OpenGL图形软件包 (2).ppt

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1、OpenGL简介 OpenGL坐标系的设置,一、OpenGL是什么开放图形库OpenGL（Open Graphics Library）是图形硬件的一个软件接口，它实现了各种二维和三维的高级图形处理技术，是实现逼真的三维效果与建立交互式三维景观的强大工具。OpenGL独立于硬件系统和操作系统，可以在各种类型的计算机、各种操作系统上使用，还可以在网络环境下以客户-服务器模式工作，具有很高的可移植性。OpenGL中的图形函数定义为独立于任何程序设计语言的一组规范，在各种编程语言中，如C+、FORTRAN、JAVA等都可以调用OpenGL的库函数。,OpenGL是什么OpenGL是一套应用程序编程接口

2、(Application Programming Interface，API)，借助于OpenGL编程可实现对图形硬件的访问。OpenGL有两个重要的优点：1、OpenGL非常接近底层硬件，使用OpenGL编写的程序具有较高的运行效率；2、OpenGL易于掌握和使用。,【注】API：在计算机图形学的诸多应用领域，如交互游戏、交互网站、CAD软件包设计中，应用软件各项功能的实现依赖硬件和底层软件。为避免应用程序所共有的标准功能代码重复编写，也为了程序员在编写代码时不必关心图形硬件的细节，同时提高应用程序的可移植性，API应运而生。API通过一套精心定义的接口函数，实现图形软件与系统的交互。,Op

3、enGL API：OpenGL为多种图形硬件所支持，它包含200多个可用于构建应用程序的函数。几乎所有的计算机和操作系统中都有OpenGL的相应实现，使用OpenGL编写的程序可被移植到任何支持该接口的计算机。一个典型的OpenGL应用程序可运行在具有任意实现方式的平台中。此外，OpenGL具有高度的稳定性。,总结OpenGL的优势主要体现在下面三方面：1.与C语言紧密结合OpenGL命令最初就是用C语言函数来描述的，对于学过C语言的人而言，OpenGL容易理解和掌握的。2.强大的可移植性与DirectX相比较，OpenGL有更强的可移植性。DirectX基于Windows系统，游戏开发还必须

4、基于XBOX游戏机。OpenGL不依赖操作系统，真正做到与硬件无关，与平台无关。3.高性能的图形渲染OpenGL是一个工业标准，各显卡厂家无一不对OpenGL提供强力支持，使得OpenGL得以广泛用于各行业图形软件的开发。,OpenGL的主要功能1、模型绘制：OpenGL能够绘制点、线和多边形，并利用这些基本图元，几乎可以构造出所有的三维模型。OpenGL还提供球、多面体、茶壶等复杂形体，以及Bezier、NURBS曲线曲面的绘制函数。2、模型观察：OpenGL提供完备的几何变换函数，使用户可以选择三维模型的观察方式。3、颜色模式：OpenGL提供两种颜色模式RGBA模式和颜色索引模式；三维模

5、型着色有平面着色模式和光滑着色模式。,OpenGL的主要功能4、光照应用：OpenGL依据光线追踪理论，提供多种光源模拟函数，以及模型表面反射特征，即模拟材质属性的函数，能够实现三维场景的光照模拟。5、图形效果增强：OpenGL提供了一系列增强三维景观图形效果的函数，包括反走样、混合和雾化。6、位图和图像处理：OpenGL提供了一系列针对位图和图像进行操作的函数。位图和图像的数据均采用像素矩阵来表示。,OpenGL的主要功能7、纹理映射：OpenGL提供了一系列纹理映射函数，可以方便的把真实图像贴到景物的多边形上，从而绘制逼真的三维景观。8、实时动画：OpenGL采用双缓存技术实现动画效果。9

6、、交互技术：OpenGL提供了方便的三维图形人机交互接口，用户通过输入设备可选择和修改三维景观中物体的方位、观察角度等。,三、构建OpenGL运行环境将 OpenGL文件dll文件夹内的所有dll文件复制至系统的system32文件夹。如C盘为系统盘的Windows XP系统，system32文件夹路径为“C:WINDOWSsystem32”。将 OpenGL文件lib文件夹内的所有文件拷贝到VCLib文件夹内，如E:SOFTWAREMicrosoft Visual StudioVC98Lib将 OpenGL文件include文件夹内的gl拷贝到VCinclude文件夹内，例如E:SOFTWA

7、REMicrosoft Visual StudioVC98Include,四.Visual C+中新建工程的步骤和为运行OpenGL需作的设置1、新建工程的步骤 1）菜单“文件”“新建”弹出新建对话框 2）选择“Win32 Console Application”，选择存放工程的目录，为工程文件起一个名字。（如下图）,3）点击“完成”按钮。,4）点菜单“文件”“新建”弹出新建对话框，按下图设置后，点确定。,#pragma comment(lib,opengl32.lib);#pragma comment(lib,glu.lib);#pragma comment(lib,glut.lib);,或

8、者在源文件头文件包含之后加上以下三段语句：,五.OpenGL的基本语法 1、相关库OpenGL核心库，包含115个最基本的函数，这些函数以gl为前缀，如：glColor3f(1.0,1.0,1.0);/用于设定绘图的颜色 核心库函数用于常规的、核心的图形处理，如建立各种几何模型，产生光照效果，进行反走样及投影变换。,五.OpenGL的基本语法 1、相关库OpenGL实用程序库，包含43个函数，这些函数以glu为前缀，如：gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);/设置投影参数 实用程序库的函数用于实现较复杂的操作，如纹理映射、坐标变换、网格化、曲线曲面以及二次函数物体（圆

9、柱、球）的绘制。,五.OpenGL的基本语法 1、相关库OpenGL实用程序工具包，包含30多个函数，以glut为前缀，如：glutInitWindowPosition(100,120);/设置窗口的位置 实用程序工具包主要提供基于窗口的工具，如窗口系统的初始化、多窗口管理、菜单管理等。GLUT库中的窗口管理函数不依赖运行环境，因此GLUT可以在所有的OpenGL平台上运行。,五.OpenGL的基本语法 2、命名规则OpenGL函数都遵循一个命名约定，通过这个约定可以了解函数源于哪个库，需要参数的个数以及参数的类型。命名规则：如：glColor3f(1.0,1.0,1.0);gl 表示该函数来

10、自核心库gl.h；Color 函数的根命令，表示该函数用于颜色设定；3f 表示该函数有3个浮点类型的参数；,五.OpenGL的基本语法 2、命名规则有些函数使用一个或多个符号常量，各常量之间以符号“|”分隔。OpenGL符号常量均以库前缀的大写形式开头，各个组成词间用下划线分开。如：glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);GLUT_SINGLE：单缓冲区GLUT_RGB：颜色模式为RGB,五.OpenGL的基本语法 3、数据类型OpenGL定义有自己的数据类型，这些数据类型可以映射为常规的C语言的数据类型,六.OpenGL基本程序剖析（初始化firs

11、tgl.cpp)程序的结构：头文件包含图形窗口初始化init()绘图显示函数display()显示窗口设置函数reshape()主函数main(),利用OpenGL绘图，需要引入OpenGL核心库以及其他需要使用的库的头文件。由于OpenGL没有包含窗口系统，因此还需要引入窗口系统，在windows操作系统下，应包含windows.h文件。#include windows.h#include/本例使用glut库函数实现窗口管理,六.OpenGL基本程序剖析 first.cpp头文件包含,如果使用gl或glu库函数实现窗口管理，则包含语句应写为：#include#include,六.OpenGL

12、基本程序剖析 first.cpp头文件包含,初始化函数init()剖析：void init(void)glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);/设置清除颜色 glShadeModel(GL_FLAT);/设置着色模型，可选择的参数为：GL_FLAT：单色着色GL_SMOOTH：平滑着色,六.OpenGL基本程序剖析 first.cpp图形窗口初始化init(),void display(void)glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);/清除颜色缓冲区，其效果为将整个窗口清除为当前清除颜色glBegin(GL_LINE_STRIP);/设置绘制连续直线 g

13、lColor3f(1.0,0.0,0.0);/设置绘制颜色，即前景色，颜色参数是比例值，值域0,1 glVertex3f(0.25,0.25,0.0);/点坐标 glVertex3f(0.75,0.75,0.0);glVertex3f(0.75,0.25,0.0);glVertex3f(0.25,0.25,0.0);glEnd();glFlush();/强制之前所发出的OpenGL命令开始执行，并保证它们能够在有限的时间内完成。,六.OpenGL基本程序剖析 first.cpp绘图显示函数display(),【注】OpenGL常用的混合色,void reshape(int w,int h)gl

14、MatrixMode(GL_PROJECTION);/指定投影矩阵为当前矩阵glLoadIdentity();/该函数重置当前指定的矩阵为单位矩阵 gluOrtho2D(0.0,1.0,0.0,1.0);/该函数把原点（0，0）放在最左下角的位置，并设置单位长度。,六.OpenGL基本程序剖析 first.cpp显示窗口设置函数reshape(),/*窗口管理*/glutInit(/调用图形窗口初始化函数,六.OpenGL基本程序剖析 first.cpp主函数void main(int argc,char*argv),/*回调函数*/glutReshapeFunc(reshape);/注册重画

15、回调函数 glutDisplayFunc(display);/注册显示回调函数 glutMainLoop();/进入GLUT事件处理循环，让所有与“事件”有关的函数调用都无限循环。,六.OpenGL基本程序剖析 first.cpp主函数void main(int argc,char*argv),七、关于坐标系统定义函数的说明：OpenGL在绘制最终图形时所使用的坐标系统，决定了图像将如何映射到屏幕上。,glOrtho()该函数创建了一个正交平行的三维视景体，与之相适应的映射函数中的点坐标应该是三维的。,glOrtho()函数用途：设置或修改修剪空间的范围句法：void glOrtho(GLdo

16、uble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top,GLdouble near,GLdouble far);说明：这个函数描述了一个平行修剪空间。这种投影意味着离观察者较远的对象看上去不会变小（与透视投影相反）。在3D笛卡尔坐标中想象这个修剪空间，左边和右边是最小和最大的X值，上边和下边是最小和最大的Y值，近处和远处是最小和最大的Z值。,七、关于坐标系统定义函数的说明：,以glOrtho()函数定义坐标系统的代码 glOrtho(0.0,1.0,0.0,1.0,-1.0,1.0);/视景体坐标系大小按比例确定 glBegin(GL_POL

17、OYGON);glVertex3f(0.25,0.25,0.0);glVertex3f(0.75,0.25,0.0);glVertex3f(0.75,0.75,0.0);/以比例方式确定视景体中点的位置 glEnd();glFlush();,七、关于坐标系统定义函数的说明：,以glOrtho()函数定义坐标系统的代码glOrtho(0.0,(GLdouble)w,0.0,(GLdouble)h,-1.0,1.0);/以窗口实际大小定义视景体的坐标系glBegin(GL_POLOYGON);glVertex3f(100.0,100.0,0.0);glVertex3f(500.0,500.0,0.

18、0);glVertex3f(500.0,100.0,0.0);/以坐标值确定点在视景体中的位置glEnd();glFlush();,七、关于坐标系统定义函数的说明：,如果绘制的图空间本身就是二维的，可以使用gluOrtho2D函数。句法：void gluOrtho2D（左下角x坐标，右上角x坐标，左下角y坐标，右上角y坐标）;描述：用这个函数描述的平行空间，near和far默认为-1和1，坐标系原点的Z坐标为0.0，所以图像相当与映射到Z=0的坐标面上。,七、关于坐标系统定义函数的说明：,【注意】以（0.0，1.0，0.0，1.0，-1.0，1.0）来定义窗口坐标的大小容易产生浮点数的溢出。如在glVertex3f()函数中将坐标值设置为0.13等数值，会造成计算出的坐标值超过float的范围。,七、关于坐标系统定义函数的说明：,