实验三 OpenGL的简单交互绘制new.docx

实验三 OpenGL的简单交互绘制new.docx

《实验三 OpenGL的简单交互绘制new.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验三 OpenGL的简单交互绘制new.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验三OpenGL的简单交互绘制new

实验三OpenGL的简单交互绘制

一、实验目的

1、理解OpenGL坐标系的概念，掌握OpengGL裁剪窗口、视区、显示窗口的概念和它们之间的关系，学会计算世界坐标和屏幕坐标。

2、学会OpenGL的简单键盘交互操作。

3、学会OpenGL的简单字符绘制。

3、进一步掌握OpengGL点、直线、多边形的绘制。

二、实验环境

硬件要求：

PC机，主流配置，最好为独立显卡，显存512M以上。

软件环境：

操作系统：

WindowsXP。

语言开发工具：

MicrosoftVisualstudio2008,VisualC++。

程序框架：

Win32应用程序

三、实验内容与要求

3.1键盘交互

1、调出实验一的源代码运行，调整修改使得显示窗口在屏幕中央保持缺省大小（300*300），绘制的矩形在显示窗口中央。

如图2-1所示。

提示：

（1）添加修改窗口位置的函数glutInitWindowPosition（intx,inty）;

其中（x，y）为窗口左上角在屏幕上的位置。

（2）显示窗口的左下角坐标为（-1,-1），右上角坐标为（1,1）。

图2-1

未修改前的win32初始源程序参考如下：

/*myfirstprogram.cpp*/

#include"stdafx.h"

#include

voiddisplay（void）;

voidmyreshape（GLsizeiw,GLsizeih）;

intAPIENTRY_tWinMain（HINSTANCEhInstance,

HINSTANCEhPrevInstance,

LPTSTRlpCmdLine,

intnCmdShow）

{

UNREFERENCED_PARAMETER（hPrevInstance）;

UNREFERENCED_PARAMETER（lpCmdLine）;

char*argv[]={"hello",""};

intargc=2;//must/shouldmatchthenumberofstringsinargv

glutInit（&argc,argv）;//初始化GLUT库；

glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;//设置显示模式；（缓冲，颜色类型）

glutInitWindowSize（500,500）;

glutInitWindowPosition（1024/2-250,768/2-250）;

glutCreateWindow（"Hello"）;//创建窗口，标题为“hello”；

glutDisplayFunc（display）;//用于绘制当前窗口；

glutMainLoop（）;//表示开始运行程序，用于程序的结尾；

return0;

}

voiddisplay（void）

{

glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//刷新颜色缓冲区

glRectf（-0.5,-0.5,0.5,0.5）;

glFlush（）;//用于刷新命令队列和缓冲区，使所有尚未被执行的OpenGL命令得到执行

}

2、在实验一的基础上添加键盘交互，按W键绘制的矩形上移,按S键矩形下移，按A键矩形左移，按D键矩形右移，如图2-2。

参考步骤如下：

（1）在主函数里添加注册键盘回调函数

glutKeyboardFunc（mykeyboard）;

此函数可放在glutDisplayFunc（display）;后面。

并在程序头部声明添加键盘回调函数：

voidmykeyboard（unsignedcharkey,intx,inty）;

（2）在display（）绘制函数中修改绘制矩形代码，用变量代替数值参数。

例如：

glRectf（-0.5,-0.5,0.5,0.5）改为glRectf（x1,y1,x2,y2）;

程序前面加上变量声明和初始值，如：

floatx1=-0.5,y1=-0.5,x2=0.5,y2=0.5;注意语句的位置。

（3）在程序中增加mykeyboard键盘子函数，可放在display（）函数之后。

并在如下代码中进行修改，实现键盘控制矩形移动,运行程序自行测试。

voidmykeyboard（unsignedcharkey,intx,inty）

{

switch（key）

{case'W':

case'w':

//矩形对角坐标变量修改使得矩形上移

y1+=0.1;y2+=0.1;

break;

case'S':

case's':

//矩形对角坐标变量修改使得矩形下移

y1-=0.1;y2-=0.1;

break;

case'A':

case'a':

//矩形对角坐标变量修改使得矩形左移

x1-=0.1;x2-=0.1;

break;

case'D':

case'd':

//矩形对角坐标变量修改使得矩形右移

x1+=0.1;x2+=0.1;

break;

}

//参数修改后调用重画函数，屏幕图形将发生改变

glutPostRedisplay（）;

}

图2-2

3、设置窗口改变函数，使得矩形的长度和宽度等于100，程序启动时矩形仍在窗口中央，当显示窗口最大化时，绘制矩形也随之增大，如图2-3。

（1）在main函数里添加注册窗口变化函数

glutReshapeFunc（myreshape）;（放在glutMainLoop（）之前）

并在程序头部声明添加窗口变换函数：

voidmyreshape（GLsizeiw,GLsizeih）;

（2）在程序中添加窗口改变子函数，参数w,h为当前显示窗口的宽和高

voidmyreshape（GLsizeiw,GLsizeih）

{

glViewport（0,0,w,h）;//设置视区位置

glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//设置投影变换模式

glLoadIdentity（）;//调单位矩阵，清空当前矩阵堆栈

gluOrtho2D（0,300,0,300）;

}

3）此时，矩形的初始变量经重新计算后为：

floatx1=100,x1=100,x2=200,y2=200;

注意：

请同学们自己思考为什么矩形初始的初始变量由原来的（-0.5,-0.5,0.5,0.5）变为（100,100,200,200）？

裁剪窗口设置函数gluOrtho2D（xwmin,xwmax,ywmin,ywmax）;和视区设置函数glViewport（startx,starty,viewport_width,viewport_height）的设置有何规律？

此时，按下键盘“WADS”键进行交互移动，矩形的移动距离较之前有什么变化？

要保持以前的移动频率，程序应该如何修改？

a）显示窗口改变前b）显示窗口变大后

图2-3

4、在矩形中间添加字符"Hello"，观察结果；然后将"Hello"字符改为自己名字的拼音或英文名字。

如图2-4所示。

提示：

在绘制矩形后添加如下代码：

glColor3f（1,0,0）;

glRasterPos2i（（x1+x2）/2,（y1+y2）/2）;//定位当前光标

glutBitmapCharacter（GLUT_BITMAP_9_BY_15,'H'）;//写字符"H"

glutBitmapCharacter（GLUT_BITMAP_9_BY_15,'e'）;//写字符"e"

glutBitmapCharacter（GLUT_BITMAP_9_BY_15,'l'）;//写字符"l"

glutBitmapCharacter（GLUT_BITMAP_9_BY_15,'l'）;//写字符"l"

glutBitmapCharacter（GLUT_BITMAP_9_BY_15,'o'）;//写字符"o"

注意：

运行程序，效果如图2-4所示。

但是如果此时，按下键盘“WADS”键进行交互移动，程序会发生什么变化？

要保持矩形白色，字符红色，程序应该如何修改？

如果字符颜色设置语句glColor3f（1,0,0）;放在定位光标语句glRasterPos2i（（x1+x2）/2,（y1+y2）/2）;之后，运行又会发生什么变化？

请同学自己总结设置字符颜色语句的顺序规律。

图2-4

5、自己参照讲义或教材按照自己的构思画二维平面图形,将上面的矩形替换成自己构思的二维平面图形实现交互功能，注意顶点的顺序。

并在画面上标注自己的姓名。

3.2鼠标交互

（1）鼠标画线

阅读OpenGL鼠标画线程序，能够实现在绘制窗口用鼠标交互绘制若干条直线，鼠标左键首先按下，确定直线的起始点，鼠标左键按下同时移动，看到画线过程，鼠标左键松开时，确定直线的终点，可重复画多条直线。

实现主要思路：

1）写出画静止若干条直线程序框架，坐标用变量替代；

2）在主函数里注册鼠标按钮响应函数和鼠标移动响应函数；

3）在鼠标按钮响应子函数里，给出鼠标按钮响应事件；

4）在鼠标移动响应子函数里，给出鼠标移动响应事件；

5）读懂程序并分析程序，保留程序。

//鼠标画线小程序

#include"stdafx.h"

#include

#defineN1000//maximumlinenumbers

intww,hh;//fordisplaywindowwidthandheight

intline[N][4],k=0;//forline'sendpointcoordinatesandlinenumber

voidMyinit（void）;

voidReshape（intw,inth）;

voidmyMouse（intbutton,intstate,intx,inty）;

voidmyMotion（intx,inty）;

voidDisplay（void）;

voiddrawlines（）;

intAPIENTRY_tWinMain（HINSTANCEhInstance,

HINSTANCEhPrevInstance,

LPTSTRlpCmdLine,

intnCmdShow）

{

UNREFERENCED_PARAMETER（hPrevInstance）;

UNREFERENCED_PARAMETER（lpCmdLine）;

char*argv[]={"hello",""};

intargc=2;//must/shouldmatchthenumberofstringsinargv

glutInit（&argc,argv）;//初始化GLUT库；

glutInitWindowSize（800,600）;//设置显示窗口大小

glutInitDisplayMode（GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB）;//设置显示模式；（注意双缓冲）

glutCreateWindow（"鼠标画线小程序演示"）;//创建显示窗口

Myinit（）;

glutDisplayFunc（Display）;//注册显示回调函数

glutMouseFunc（myMouse）;//注册鼠标按钮回调函数

glutMotionFunc（myMotion）;//注册鼠标移动回调函数

glutReshapeFunc（Reshape）;//注册窗口改变回调函数

glutMainLoop（）;//进入事件处理循环

return0;

}

voidMyinit（void）

{

glClearColor（0.0,0.0,0.0,0.0）;

glLineWidth（3.0）;

}

//渲染绘制子程序--------------------------------------------------------------------------

voidDisplay（void）

{

glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//刷新颜色缓冲区；

drawlines（）;//画线子程序；

glutSwapBuffers（）;//双缓冲的刷新模式；

}

//-----------------------------------------------

voidReshape（intw,inth）//窗口改变时自动获取显示窗口的宽w和高h

{

glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//投影矩阵模式

glLoadIdentity（）;//矩阵堆栈清空

glViewport（0,0,w,h）;//设置视区大小

gluOrtho2D（0,w,0,h）;//设置裁剪窗口大小

ww=w;

hh=h;

}

//鼠标按钮响应事件..

voidmyMouse（intbutton,intstate,intx,inty）

{

if（button==GLUT_LEFT_BUTTON&&state==GLUT_DOWN）

{

line[k][0]=x;//线段起点x坐标

line[k][1]=hh-y;//线段终点y坐标

}

if（button==GLUT_LEFT_BUTTON&&state==GLUT_UP）

{

line[k][2]=x;//线段起点x坐标

line[k][3]=hh-y;//线段终点y坐标

k++;

glutPostRedisplay（）;

}

}

//鼠标移动时获得鼠标移动中的坐标-----------------------------------------------------

voidmyMotion（intx,inty）

{

//gettheline'smotionpoint

line[k][2]=x;//动态终点的x坐标

line[k][3]=hh-y;//动态终点的y坐标

glutPostRedisplay（）;

}

//画线子程序

voiddrawlines（）

{

for（inti=0;i<=k;i++）//********

{

glBegin（GL_LINES）;

glVertex2f（line[i][0],line[i][1]）;

glVertex2f（line[i][2],line[i][3]）;

glEnd（）;

}

}

鼠标画线程序运行后，程序效果如图3-3所示。

图3-3

（2）鼠标绘制矩形（将此修改代码贴到实验报告中）

修改鼠标画线程序，要求：

能够实现在绘制窗口用鼠标交互绘制若干矩形，鼠标左键首先按下，确定矩形对角线的起始点，鼠标左键按下同时移动时，看到画矩形过程，鼠标左键松开，确定矩形对角线的另一点，可重复画多个矩形。

如图3-4所示。

图3-4

四、思考题：

按下列步骤操作，并分析裁剪窗口、视区和显示窗口的关系。

（1）修改视区大小为原来的一半。

如图2-5（a）。

（2）修改裁剪窗口的大小原来的一半；视区保持不变。

如图2-5（b）。

图2-5（a）图2-5（b）

（3）修改以上程序使得按数字1键实现矩形用WSAD键控制上下左右移动，按2键显示自己构思的其他2D图形（三角形，点或多边形等）用WSAD键控制上下左右移动

五、参考函数：

1、裁剪窗口设置函数：

gluOrtho2D（xwmin,xwmax,ywmin,ywmax）;

xwmin,xwmax,ywmin,ywmax为裁剪窗口在世界坐标系的位置，分别为x最小，x最大，y最小，y最大

2、视区设置函数：

glViewport（startx,starty,viewport_width,viewport_height）;

绘图区在显示窗口中的位置，以屏幕坐标系为参考

startx,starty,viewport_width,viewport_height分别为绘图区在显示窗口的起点位置，以及绘图区的宽度和高度

3、键盘响应相关函数：

3.1glutKeyboardFunc（void*f（unsignedcharkey,intx,inty））

注册键盘响应函数，按下键盘中某键，程序将’key’值作为字符返回给函数f，用户可决定下一步的行动。

该函数调用放在主程序main（）中

⏹例如，当用户按下’q’或’Q’或Esc键（ASCII27）时，程序退出。

⏹glutKeyboardFunc（mykey）;//主函数注册键盘响应函数

⏹voidmykey（（unsignedcharkey,intx,inty）//键盘响应函数

⏹{if（key==‘q’||key==‘Q’||key==‘\27’）

⏹exit（0）;

⏹}

3.2特殊键响应

voidglutSpecialFunc（void（*f）（intkey,intx,inty））

当用户按下一个特殊键时，调用函数f响应用户需求。

使用方法同glutKeyboardFunc（void*f（unsignedcharkey,intx,inty））

例，if（key==GLUT_KEY_F1）….

if（key==GLUT_KEY_UP）….

非ASCII键

回调参数值

Fi（i=1,2,…,12）

GLUT_KEY_Fi

PageUp

GLUT_KEY_PAGE_UP

PageDown

GLUT_KEY_PAGE_DOWN

左方向键

GLUT_KEY_LEFT

右方向键

GLUT_KEY_RIGHT

上方向键

GLUT_KEY_UP

下方向键

GLUT_KEY_DOWN

Home

GLUT_KEY_HOME

End

GLUT_KEY_END

3.3组合键intglutGetModifers（）

在键盘响应事件中当键盘按下时返回GLUT_ACTIVE_SHIFT,GLUT_ACTIVE_CTRL,或GLUT_ACTIVE_ALT值

例，if（（glutGetModifers（）==GLUT_ACTIVE_CTRL）&&（（key==‘c’）||（key==‘C’）））exit（0）;

4、鼠标按钮响应相关函数

⏹voidglutMouseFunc（void（*f）（intbutton,intstate,intx,inty））

☐Mousecallbackfunction。

在主程序中调用。

☐button:

⏹GLUT_LEFT_BUTTON,GLUT_MIDDLE_BUTTON,GLUT_RIGHT_BUTTON

☐state:

⏹GLUT_UP,GLUT_DOWN

☐x,y:

返回鼠标在窗口的位置（原点在左上角）。

例如，

主程序注册:

glutMouseFunc（mymouse）;

voidmymouse（intx,inty,intbutton,intstate）

{

if（state==GLUT_DOWN&&button==GLUT_LEFT_BUTTON）

exit（）;//按下左键退出

}

5、注册鼠标移动响应函数

voidglutMotionFunc（void（*f）（intx,inty））

该函数在主程序中调用。

（x,y）鼠标的位置，原点在左上角

⏹moveevent:

鼠标按钮按下时的鼠标移动

☐glutMotionFunc（mymousemotion）;

mymousemotion（intx,inty）

{

···//鼠标移动时触发的事件代码

}

⏹passivemoveevent:

鼠标按钮松开时的鼠标移动

☐glutPassveMotionFunc（mymousepmotion）;

⏹entryevent:

鼠标进入或离开窗口时的事件

☐glutEntryFunc（mymouseentry）;

⏹voidglutEntryFunc（void（*f）（intstate））

⏹x,y-鼠标的位置，原点在左上角

⏹state:

GLUT_ENTEREDorGLUT_LEFT

例，鼠标绘制折线代码

⏹鼠标按下时开始画折线，鼠标按钮松开时结束。

glutMotionFunc（mymotion）；

voidmymotion（intx,inty）

{。

。

。

if（first_time_called）

glBegin（GL_LINE_STRIP）;

glVertex2f（sx*（GLfloat）x,sy*（GLfloat）（h-y））;

。

。

。

}

⏹注意：

鼠标按钮松开时产生glEnd（）

六、实验演示录像

1．win32_lab3_interactive.exe