Transcript Ch2-6-OpenGL图形软件包

YTU
2.6 OpenGL图形软件包

What Is OpenGL?
– Open Graphics Library
– SGI 公司开发
– Graphics Rendering API

[程序2-1] OpenGL 绘制矩形的简单例子
YTU
OpenGL

Portable
– window system independent
– operating system independent



Interactive
2D and 3D
Not Object-Oriented
YTU
2.6.1 OpenGL 的主要功能

模型绘制

位图和图像处理

模型观察

纹理映射

颜色模式

实时动画

光照应用

交互技术

图像效果增强
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2.6.2 OpenGL 的绘制流程
应用软件
OpenGL
窗口系统
操作系统
图形硬件
图2.37 OpenGL图形处
理系统在计算机系统
中的层次结构
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流水线
b
+
*
c
a+(b*c)
1+(1*1)
2+(2*2)
3+(3*3)
流水线(Pipeline) 举例
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OpenGL 的两条流水线
变换
Transform
投影
Project
裁减
Clip
顶点信息
帧缓存
Frame Buffer
OpenGL
应用程序
像素信息
像素操作
Pixel Ops
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调用OpenGL
API函数
OpenGL命
令缓冲区
变换、光照
光栅化
图2.35 一条简化的OpenGL绘制流水线
帧缓存
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OpenGL Geometric Architecture
顶点 Vertices
变换(Transformer)
裁减(Clipper)
投影(projector)
光栅化(Rasterizer)
像素Pixels
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2.6.3 OpenGL 的基本语法
1.
2.
3.
相关库
命名规则
数据类型
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1. 相关库 Related APIs
GLX - X Windows system
AGL - Apple Macintosh
WGL - Microsoft Windows
YTU

GLU (OpenGL Utility Library)
– part of OpenGL
– NURBS, quadric shapes, etc.

GLUT (OpenGL Utility Toolkit)
– portable windowing API
– not officially part of OpenGL

AGL, GLX, WGL
– glue between OpenGL and windowing
systems
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2.6.4 一个完整的OpenGl程序
1.
2.
3.
头文件包含
使用 GLUT 库进行窗口管理
利用OpenGL进行绘图
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1. 头文件包含

#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>

#include <GL/glut.h>
glut.h includes gl.h and glu.h
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2. 使用 GLUT 库进行窗口管理

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（glutInitWindowPosition
和 glutInitWindowSize ）

指定窗口的显示内容函数（glutDisplayFunc）

运行框架（glutMainLoop）
void main( int argc, char** argv )
GLUT 基础
{ //设置参数
int mode = GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE;
glutInitDisplayMode( mode );
//打开窗口
glutCreateWindow( argv[0] );
// 初始化 OpenGL 状态
init( );
//注册回调函数 (callback functions)
glutDisplayFunc( display );
glutReshapeFunc( resize );
glutKeyboardFunc( key );
//进入事件处理循环
glutMainLoop( );
Sample
}
Program
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3. 利用OpenGL进行绘图

glColor3f(1.0, 0.0, 0.0)
– 三个分量代表RGB
– 每个颜色分量的取值范围0-1
– 设置绘图色为红色

glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
– 四个分量代表RGBA, A为透明度
– 设置背景色为白色
YTU
OpenGL 按照状态机的方式工作 State machine

OpenGL 可以做两件事
– draw something
– change the state of how OpenGL draws

所有的绘制属性被封装在 OpenGL 状态中
– rendering styles
– shading
– lighting
– texture mapping
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相关函数

设置状态
– glPointSize( size );
– glLineStipple( repeat, pattern );
– glShadeModel( GL_ SMOOTH );

打开或关闭某种属性
– glEnable( GL_ LIGHTING );
– glDisable( GL_TEXTURE_2D );
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绘制图形所需其他函数

刷新窗口的缓冲区（ glClear）
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)

设定投影参数
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);

绘制矩形
glRectf(50.0f, 100.0f, 150.0f, 50.0f);
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观察 Viewing
YTU
二维观察 Two Dimensional Viewing
观察窗 Viewing Rectangle
裁减窗 Clipping Rectangle
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三维观察空间

Three-Dimensional Viewing Volume
right, top, far
OpenGL’s default:
a 2*2*2 cube
y
x
Z
Left, bottom, near
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Camera Analogy
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OpenGL’s default: 2X2X2
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正投影 Orthographic Projection
Void glOrtho
( GLdouble
GLdouble
GLdouble
GLdouble
GLdouble
GLdouble
)
left,
right,
bottom,
top,
near,
far
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二维图形的正投影
Void gluOrtho2D
( GLdouble left,
GLdouble right,
GLdouble bottom,
GLdouble top
)
 Example :
gluOrtho2D (0.0, 500.0, 0.0, 500.0)
YTU
视口 Viewport
显示器
YTU
显示器
YTU
显示器
YTU
Viewport
Void glViewport
(
GLint x,
GLint y,
GLint w,
GLint h
)
YTU
Matrix Modes
glMatrixMode(GL_PROJECTION)
glLoadIdentity();
gluOrtho2D(0.0, 500.0, 0.0, 500.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
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OpenGL 提供的绘图原语
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OpenGL 提供两类原语

几何原语 Geometric Primitives
定义点 、线、多边形、曲线、曲面
 在几何流水线上进行处理


光栅原语 Raster Primitives
– 定义像素信息
– 在光栅流水线上进行处理
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几何原语的定义
glBegin(……);
……
……
glEnd( );
YTU
直线 GL_LINES
glBegin(GL_LINES);
glVertex2f(x1, y1);
glVertex2f(x2, y2);
glEnd( );
YTU
点 GL_POINTS
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2f(x1, y1);
glVertex2f(x2, y2);
glEnd( );
YTU
顶点坐标 glVertex*



二维坐标
glVertex2i (GLint xi, GLint yi)
三维坐标
glVertex3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z )
用数组(向量)指定顶点坐标
GLfloat vertex[3]
glVertex3fv(vertex)
YTU
OpenGL Command Formats
YTU
OpenGL 几何原语 Geometric Primitives




GL_POINTS
GL_LINES
GL_LINE_STRIP
GL_LINE_LOOP
YTU
GL_POINTS
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
GL_LINES
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
GL_LINE_STRIP
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
GL_LINE_LOOP
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
Polygon Types in OpenGL






GL_POLYGON
GL_TRIANGLES
GL_QUADS
GL_TRIANGLE_STRIP
GL_QUAD_STRIP
GL_TRIANGLE_FAN
YTU
GL_POLYGON
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
GL_TRIANGLES
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
GL_QUADS
P2
P1
P3
P4
P0
P5
YTU
Geometric Primitives
YTU
Example 1
void drawRhombus( GLfloat color[])
{
glBegin( GL_QUADS );
glVertex2f( 0.0, 0.0 );
glVertex2f( 1.0, 0.0 );
glVertex2f( 1.5, 1.118 );
glVertex2f( 0.5, 1.118 );
glEnd();
}
YTU
Example 2
GLfloat red, greed, blue;
Glfloat coords[3];
glBegin( GL_QUADS );
for ( i = 0; i < nVerts; ++i )
{
glColor3f( red, green, blue );
glVertex3fv( coords );
}
glEnd();
YTU
程序演示 shapes