实验一 基于opengl的基本编程有配套实验报告已上传.docx
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实验一基于opengl的基本编程有配套实验报告已上传
实验一基于opengl的二维图形编程
实验目的:
通过配置opengl编程环境,绘制基本图形和二维变换,掌握opengl的函数调用,深入理解opengl的框架和二维观察流水线的流程。
实验内容:
1.opengl编程环境组建(基于VC6.0或VC2008)
2.基本图形绘制
3.图形的二维变换
4.二维观察流水线
5.分形(选做,了解)
实验设备:
PC,windowsOS,VC++6.0/VC++2008环境,opengl函数包
预备知识:
1.opengl框架及函数库
2.VC++编程知识
3.计算机图形学二维变换矩阵运算
4.二维图形观察流水线过程
实验步骤:
1.opengl编程环境组建
参见PPT课件,配置VC++6.0与VC++2008,主要步骤为:
针对VC6.0:
下载opengl开发库文件夹
复制glut32.dll和glut.dll到…\windows\system32
复制glut.h到...\MicrosoftVisualStudio\VC98\Include\GL
复制glut32.lib和glut.lib到…\MicrosoftVisualStudio\VC98\Lib
新建工程后,进入Project菜单,选Settings项,弹出Settings对话框,选Link项,在Libraries栏目中加入OpenGL库:
opengl32.libglu32.libglaux.lib
针对VC2008:
下载并安装opengl2.exe,生成GLSDK,包含include、lib、example等多个子文件夹,然后下载glut文件夹,包含include、lib两个子文件夹;
将GLSDK的include、lib文件夹路径设为环境变量;
打开vc2008IDE,在工具,选项里选择项目和解决方案/文件目录,分别在include、lib两个下拉菜单中添加
(1)中的两个include、两个lib路径进来即可。
2.opengl窗口编程
运行一个Windows环境下的一个基本OpenGL程序,直接打开2008version或60version文件夹内的工程,它将显示一个空的OpenGL窗口,可以在定制窗口大小和全屏模式下切换(按F1),按ESC退出,该程序为以后的应用程序提供了实验平台,并预留了绘图接口,具体代码文档见附件。
3.基本图像绘制
阅读教材P67-70,了解绘制函数,根据附件2提供的源码baseshape.cpp,将该文件内的场景绘制函数Drawsence()替代步骤2中的同名函数,分析程序架构和关键代码,修改图形绘制命令和参数,显示出点、线、矩形、三角形、多边形等,可设置不同线宽,保存代码和屏幕显示结果。
4.二维变换
阅读附件3提供源码,将该文件内的场景绘制函数Drawsence()替代步骤3中的同名函数,分析程序代码并查看结果,通过调用glTranslate*,glRotate*,glscale*等二维变换函数实现平移、旋转、缩放等变换,要求通过参数操作和矩阵操作两种方式执行,分别给出源代码。
5.二维观察流水线
掌握二维观察流水线各环节知识,弄懂裁剪窗口、视口、世界坐标系、观察坐标系、设备坐标系的概念。
阅读附件viewport.cpp提供的源代码和课本P253-259,将该文件内的场景绘制函数Drawsence()替代步骤3中的同名函数,理解gluOrtho2D、glviewport函数的调用,参考glut窗口操作函数,实现同一窗口中的视口变换和多视口显示,结果如图所示,
6.Sierpinski模型绘制(选做,了解)
在完成前面工作的基础上,引入分形的递归算法,通过绘制小的三角形动作,生成Sierpinski镂垫
实验报告
用自己的话给出上述各步骤的原理理解,代码分析和实验结果,其中步骤3中至少绘制三个图形,步骤4中至少完成两个变换操作,步骤5两个结果都需要实现,杜绝雷同结果。
将报告文档、源码工程存放一个文件夹下,打包压缩,压缩名以“学号+姓名+GI+第1次实验”格式命名,实验报告内容见教辅系统提供样本,提交至教辅系统。
附件1:
opengl窗口编程代码,该附件以较大篇幅详细分析了VC++面向对象编程的窗口知识和windows应用的基本原理,重在理解,为后续绘图程序的添加做好铺垫
代码的前4行包括了每个库文件的头文件。
如下所示:
#include
#include
#include
#include
接下来设置计划在程序中使用的所有变量。
本例程将创建一个空的OpenGL窗口,暂时还无需设置大堆的变量。
余下需要设置的变量不多,但十分重要,以后所写的每一个OpenGL程序中都要用到它们。
第一行设置的变量是RenderingContext(着色描述表)。
每一个OpenGL都被连接到一个着色描述表上。
着色描述表将所有的OpenGL调用命令连接到DeviceContext(设备描述表)上。
我将OpenGL的着色描述表定义为hRC。
要让程序能够绘制窗口的话,还需要创建一个设备描述表,也就是第二行的内容。
Windows的设备描述表被定义为hDC。
DC将窗口连接到GDI(GraphicsDeviceInterface图形设备接口)。
而RC将OpenGL连接到DC。
第三行的变量hWnd将保存由Windows给窗口指派的句柄。
最后,第四行为程序创建了一个Instance(实例)。
HGLRChRC=NULL;//窗口着色描述表句柄
HDChDC=NULL;//OpenGL渲染描述表句柄
HWNDhWnd=NULL;//保存窗口句柄
HINSTANCEhInstance;//保存程序的实例
下面的第一行设置一个用来监控键盘动作的数组。
有许多方法可以监控键盘的动作,但这里的方法很可靠,并且可以处理多个键同时按下的情况。
active变量用来告知程序窗口是否处于最小化的状态。
如果窗口已经最小化的话,我们可以做从暂停代码执行到退出程序的任何事情。
我喜欢暂停程序。
这样可以使得程序不用在后台保持运行。
fullscreen变量的作用相当明显。
如果我们的程序在全屏状态下运行,fullscreen的值为TRUE,否则为FALSE。
这个全局变量的设置十分重要,它让每个过程都知道程序是否运行在全屏状态下。
boolkeys[256];//保存键盘按键的数组
boolactive=TRUE;//窗口的活动标志,缺省为TRUE
boolfullscreen=TRUE;//全屏标志缺省,缺省设定成全屏模式
现在我们需要先定义WndProc()。
必须这么做的原因是CreateGLWindow()有对WndProc()的引用,但WndProc()在CreateGLWindow()之后才出现。
在C语言中,如果想要访问一个当前程序段之后的过程和程序段的话,必须在程序开始处先申明所要访问的程序段。
所以下面的一行代码先行定义了WndProc(),使得CreateGLWindow()能够引用WndProc()。
LRESULTCALLBACKWndProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM);//WndProc的声明
下面的代码的作用是重新设置OpenGL场景的大小,而不管窗口的大小是否已经改变(假定用户没有使用全屏模式)。
甚至无法改变窗口的大小时(例如用户在全屏模式下),它至少仍将运行一次--在程序开始时设置用户的透视图。
OpenGL场景的尺寸将被设置成它显示时所在窗口的大小。
GLvoidReSizeGLScene(GLsizeiwidth,GLsizeiheight)//重置OpenGL窗口大小
{
if(height==0)//防止被零除
{
height=1;//将Height设为1
}
glViewport(0,0,width,height);//重置当前的视口
下面几行为透视图设置屏幕。
意味着越远的东西看起来越小。
这么做创建了一个现实外观的场景。
此处透视按照基于窗口宽度和高度的45度视角来计算。
0.1f,100.0f是我们在场景中所能绘制深度的起点和终点。
glMatrixMode(GL_PROJECTION)指明接下来的两行代码将影响projectionmatrix(投影矩阵)。
投影矩阵负责为我们的场景增加透视。
glLoadIdentity()近似于重置。
它将所选的矩阵状态恢复成其原始状态。
调用glLoadIdentity()之后我们为场景设置透视图。
glMatrixMode(GL_MODELVIEW)指明任何新的变换将会影响modelviewmatrix(模型观察矩阵)。
模型观察矩阵中存放了我们的物体讯息。
最后我们重置模型观察矩阵。
如果您还不能理解这些术语的含义,请别着急。
在以后的教程里,我会向大家解释。
只要知道如果您想获得一个精彩的透视场景的话,必须这么做。
glMatrixMode(GL_PROJECTION);//选择投影矩阵
glLoadIdentity();//重置投影矩阵
gluPerspective(45.0f,(GLfloat)width/(GLfloat)height,0.1f,100.0f);//设置视口的大小
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//选择模型观察矩阵
glLoadIdentity();//重置模型观察矩阵
}
接下的代码段中,我们将对OpenGL进行所有的设置。
将设置清除屏幕所用的颜色,打开深度缓存,启用smoothshading(阴影平滑)等等,这直到OpenGL窗口创建之后才会被调用。
此过程将有返回值,但此处还用不着担心这个返回值。
intInitGL(GLvoid)//此处开始对OpenGL进行所有设置
{
下一行启用smoothshading(阴影平滑)。
阴影平滑通过多边形精细的混合色彩,并对外部光进行平滑。
我将在另一个教程中更详细的解释阴影平滑。
glShadeModel(GL_SMOOTH);//启用阴影平滑
下一行设置清除屏幕时所用的颜色。
可参考色彩的工作原理,色彩值的范围从0.0f到1.0f。
0.0f代表最黑的情况,1.0f就是最亮的情况。
glClearColor后的第一个参数是RedIntensity(红色分量),第二个是绿色,第三个是蓝色。
最大值也是1.0f,代表特定颜色分量的最亮情况。
最后一个参数是Alpha值。
当它用来清除屏幕的时候,我们不用关心第四个数字。
现在让它为0.0f。
我会用另一个教程来解释这个参数。
通过混合三种原色(红、绿、蓝),可以得到不同的色彩。
因此可知,当使用glClearColor(0.0f,0.0f,1.0f,0.0f),将用亮蓝色来清除屏幕,如果用glClearColor(0.5f,0.0f,0.0f,0.0f)的话,将使用中红色来清除屏幕。
不是最亮(1.0f),也不是最暗(0.0f)。
要得到白色背景,应该将所有的颜色设成最亮(1.0f)。
要黑色背景的话,将所有的颜色设为最暗(0.0f)。
glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.0f);//黑色背景
接下来的三行必须做的是关于depthbuffer(深度缓存)的。
将深度缓存设
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