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Windows环境下的GLUT下载地址:
(大小约为150k)
//www.opengl.org/resources/libraries/glut/glutdlls37beta.zip
无法从以上地址下载的话请使用下面的连接:
Windows环境下安装GLUT的步骤:
1、将下载的压缩包解开,将得到5个文件
2、在“我的电脑”中搜索“gl.h”,并找到其所在文件夹(如果是VisualStudio2005,则应该是其安装目录下面的“VC\PlatformSDK\include\gl文件夹”)。
把解压得到的glut.h放到这个文件夹。
3、把解压得到的glut.lib和glut32.lib放到静态函数库所在文件夹(如果是VisualStudio2005,则应该是其安装目录下面的“VC\lib”文件夹)。
4、把解压得到的glut.dll和glut32.dll放到操作系统目录下面的system32文件夹内。
(典型的位置为:
C:
\Windows\System32)
第三步,建立一个OpenGL工程
这里以VisualStudio2005为例。
选择File->
New->
Project,然后选择Win32
Console
Application,选择一个名字,然后按OK。
在谈出的对话框左边点Application
Settings,找到Empty
project并勾上,选择Finish。
然后向该工程添加一个代码文件,取名为“OpenGL.c”,注意用.c来作为文件结尾。
搞定了,就跟平时的工程没什么两样的。
第一个OpenGL程序
一个简单的OpenGL程序如下:
(注意,如果需要编译并运行,需要正确安装GLUT,安装方法如上所述)
#include
GL/glut.h>
void
myDisplay(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glRectf(-0.5f,
-0.5f,
0.5f,
0.5f);
glFlush();
}
int
main(int
argc,
char
*argv[])
glutInit(&
argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGB
|
GLUT_SINGLE);
glutInitWindowPosition(100,
100);
glutInitWindowSize(400,
400);
glutCreateWindow("
第一个OpenGL程序"
);
glutDisplayFunc(&
myDisplay);
glutMainLoop();
return
0;
该程序的作用是在一个黑色的窗口中央画一个白色的矩形。
下面对各行语句进行说明。
怎么样?
代码还不算长吧?
首先,需要包含头文件#include
,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。
然后看main函数。
*argv[]),这个是带命令行参数的main函数,各位应该见过吧?
没见过的同志们请多翻翻书,等弄明白了再往下看。
注意main函数中的各语句,除了最后的return之外,其余全部以glut开头。
这种以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(&
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)。
更多信息,请自己Google。
当然以后的教程也会有一些讲解。
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。
)
在glutDisplayFunc函数中,我们设置了“当需要画图时,请调用myDisplay函数”。
于是myDisplay函数就用来画图。
观察myDisplay中的三个函数调用,发现它们都以gl开头。
这种以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。
2.第二课:
本次课程所要讲的是绘制简单的几何图形,在实际绘制之前,让我们先熟悉一些概念。
一、点、直线和多边形
我们知道数学(具体的说,是几何学)中有点、直线和多边形的概念,但这些概念在计算机中会有所不同。
数学上的点,只有位置,没有大小。
但在计算机中,无论计算精度如何提高,始终不能表示一个无穷小的点。
另一方面,无论图形输出设备(例如,显示器)如何精确,始终不能输出一个无穷小的点。
一般情况下,OpenGL中的点将被画成单个的像素(像素的概念,请自己搜索之~),虽然它可能足够小,但并不会是无穷小。
同一像素上,OpenGL可以绘制许多坐标只有稍微不同的点,但该像素的具体颜色将取决于OpenGL的实现。
当然,过度的注意细节就是钻牛角尖,我们大可不必花费过多的精力去研究“多个点如何画到同一像素上”。
同样的,数学上的直线没有宽度,但OpenGL的直线则是有宽度的。
同时,OpenGL的直线必须是有限长度,而不是像数学概念那样是无限的。
可以认为,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。
多边形是由多条线段首尾相连而形成的闭合区域。
OpenGL规定,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)。
多边形可以由其边的端点(这里可称为顶点)来确定。
(注意:
如果使用的多边形不是凸多边形,则最后输出的效果是未定义的——OpenGL为了效率,放宽了检查,这可能导致显示错误。
要避免这个错误,尽量使用三角形,因为三角形都是凸多边形)
可以想象,通过点、直线和多边形,就可以组合成各种几何图形。
甚至于,你可以把一段弧看成是很多短的直线段相连,这些直线段足够短,以至于其长度小于一个像素的宽度。
这样一来弧和圆也可以表示出来了。
通过位于不同平面的相连的小多边形,我们还可以组成一个“曲面”。
二、在OpenGL中指定顶点
由以上的讨论可以知道,“点”是一切的基础。
如何指定一个点呢?
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,见下面的例子。
这些函数除了参数的类型和个数不同以外,功能是相同的。
例如,以下五个代码段的功能是等效的:
(一)glVertex2i(1,
3);
(二)glVertex2f(1.0f,
3.0f);
(三)glVertex3f(1.0f,
3.0f,
0.0f);
(四)glVertex4f(1.0f,
0.0f,
1.0f);
(五)GLfloat
VertexArr3[]
=
{1.0f,
0.0f};
glVertex3fv(VertexArr3);
以后我们将用glVertex*来表示这一系列函数。
OpenGL的很多函数都是采用这样的形式,一个相同的前缀再加上参数说明标记,这一点会随着学习的深入而有更多的体会。
三、开始绘制
假设现在我已经指定了若干顶点,那么OpenGL是如何知道我想拿这些顶点来干什么呢?
是一个一个的画出来,还是连成线?
或者构成一个多边形?
或者做其它什么事情?
为了解决这一问题,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。
例如我写:
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2f(0.0f,
glVertex2f(0.5f,
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。
我们还可以指定更多的顶点,然后画出更复杂的图形。
另一方面,glBegin支持的方式除了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:
大家可以自己尝试改变glBegin的方式和顶点的位置,生成一些有趣的图案。
3.第三课:
1、关于点
点的大小默认为1个像素,但也可以改变之。
改变的命令为glPointSize,其函数原型如下:
glPointSize(GLfloat
size);
size必须大于0.0f,默认值为1.0f,单位为“像素”。
对于具体的OpenGL实现,点的大小都有个限度的,如果设置的size超过最大值,则设置可能会有问题。
例子:
glPointSize(5.0f);
注意必须在
glBegin();
和glEnd();
之外
2、关于直线
(1)直线可以指定宽度:
glLineWidth(GLfloat
width);
其用法跟glPointSize类似。
(2)画虚线。
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。
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。
以下是一些例子:
声明:
该图片来自www.opengl.org,该图片是《OpenGL编程指南》一书的附图
2、示例代码:
glEnable(GL_LINE_STIPPLE);
glLineStipple(2,
0x0F0F);
glLineWidth(10.0f);
glBegin(GL_LINES);
3、关于多边形
多边形的内容较多,我们将讲述以下四个方面。
(1)多边形的两面以及绘制方式。
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
(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(请找一个比较透明的矿泉水瓶子,在正对你的一面沿逆时针画一个圆,并标明画的方向,然后将背面转为正面,画一个类似的圆,体会一下“正面”和“反面”。
你会发现正对你的方向,瓶的外侧是正面,而背对你的方向,瓶的内侧才是正面。
正对你的内侧和背对你的外侧则是反面。
这样一来,同样属于“瓶的外侧”这个表面,但某些地方算是正面,某些地方却算是反面了)。
但也有一些表面比较特殊。
例如“麦比乌斯带”(请自己Google一下),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
下面是一个示例程序,请用它替换第一课中的myDisplay函数,并将glFrontFace(GL_CCW)修改为glFrontFace(GL_CW),并观察结果的变化。
设置正面为填充模式
设置反面为线形模式
设置逆时针方向为正面
glBegin(GL_POLYGON);
按逆时针绘制一个正方形,在左下方
glVertex2f(-0.5f,
-0.5f);
按顺时针绘制一个正方形,在右上方
(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。
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。
(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。
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。
但是,如果我们直接定义这个mask数组,像这样:
static
Mask[128]
=
0x00,
这是最下面的一行
0x00,
0x03,
0x80,
0x01,
0xC0,
麻
0x06,
0x60,
烦
0x04,
0x20,
的
0x30,
0x0C,
初
0x18,
始
化
,
0x44,
0x22,
不
建
议
使
用
0x22,
0x66,
0x66,
0x33,
0xCC,
0x19,
0x81,
0x98,
0xC1,
0x83,
0x30,
0x07,
0xE1,
0x87,
0xE0,
0x3F,
0xFC,
0xC0,
0x31,
0x8C,
0x64,
0x26,
0x60,
0xCC,
0x18,
0x10,
0xC4,
0x23,
0x08,
0x63,
0xC6,
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