OpenGL第一课中文版.docx

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OpenGL第一课中文版

第一课中文版

第01课

创建一个OpenGL窗口:

在这个教程里,我将教你在Windows环境中创建OpenGL程序.它将显示一个空的OpenGL窗口,可以在窗口和全屏模式下切换,按ESC退出.它是我们以后应用程序的框架.

理解OpenGL如何工作非常重要，你可以在教程的末尾下载源程序，但我强烈建议你至少读一遍教程，然后再开始编程.

欢迎来到我的OpenGL教程。

我是个对OpenGL充满激情的普通男孩！

我第一次听说OpenGL是3Dfx发布Voodoo1卡的OpenGL硬件加速驱动的时候。

我立刻意识到OpenGL是那种必须学习的东西。

不幸的是当时很难从书本或网络上找到关于OpenGL的讯息。

我花了N个小时来调试自己书写的代码，甚至在IRC和EMail上花更多的时间来恳求别人帮忙。

但我发现那些懂得OpenGL高手们保留了他们的精华，对共享知识也不感兴趣。

实在让人灰心!

我创建这个网站的目的是为了帮助那些对OpenGL有兴趣却又需要帮助的人。

在我的每个教程中，我都会尽可能详细的来解释每一行代码的作用。

我会努力让我的代码更简单（您无需学习MFC代码）！

就算您是个VC、OPENGL的绝对新手也应该可以读通代码，并清楚的知道发生了什么。

我的站点只是许多提供OpenGL教程的站点中的一个。

如果您是OpenGL的高级程序员的话，我的站点可能太简单了，但如果您才开始的话，我想这个站点会教会您许多东西！

教程的这一节在2000年一月彻底重写了一遍。

将会教您如何设置一个OpenGL窗口。

它可以只是一个窗口或是全屏幕的、可以任意大小、任意色彩深度。

此处的代码很稳定且很强大，您可以在您所有的OpenGL项目中使用。

我所有的教程都将基于此节的代码！

所有的错误都有被报告。

所以应该没有内存泄漏，代码也很容易阅读和修改。

感谢FredricEchols对代码所做的修改！

现在就让我们直接从代码开始吧。

第一件事是打开VC然后创建一个新工程。

如果您不知道如何创建的话，您也许不该学习OpenGL，而应该先学学VC。

某些版本的VC需要将bool改成BOOL,true改成TRUE,false改成FALSE，请自行修改。

在您创建一个新的Win32程序（不是console控制台程序）后，您还需要链接OpenGL库文件。

在VC中操作如下：

Project->Settings,然后单击LINK标签。

在"Object/LibraryModules"选项中的开始处（在kernel32.lib前）增加OpenGL32.libGLu32.lib和GLaux.lib后单击OK按钮。

现在可以开始写您的OpenGL程序了。

代码的前4行包括了我们使用的每个库文件的头文件。

如下所示：

#include//Windows的头文件

#include//包含最新的gl.h,glu.h库

#include//包含OpenGL实用库

接下来您需要设置您计划在您的程序中使用的所有变量。

本节中的例程将创建一个空的OpenGL窗口，因此我们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。

您将会在您以后所写的每一个OpenGL程序中用到它们。

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。

要让您的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给我们的窗口指派的句柄。

最后，第四行为我们的程序创建了一个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;//保存我们的窗口句柄

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，如果我们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的定义

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（假定您没有使用全屏模式）。

甚至您无法改变窗口的大小时（例如您在全屏模式下），它至少仍将运行一次--在程序开始时设置我们的透视图。

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

//设置视口的大小

gluPerspective（45.0f,（GLfloat）width/（GLfloat）height,0.1f,100.0f）;

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。

我们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。

这个例程直到OpenGL窗口创建之后才会被调用。

此过程将有返回值。

但我们此处的初始化没那么复杂，现在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。

如果您对色彩的工作原理不清楚的话，我快速解释一下。

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），您可以得到不同的色彩。

希望您在学校里学过这些。

因此，当您使用glClearColor（0.0f,0.0f,1.0f,0.0f），您将用亮蓝色来清除屏幕。

如果您用glClearColor（0.5f,0.0f,0.0f,0.0f）的话，您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，您应该将所有的颜色设成最亮（1.0f）。

要黑色背景的话，您该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。

将深度缓存设想为屏幕后面的层。

深度缓存不断的对物体进入屏幕内部有多深进行跟踪。

我们本节的程序其实没有真正使用深度缓存，但几乎所有在屏幕上显示3D场景OpenGL程序都使用深度缓存。

它的排序决定那个物体先画。

这样您就不会将一个圆形后面的正方形画到圆形上来。

深度缓存是OpenGL十分重要的部分。

glClearDepth（1.0f）;//设置深度缓存

glEnable（GL_DEPTH_TEST）;//启用深度测试

glDepthFunc（GL_LEQUAL）;//所作深度测试的类型

接着告诉OpenGL我们希望进行最好的透视修正。

这会十分轻微的影响性能。

但使得透视图看起来好一点。

glHint（GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL_NICEST）;//告诉系统对透视进行修正

最后，我们返回TRUE。

如果我们希望检查初始化是否OK，我们可以查看返回的TRUE或FALSE的值。

如果有错误发生的话，您可以加上您自己的代码返回FALSE。

目前，我们不管它。

returnTRUE;//初始化OK

}

下一段包括了所有的绘图代码。

任何您所想在屏幕上显示的东东都将在此段代码中出现。

以后的每个教程中我都会在例程的此处增加新的代码。

如果您对OpenGL已经有所了解的话，您可以在glLoadIdentity（）调用之后，返回TRUE值之前，试着添加一些OpenGL代码来创建基本的形。

如果您是OpenGL新手，等着我的下个教程。

目前我们所作的全部就是将屏幕清除成我们前面所决定的颜色，清除深度缓存并且重置场景。

我们仍没有绘制任何东东。

返回TRUE值告知我们的程序没有出现问题。

如果您希望程序因为某些原因而中止运行，在返回TRUE值之前增加返回FALSE的代码告知我们的程序绘图代码出错。

程序即将退出。

intDrawGLScene（GLvoid）//从这里开始进行所有的绘制

{

glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;//清除屏幕和深度缓存

glLoadIdentity（）;//重置当前的模型观察矩阵

returnTRUE;//一切OK

}

下一段代码只在程序退出之前调用。

KillGLWindow（）的作用是依次释放着色描述表，设备描述表和窗口句柄。

我已经加入了许多错误检查。

如果程序无法销毁窗口的任意部分，都会弹出带相应错误消息的讯息窗口，告诉您什么出错了。

使您在您的代码中查错变得更容易些。

GLvoidKillGLWindow（GLvoid）//正常销毁窗口

{

我们在KillGLWindow（）中所作的第一件事是检查我们是否处于全屏模式。

如果是，我们要切换回桌面。

我们本应在禁用全屏模式前先销毁窗口，但在某些显卡上这么做可能会使得桌面崩溃。

所以我们还是先禁用全屏模式。

这将防止桌面出现崩溃，并在Nvidia和3dfx显卡上都工作的很好！

if（fullscreen）//我们处于全屏模式吗?

{

我们使用ChangeDisplaySettings（NULL,0）回到原始桌面。

将NULL作为第一个参数，0作为第二个参数传递强制Windows使用当前存放在注册表中的值（缺省的分辨率、色彩深度、刷新频率，等等）来有效的恢复我们的原始桌面。

切换回桌面后，我们还要使得鼠标指针重新可见。

ChangeDisplaySettings（NULL,0）;//是的话，切换回桌面

ShowCursor（TRUE）;//显示鼠标指针

}

接下来的代码查看我们是否拥有着色描述表（hRC）。

如果没有，程序将跳转至后面的代码查看是否拥有设备描述表。

if（hRC）//我们拥有OpenGL渲染描述表吗?

{

如果存在着色描述表的话，下面的代码将查看我们能否释放它（将hRC从hDC分开）。

这里请注意我使用的的查错方法。

基本上我只是让程序尝试释放着色描述表（通过调用wglMakeCurrent（NULL,NULL），然后我再查看释放是否成功。

巧妙的将数行代码结合到了一行。

if（!

wglMakeCurrent（NULL,NULL））//我们能否释放DC和RC描述表?

{

如果不能释放DC和RC描述表的话，MessageBox（）将弹出错误消息，告知我们DC和RC无法被释放。

NULL意味着消息窗口没有父窗口。

其右的文字将在消息窗口上出现。

"SHUTDOWNERROR"出现在窗口的标题栏上。

MB_OK的意思消息窗口上带有一个写着OK字样的按钮。

MB_ICONINFORMATION将在消息窗口中显示一个带圈的小写的i（看上去更正式一些）。

MessageBox（NULL,"释放DC或RC失败。

","关闭错误",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;

}

下一步我们试着删除着色描述表。

如果不成功的话弹出错误消息。

[IMG]

if（!

wglDeleteContext（hRC））//我们能否删除RC?

{

如果无法删除着色描述表的话，将弹出错误消息告知我们RC未能成功删除。

然后hRC被设为NULL。

MessageBox（NULL,"释放RC失败。

","关闭错误",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;

}

hRC=NULL;//将RC设为NULL

}

现在我们查看是否存在设备描述表，如果有尝试释放它。

如果不能释放设备描述表将弹出错误消息，然后hDC设为NULL。

if（hDC&&!

ReleaseDC（hWnd,hDC））//我们能否释放DC?

{

MessageBox（NULL,"释放DC失败。

","关闭错误",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;

hDC=NULL;//将DC设为NULL

}

现在我们来查看是否存在窗口句柄，我们调用DestroyWindow（hWnd）来尝试销毁窗口。

如果不能的话弹出错误窗口，然后hWnd被设为NULL。

if（hWnd&&!

DestroyWindow（hWnd））//能否销毁窗口?

{

MessageBox（NULL,"释放窗口句柄失败。

","关闭错误",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;

hWnd=NULL;//将hWnd设为NULL

}

最后要做的事是注销我们的窗口类。

这允许我们正常销毁窗口，接着在打开其他窗口时，不会收到诸如"WindowsClassalreadyregistered"（窗口类已注册）的错误消息。

[IMG]

if（!

UnregisterClass（"OpenG",hInstance））//能否注销类?

{

MessageBox（NULL,"不能注销窗口类。

","关闭错误",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;

hInstance=NULL;//将hInstance设为NULL

}

}

接下来的代码段创建我们的OpenGL窗口。

我花了很多时间来做决定是否创建固定的全屏模式这样不需要许多额外的代码，还是创建一个容易定制的友好的窗口但需要更多的代码。

当然最后我选择了后者。

我经常在EMail中收到诸如此类的问题：

怎样创建窗口而不使用全屏幕?

怎样改变窗口的标题栏?

怎样改变窗口的分辨率或pixelformat（象素格式）?

以下的代码完成了所有这一切！

尽管最好要学学材质，这会让您写自己的OpenGL程序变得容易的多！

正如您所见，此过程返回布尔变量（TRUE或FALSE）。

他还带有5个参数：

窗口的标题栏，窗口的宽度，窗口的高度，色彩位数（16/24/32），和全屏标志（TRUE--全屏模式，FALSE--窗口模式）。

返回的布尔值告诉我们窗口是否成功创建。

BOOLCreateGLWindow（char*title,intwidth,intheight,intbits,boolfullscreenflag）

{

当我们要求Windows为我们寻找相匹配的象素格式时，Windows寻找结束后将模式值保存在变量PixelFormat中。

GLuintPixelFormat;//保存查找匹配的结果

wc用来保存我们的窗口类的结构。

窗口类结构中保存着我们的窗口信息。

通过改变类的不同字段我们可以改变窗口的外观和行为。

每个窗口都属于一个窗口类。

当您创建窗口时，您必须为窗口注册类。

WNDCLASSwc;//窗口类结构

dwExStyle和dwStyle存放扩展和通常的窗口风格信息。

我使用变量来存放风格的目的是为了能够根据我需要创建的窗口类型（是全屏幕下的弹出窗口还是窗口模式下的带边框的普通窗口）；来改变窗口的风格。

DWORDdwExStyle;//扩展窗口风格

DWORDdwStyle;//窗口风格

下面的5行代码取得矩形的左上角和右下角的坐标值。

我们将使用这些值来调整我们的窗口使得其上的绘图区的大小恰好是我们所需的分辨率的值。

通常如果我们创建一个640x480的窗口，窗口的边框会占掉一些分辨率的值。

RECTWindowRect;//取得矩形的左上角和右下角的坐标值

WindowRect.left=（long）0;//将Left设为0

WindowRect.right=（long）width;//将Right设为要求的宽度

WindowRect.top=（long）0;//将Top设为0

WindowRect.bottom=（long）height;//将Bottom设为要求的高度

下一行代码我们让全局变量fullscreen等于fullscreenflag。

如果我们希望在全屏幕下运行而将fullscreenflag设为TRUE，但没有让变量fullscreen等于fullscreenflag的话，fullscreen变量将保持为FALSE。

当我们在全屏幕模式下销毁窗口的时候，变量fullscreen的值却不是正确的TRUE值，计算机将误以为已经处于桌面模式而无法切换回桌面。

上帝啊，但愿这一切都有意义。

就是一句话，fullscreen的值必须永远fullscreenflag的值，否则就会有问题。

fullscreen=fullscreenflag;//设置全局全屏标志

下一部分的代码中，我们取得窗口的实例，然后定义窗口类。

CS_HREDRAW和CS_VREDRAW的意思是无论何时，只要窗口发生变化时就强制重画。

CS_OWNDC为窗口创建一个私有的DC。

这意味着DC不能在程序间共享。

WndProc是我们程序的消息处理过程。

由于没有使用额外的窗口数据，后两个字段设为零。

然后设置实例。

接着我们将hIcon设为NULL，因为我们不想给窗口来个图标。

鼠标指针设为标准的箭头。

背景色无所谓（我们在GL中设置）。

我们也不想要窗口菜单，所以将其设为NULL。

类的名字可以您想要的任何名字。

出于简单，我将使用"OpenG"。

hInstance=GetModuleHandle（NULL）;//取得我们窗口的实例

wc.style=CS_HREDRAW|CS_VREDRAW|CS_OWNDC;//移动时重画，并为窗口取得DC

wc.lpfnWndProc=（WNDPROC）WndProc;//WndProc处理消息

wc.cbClsExtra=0;//无额外窗口数据

wc.cbWndExtra=0;//无额外窗口数据

wc.hInstance=hInstance;//设置实例

wc.hIcon=LoadIcon（NULL,IDI_WINLOGO）;//装入缺省图标

wc.hCursor=LoadCursor（NULL,IDC_ARROW）;//装入鼠标指针

wc.hbrBackground=NULL;//GL不需要背景

wc.lpszMenuName=NULL;//不需要菜单

wc.lpszClassName="OpenG";//设定类名字

现在注册类名字。

如果有错误发生，弹出错误消息窗口。

按下上面的OK按钮后，程序退出

if（!

RegisterClass（&wc））//尝试注册窗口类

{

MessageBox（NULL,"注册窗口失败","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;

returnFALSE;//退出并返回FALSE

}

查看程序应该在全屏模式还是窗口模式下运行。

如果应该是全屏模式的话，我们将尝试设置全屏模式。

if（fullscreen）//要尝试全屏模式吗?

{

下一部分的代码看来很多人都会有问题要问关于.......切换到全屏模式。

在切换到全屏模式时，有几件十分重要的事您必须牢记。

必须确保您在全屏模式下所用的宽度和高度等同于窗口模式下的宽度和高度。

最最重要的是要在创建窗口之前设置全屏模式。

这里的代码中，您无需再担心宽度和高度，它们已被设置成与显示模式所对应的大小。

DEVMODEdmScreenSettings;//设备模式

memset（&dmScreenSettings,0,sizeof（dmScreenSettings））;//确保