opengl 知识点1

xiaoxiao2021-02-28  15

1>:glFlush: 就是强制刷新,要知道OPENGL是使用一条渲染管线线性处理命令的,一般情况下,我们提交给OPENGL的指令并不是马上送到驱动程序里执行的,而是放到一个缓冲区里面,等这个缓冲区满了再一次过发到驱动程序里执行;很多时候只有几条指令是填充不满那个缓冲区的,这就是说这些指令根本没有被发送到驱动里,所以我们要调用glFlush来强制把这些指令送到驱动里进行处理。 2>:glPushMatrix、glPopMatrix: 操作其实就相当于栈里的入栈和出栈。 例如你当前的坐标系原点在你电脑屏幕的左上方。现在你调用glPushMatrix,然后再调用一堆平移、旋转代码等等,然后再画图。那些平移和旋转都是基于坐上角为原点进行变化的。而且都会改变坐标的位置,经过了这些变化后,你的坐标肯定不再左上角了。   那如果想恢复怎么办呢?这时就调用glPopMatrix从栈里取出一个“状态”了,这个状态就是你调用glPushMatrix之前的那个状态。就如很多opengl的书上所讲:调用glPushMatrix其实就是把当前状态做一个副本放入堆栈之中。 当你做了一些移动或旋转等变换后,使用glPushMatrix(); OpenGL 会把这个变换后的位置和角度保存起来。 然后你再随便做第二次移动或旋转变换,再用glPopMatrix(); OpenGL 就把刚刚保存的那个位置和角度恢复。 比如: glLoadIdentity(); glTranslatef(1,0,0);//向右移动(1,0,0) glPushMatrix();//保存当前位置 glTranslatef(0,1,0);//现在是(1,1,0)了 glPopMatrix();//这样,现在又回到(1,0,0)了 3>:以面向对象的Win32框架 为了使用这个框架,你必须熟记以下四个函数,我们用它来完成OpenGL的逻辑: * bool Initialize();  * 执行所有的初始化工作,如果成功函数返回true  *  * void Deinitialize();  * 执行所有的卸载工作  *  * void Update(DWORD milliseconds);  * 执行所有的更新操作,传入的参数为两次操作经过的时间,以毫秒为单位 *  * void Draw();  * 执行所有的绘制操作 4>: 我们在这行文本中输入头文件所在的文件夹,在这里为“C:\Documents and Settings\zw\My Documents\Nehe SDK\sdk\include”,在你的电脑上需要设置你的头文件的位置 C:\Documents and Settings\zw\My Documents\Nehe SDK\sdk\lib 5>:NeHe SDK是把Nehe的教程中所介绍的所有功能,以面向对象的形式,提供给编程人员快速开发的一套编程接口。在下面的教程中,我将按NeHe SDK源码的功能分类,一步一步把这套api介绍给大家。 程序结构: 这个框架程序可以分为以下四个部分: 根据用户设置配置OpenGL的窗口 创建OpenGL运行的窗口,并返回窗口的句柄 程序循环 退出程序 好下面我们从基本的程序显示设置和框架开始介绍,为了使用NeHe SDK,我们一般包含下面两个头文件(opengl.h,splash.h)。通常为了链接方便,我们可以把需要的链接库添加到程序中,如:#pragma comment( lib, "NeheSDK.lib" ) ,这句话告诉我们,在链接时使用Nehe SDK的链接库。由于Nehe SDK所有的函数都在名字空间Nehe中,为了方便起见在不引起冲突的情况下,我们使用这个名字空间。 HGLRC           hRC=NULL; // 窗口着色描述表句柄 HDC             hDC=NULL; // OpenGL渲染描述表句柄 HWND            hWnd=NULL; // 保存我们的窗口句柄 HINSTANCE       hInstance; // 保存程序的实例 第一行设置的变量是Rendering Context(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Device Context(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(Graphics Device Interface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)。 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projection matrix(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 modelview matrix(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(); //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。 glShadeModel(GL_SMOOTH); // 启用阴影平滑 当您调用glLoadIdentity()之后,您实际上将当前点移到了屏幕中心,X坐标轴从左至右,Y坐标轴从下至上,Z坐标轴从里至外。OpenGL屏幕中心的坐标值是X和Y轴上的0.0f点。中心左面的坐标值是负值,右面是正值。移向屏幕顶端是正值,移向屏幕底端是负值。移入屏幕深处是负值,移出屏幕则是正值。 glTranslatef(x, y, z)沿着 X, Y 和 Z 轴移动。根据前面的次序,下面的代码沿着X轴左移1.5个单位,Y轴不动(0.0f),最后移入屏幕6.0f个单位。注意在glTranslatef(x, y, z)中当您移动的时候,您并不是相对屏幕中心移动,而是相对与当前所在的屏幕位置。 glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f); // 左移 1.5 单位,并移入屏幕 6.0 //绘制三角形  并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景-创建三角形。glBegin(GL_TRIANGLES)的意思是开始绘制三角形,glEnd() 告诉OpenGL三角形已经创建好了。通常您会需要画3个顶点,可以使用GL_TRIANGLES。在绝大多数的显卡上,绘制三角形是相当快速的。如果要画四个顶点,使用GL_QUADS的话会更方便。但据我所知,绝大多数的显卡都使用三角形来为对象着色。最后,如果您想要画更多的顶点时,可以使用GL_POLYGON。 本节的简单示例中,我们只画一个三角形。如果要画第二个三角形的话,可以在这三点之后,再加三行代码(3点)。所有六点代码都应包含在glBegin(GL_TRIANGLES) 和 glEnd()之间。在他们之间再不会有多余的点出现,也就是说,(GL_TRIANGLES) 和 glEnd()之间的点都是以三点为一个集合的。这同样适用于四边形。如果您知道实在绘制四边形的话,您必须在第一个四点之后,再加上四点为一个集合的点组。另一方面,多边形可以由任意个顶点,(GL_POLYGON)不在乎glBegin(GL_TRIANGLES) 和 glEnd()之间有多少行代码。 glBegin之后的第一行设置了多边形的第一个顶点,glVertex 的第一个参数是X坐标,然后依次是Y坐标和Z坐标。第一个点是上顶点,然后是左下顶点和右下顶点。glEnd()告诉OpenGL没有其他点了。这样将显示一个填充的三角形。 glBegin(GL_TRIANGLES); // 绘制三角形 glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f); // 上顶点 glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f); // 左下 glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f); // 右下 glEnd(); // 三角形绘制结束 在屏幕的左半部分画完三角形后,我们要移到右半部分来画正方形。为此要再次使用glTranslate。这次右移,所以X坐标值为正值。因为前面左移了1.5个单位,这次要先向右移回屏幕中心(1.5个单位),再向右移动1.5个单位。总共要向右移3.0个单位。 glTranslatef(3.0f,0.0f,0.0f); // 右移3单位 现在使用GL_QUADS绘制正方形。与绘制三角形的代码相类似,画四边形也很简单。唯一的区别是用GL_QUADS来替换了GL_TRIANGLES。并增加了一个点。我们使用顺时针次序来画正方形-左上-右上-右下-左下。采用顺时针绘制的是对象的后表面。这就是说我们所看见的是正方形的背面。逆时针画出来的正方形才是正面朝着我们的。 glBegin(GL_QUADS); //  绘制正方形 glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f); // 左上 glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f); // 右上 glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f); // 左下 glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f); // 右下 glEnd(); // 正方形绘制结束 两种着色模式,在左图中,三角形用的是光滑着色,四边形用的是平面着色。 这一课我将教您给三角形和四边形添加2种不同类型的着色方法。使用Flat coloring(单调着色)给四边形涂上固定的一种颜色。使用Smooth coloring(平滑着色)将三角形的三个顶点的不同颜色混合在一起,创建漂亮的色彩混合。 //=================================================================== OpenGL函数库相关的API有核心库(gl)、实用库(glu)、辅助库(aux)、实用工具库(glut)、窗口库(glx、agl、 wgl)和扩展函数库等。从图1可以看出,gl是核心,glu是对gl的部分封装。glx、agl、wgl 是针对不同窗口系统的函数。glut是为跨平台的OpenGL程序的工具包,比aux功能强大。扩展函数库是硬件厂商为实现硬件更新利用OpenGL的扩 展机制开发的函数。 下面逐一对这些库进行详细介绍。 1.  OpenGL核心库 核心库包含有115个函数,函数名的前缀为gl。 这部分函数用于常规的、核心的图形处理。此函数由gl.dll来负责解释执行。由于许多函数可以接收不同数以下几类。据类型的参数,因此派生出来的函数原形多达300多个。核心库中的函数主要可以分为以下几类函数。 绘制基本几何图元的函数。如绘制图元的函数glBegain()、glEnd()、glNormal*()、glVertex*()。 矩阵操作、几何变换和投影变换的函数。如矩阵入栈函数glPushMatrix()、矩阵出栈 函数glPopMatrix()、装载矩阵函数glLoadMatrix()、矩阵相乘函数glMultMatrix(),当前矩阵函数 glMatrixMode()和矩阵标准化函数glLoadIdentity(),几何变换函数glTranslate*()、glRotate*()和 glScale*(),投影变换函数glOrtho()、glFrustum()和视口变换函数glViewport()等等。 颜色、光照和材质的函数。如设置颜色模式函数glColor*()、glIndex*(),设置光照效果的函数glLight*() 、glLightModel*()和设置材质效果函数glMaterial()等等。 显示列表函数、主要有创建、结束、生成、删除和调用显示列表的函数glNewList()、 glEndList()、glGenLists()、glCallList()和glDeleteLists()。 纹理映射函数,主要有一维纹理函数glTexImage1D()、二维纹理函数glTexImage2D()、 设置纹理参数、纹理环境和纹理坐标的函数glTexParameter*()、glTexEnv*()和glTetCoord*()等。 特殊效果函数。融合函数glBlendFunc()、反走样函数glHint()和雾化效果glFog*()。 光栅化、象素操作函数。如象素位置glRasterPos*()、线型宽度glLineWidth()、多边形绘制模式glPolygonMode(),读取象素glReadPixel()、复制象素glCopyPixel()等。 选择与反馈函数。主要有渲染模式glRenderMode()、选择缓冲区glSelectBuffer()和反馈缓冲区glFeedbackBuffer()等。 曲线与曲面的绘制函数。生成曲线或曲面的函数glMap*()、glMapGrid*(),求值器的函数glEvalCoord*() glEvalMesh*()。 状态设置与查询函数。主要有glGet*()、glEnable()、glGetError()等。 2.  OpenGL实用库The OpenGL Utility Library (GLU) 包含有43个函数,函数名的前缀为glu。 OpenGL提供了强大的但是为数不多的绘图命令,所有较复杂的绘图都必须从点。线、面开始。Glu 为了减轻繁重的编程工作,封装了OpenGL函数,Glu函数通过调用核心库的函数,为开发者提供相对简单的用法,实现一些较为复杂的操作。此函数由 glu.dll来负责解释执行。OpenGL中的核心库和实用库可以在所有的OpenGL平台上运行。主要包括了以下几种。 辅助纹理贴图函数,有gluScaleImage() 、gluBuild1Dmipmaps()、gluBuild2Dmipmaps()。 坐标转换和投影变换函数,定义投影方式函数gluPerspective()、gluOrtho2D() 、gluLookAt(),拾取投影视景体函数gluPickMatrix(),投影矩阵计算gluProject()和 gluUnProject()等等。 多边形镶嵌工具,有gluNewTess()、 gluDeleteTess()、gluTessCallback()、gluBeginPolygon() gluTessVertex()、gluNextContour()、gluEndPolygon()等等。 二次曲面绘制工具,主要有绘制球面、锥面、柱面、圆环面gluNewQuadric()、gluSphere()、gluCylinder()、gluDisk()、gluPartialDisk()、gluDeleteQuadric()等等。 非均匀有理B样条绘制工具,主要用来定义和绘制Nurbs曲线和曲面,包括gluNewNurbsRenderer()、 gluNurbsCurve()、gluBeginSurface()、gluEndSurface()、gluBeginCurve()、 gluNurbsProperty()等函数。 错误反馈工具,获取出错信息的字符串gluErrorString(). 3.  OpenGL辅助库 包含有31个函数,函数名前缀为aux。 这部分函数提供窗口管理、输入输出处理以及绘制一些简单三维物体。此函数由glaux.dll来负责解释执行。创建aux库是为了学习和编写 OpenGL程序,它更像是一个用于测试创意的预备基础接管。Aux库在windows实现有很多错误,因此很容易导致频繁的崩溃。在跨平台的编程实例和 演示中,aux很大程度上已经被glut库取代。OpenGL中的辅助库不能在所有的OpenGL平台上运行。 辅助库函数主要包括以下几类。 窗口初始化和退出函数,auxInitDisplayMode()和auxInitPosition()。 窗口处理和时间输入函数,auxReshapeFunc()、auxKeyFunc()和auxMouseFunc()。 颜色索引装入函数,auxSetOneColor()。 三维物体绘制函数。包括了两种形式网状体和实心体,如绘制立方体auxWireCube()和 auxSolidCube()。这里以网状体为例,长方体auxWireBox()、环形圆纹面auxWireTorus()、圆柱 auxWireCylinder()、二十面体auxWireIcosahedron()、八面体auxWireOctahedron()、四面体 auxWireTetrahedron()、十二面体auxWireDodecahedron()、圆锥体auxWireCone()和茶壶 auxWireTeapot()。 背景过程管理函数auxIdleFunc()。 程序运行函数auxMainLoop()。 4.  OpenGL工具库 OpenGL Utility Toolkit 包含大约30多个函数,函数名前缀为glut。 glut是不依赖于窗口平台的OpenGL工具包,由Mark KLilgrad在SGI编写(现在在Nvidia),目的是隐藏不同窗口平台API的复杂度。 函数以glut开头,它们作为aux库功能更强的替代品,提供更为复杂的绘制功能,此函数由glut.dll来负责解释执行。由于glut中的窗口管理函 数是不依赖于运行环境的,因此OpenGL中的工具库可以在X-Window, Windows NT, OS/2等系统下运行,特别适合于开发不需要复杂界面的OpenGL示例程序。对于有经验的程序员来说,一般先用glut理顺3D图形代码,然后再集成为 完整的应用程序。 这部分函数主要包括 窗口操作函数,窗口初始化、窗口大小、窗口位置等函数glutInit() glutInitDisplayMode() glutInitWindowSize() glutInitWindowPosition()等。 回调函数。响应刷新消息、键盘消息、鼠标消息、定时器函数等,GlutDisplayFunc() glutPostRedisplay() glutReshapeFunc() glutTimerFunc() glutKeyboardFunc() glutMouseFunc()。 创建复杂的三维物体。这些和aux库的函数功能相同。创建网状体和实心体。如glutSolidSphere()、glutWireSphere()等。在此不再叙述。 菜单函数。创建添加菜单的函数GlutCreateMenu()、glutSetMenu()、glutAddMenuEntry()、glutAddSubMenu() 和glutAttachMenu()。 程序运行函数,glutMainLoop()。 OpenGL的坐标系 OpenGL的坐标系可以分为世界坐标系和局部坐标系两种。世界坐标系是以屏幕中心为原点 0, 0, 0 , 右边是 x 轴正方向,上面是 y 轴正方向,垂直于屏幕指向屏幕外的方向为 z 轴正方向,它的长度单位要适 合对显示物体的描述。世界坐标系是固定不变的,因此也称为全局固定坐标系。局部坐标系是绘制物体时 的坐标系,它以物体的中心为坐标原点,物体的旋转或平移等操作都是围绕局部坐标系进行的。当物体模 型进行旋转或平移等操作时,局部坐标系也执行相应的旋转或平移操作。因此,局部坐标系又称为物体坐 标系。 解释一下glPushMatrix();glPopMatrix();和glMatrixMode(GL_PROJECTION);    glLoadIdentity();有什么不同,glPushMatrix()把当前矩阵压入堆中,那么当前用来操作的矩阵又是什么呢 glLoadIdentity();   ---将当前矩阵赋值为单位矩阵。 glLoadMatrix(const TYPE *m);   ---将矩阵m赋值给当前矩阵,m中包含矩阵的16个值,列优先组成4*4矩阵。 glMultiMatrix(const TYPE *m);   ---将m乘于当前矩阵。    2.在进行造型和视图变换之前,必须调用:   glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 在发出投影变换命令之前,需要调用:   glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();      glPushMatrix();glPopMatrix();以及glMatrixMode的用法 记住一句话,所有对矩阵进行的操作都是对栈顶矩阵进行的,压进去的矩阵是哪个矩阵,当前矩阵就是哪个矩阵,弹出来的是哪个矩阵,当前矩阵就为哪个矩阵。 记住:一个矩阵对应一个局部坐标系。 如图:全局坐标系中有一个局部坐标系,这个坐标系的状态对应着一种矩阵。假如当前矩阵为该矩阵,则该矩阵为矩阵栈中的栈顶元素。假如此时又进行了一系列glTranslate(),glRotatef()等操作,都是对当前矩阵也就是栈顶矩阵进行了修改。若此时调用glPushMatrix()函数,则将该矩阵压入栈中第二层的位置,当然此时栈顶位置的矩阵也与此矩阵相同。 当进行完一系列变换之后,栈顶矩阵为该矩阵。若此时调用glPopMatrix()函数,则恢复当前矩阵为该坐标系的状态。以前所进行的有关修改都被忽略了。
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