制 glBegin(GL_POINTS)；glVerte
15、x3f(0.0f,0.0f,0.0f);glVertex3f(10.0f,0.0f,0.0f);glEnd()；点的属性（大小）void glPointSize(GLfloat size)；,2023/1/17,36,（a）GL_LINES画线模式（b）GL_LINE_STRIP画线模式（c）GL_LINE_LOOP画线模式图5-57 OpenGL画线模式,直线的绘制,直线的绘制模式GL_LINESGL_LINE_STRIPGL_LINE_LOOP,2023/1/17,37,直线的绘制,直线的属性线宽 void glLineWidth(GLfloat width)线型 glEnable(GL_
16、LINE_STIPPLE)；glLineStipple(GLint factor，GLushort pattern)；,2023/1/17,38,直线的绘制,图5-58 画线模式用于构造线段,2023/1/17,39,多边形面的绘制,三角形面的绘制GL_TRIANGLESGL_TRIANGLE_STRIPGL_TRIANGLE_FAN四边形面的绘制GL_QUADSGL_QUADS_STRIP多边形面的绘制（GL_POLYGON）,2023/1/17,40,多边形面的绘制,多边形面的绘制规则所有多边形都必须是平面的。多边形的边缘决不能相交，而且多边形必须是凸的。解决：对于非凸多边形，可以把它分割
17、成几个凸多边形（通常是三角形），再将它绘制出来。,2023/1/17,41,多边形面的绘制,问题：轮廓图形状态会看到组成大表面的所有小三角形。处理OpenGL提供了一个特殊标记来处理这些边缘，称为边缘标记。glEdgeFlag（True）glEdgeFlag（False）,41,2023/1/17,42,多边形面的属性,多边形面的正反属性（绕法）指定顶点时顺序和方向的组合称为“绕法”。绕法是任何多边形图元的一个重要特性。一般默认情况下，OpenGL认为逆时针绕法的多边形是正对着的。glFrontFace(GL_CW)；,2023/1/17,43,多边形面的属性,多边形面的颜色glShadeMo
18、del(GL_FLAT)用指定多边形最后一个顶点时的当前颜色作为填充多边形的纯色，唯一例外是GL_POLYGON图元，它采用的是第一个顶点的颜色。glShadeModel(GL_SMOOTH)从各个顶点给三角形投上光滑的阴影，为各个顶点指定的颜色之间进行插值。,2023/1/17,44,多边形面的属性,多边形面的显示模式 glPolygonMode(GLenum face，GLenum mode)；参数face用于指定多边形的哪一个面受到模式改变的影响。参数mode用于指定新的绘图模式。,44,2023/1/17,45,多边形面的属性,多边形面的填充 多边形面既可以用纯色填充，也可以用3232
19、的模板位图来填充。void glPolygonStipple(const GLubyte*mask);glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE);,45,2023/1/17,46,多边形面的属性,多边形面的法向量法向量是垂直于面的方向上点的向量，它确定了几何对象在空间中的方向。在OpenGL中，可以为每个顶点指定法向量。void glNormal3bsidf(TYPE nx,TYPE ny,TYPE nz);void glNormal3bsidfv(const TYPE*v);,46,2023/1/17,47,OpenGL中的字符函数,GLUT位图字符 void glutBitm
20、apCharacter(void*font,int character);GLUT矢量字符 void glutStrokeCharacter(void*font,int character);,47,2023/1/17,48,OpenGL中的反走样,启用反走样 glEnable(primitiveType);启用OpenGL颜色混和并指定颜色混合函数 glEnable(GL_BLEND);glBlendFunc(GL_SCR_ALPHA,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);,48,2023/1/17,49,OpenGL中的反走样,颜色混和函数用于计算两个相互重叠的对象的颜色。在RGBA颜色模式（A表示透明度）中，已知源像素的颜色值为（Sr，Sg，Sb，Sa），目标像素的颜色值为（Dr，Dg，Db，Da），颜色混合后像素的颜色为：（RSSr+RDDr，GSSg+GDDg，BSSb+BDDb，ASSa+ADDa）,49,2023/1/17,50,OpenGL中的反走样,定义混合因子 void glBlendFunc(GLenum srcfactor,GLenum destfactor);,50,表5-1 源混和因子和目标混合因子,
