轻轻松松做OpenGL拾取.doc

轻轻松松做OpenGL拾取概述在科学和工程的3维可视化应用当中，用户在屏幕上点击就可以让应用程序知道用户点击的是什么对象。我们将这一过程，称之为拾取。想象一下，这一过程在软件中由自己编程来实现，将如何进行的。你得为此做各种变换，并找出各个对象最终在屏幕上的位置，然后判断究竟哪一下与鼠标最近。当然这样做是可行的，但没有人会真正去做这个事，因为过程实在是太繁琐了。幸运的是，OpenGL让硬件提供了对拾取的支持。基本思路如下：1. 让硬件处于拾取（或“选择”）模式；2. 让硬件在拾取模式下，重新绘制场景，只不过不加入颜色；3. 绘制场景时，为需要做拾取的对象命名；4. 根据鼠标位置加上一定的误差范围，硬件返回选择的结果；5. 让硬件重新回到绘图（“渲染”）模式。设置首先是进行设置，从一组#define和变量声明开始。PICK_TOL来定义拾取误差（按像素计），PICK_BUFFER_SIZE是拾取对象命名数组PickBuffer的大小。RenderMode记录绘图的模式。/* picking tolerance in pixels: */#define PICK_TOL 10./* how big to make the pick buffer: */#define PICK_BUFFER_SIZE 256unsigned int PickBufferPICK_BUFFER_SIZE; /* picking buffer */int RenderMode; /* GL_RENDER or GL_SELECT */InitGraphics()在这个函数中，告诉硬件使用哪个数组作拾取名字数组，这个数组多大。它必须在创建窗口后完成。/* open the window and set its title: */glutInitWindowSize( INIT_WINDOW_SIZE, INIT_WINDOW_SIZE );glutInitWindowPosition( WIN_LEFT, WIN_BOTTOM );GrWindow = glutCreateWindow( WINDOWTITLE );glutSetWindowTitle( WINDOWTITLE );. . ./* setup the picking buffer: */glSelectBuffer( PICK_BUFFER_SIZE, PickBuffer );拾取对象命名为需要做拾取的对象进行命名，名字实际上是32位无符号整数。glLoadName( 0 );glutWireSphere( 1.0, 15, 15 );glLoadName( 1 );glutWireCube( 1.5 );glLoadName( 2 );glutWireCone( 1.0, 1.5, 20, 20 );glLoadName( 3 );glutWireTorus( 0.5, 0.75, 20, 20 );有一点，需要注意，函数glLoadName()不可置于glBegin()与glEnd()之间。下面的代码就是犯了这种错误：glBegin( GL_TRIANGLES );for( i = 0; i NTRIS; i+ )glLoadName( i );glVertex3f( Trisi.x0, Trisi,y0, Trisi.z0 );glVertex3f( Trisi.x1, Trisi,y1, Trisi.z1 );glVertex3f( Trisi.x2, Trisi,y2, Trisi.z2 );glEnd();应改作:for( i = 0; i NTRIS; i+ )glLoadName( i );glBegin( GL_TRIANGLES );glVertex3f( Trisi.x0, Trisi,y0, Trisi.z0 );glVertex3f( Trisi.x1, Trisi,y1, Trisi.z1 );glVertex3f( Trisi.x2, Trisi,y2, Trisi.z2 );glEnd();拾取名字的构成可以不是线性的，可形成层次结构的多重名字。因为拾取名字实际上是存放在栈中，多重名字结构可用如下形式生成：glLoadName( JAGUAR );glPushName( BODY );glCallList( JagBodyList );glPopName();glPushName( FRONT_LEFT_TIRE );glPushMatrix();glTranslatef( ?, ?, ? );glCallList( TireList );glPopMatrix();glPopName();glPushName( FRONT_RIGHT_TIRE );glPushMatrix();glTranslatef( ?, ?, ? );glCallList( TireList );glPopMatrix();glPopName();glLoadName( YUGO );glPushName( BODY );glCallList( YugoBodyList );拾取上面的对象将会返回两个名字，告诉你拾取了哪辆车，以及该辆车的哪个部件。如果要对象End()()e()()进行绘图，需要将绘图模式从拾取模式转成渲染模式。因此在，函数Reset()中：RenderMode = GL_RENDER;一量鼠标按钮触发了拾取，则进行如下一系列动作：1. 设置拾取模式（GL_SELECT）；2. 调用Display()函数进行重绘；3. 设置回渲染模式（GL_RENDER）；4. 检视拾取名字数组。MouseButton该函数执行前述的过程。if( ( ActiveButton & LEFT ) & ( status = GLUT_DOWN ) )RenderMode = GL_SELECT;glRenderMode( GL_SELECT );Display();RenderMode = GL_RENDER;Nhits = glRenderMode( GL_RENDER );#ifdef BUG_KLUDGE/针对TNT2图形卡的拾取bug，需拾取两次if( Nhits = 0 )RenderMode = GL_SELECT;glRenderMode( GL_SELECT );Display();RenderMode = GL_RENDER;Nhits = glRenderMode( GL_RENDER );#endifif( Debug )fprintf( stderr, # pick hits = %dn, Nhits );for( i = 0, index = 0; i Nhits; i+ )nitems = PickBufferindex+;zmin = PickBufferindex+;zmax = PickBufferindex+;if( Debug )fprintf( stderr,Hit # %2d: found %2d items on the name stackn,i, nitems );fprintf( stderr, tZmin = 0x%0x, Zmax = 0x%0xn,zmin, zmax );for( j = 0; j nitems; j+ )item = PickBufferindex+;if( Debug )fprintf( stderr, t%2d: %6dn, j, item );ActiveButton &= LEFT;glutSetWindow( GrWindow );glutPostRedisplay();if( Nhits = 0 )/* didnt pick anything */* use the left mouse for rotation or scaling: */. . .拾取发生生，拾取数组有什么变化？拾取数组以下图形式组织：zmin和zmax为internal无符号整数，表示哪个对象最近。zmin或zmax的较小值对应的对象要近于较大值对应的对象。Display()在Display()函数中，需要根据拾取和渲染的需要来要调整：int viewport4; /* place to retrieve the viewport numbers */ dx = glutGet( GLUT_WINDOW_WIDTH );dy = glutGet( GLUT_WINDOW_HEIGHT ); glMatrixMode( GL_PROJECTION );glLoadIdentity();if( RenderMode = GL_SELECT )viewport0 = xl;viewport1 = yb;viewport2 = d;viewport3 = d;gluPickMatrix( (double)Xmouse, (double)(dy - Ymouse),PICK_TOL, PICK_TOL, viewport ); /* init the picking buffer: */if( RenderMode = GL_SELECT )glInitNames();glPushName( 0xffffffff ); /* a strange value */* draw the objects: */* possibly draw the axes: */if( AxesOnOff = ON & RenderMode = GL_RENDER )glCallList( AxesList );/* swap the double-buffered framebuffers: */if( RenderMode = GL_RENDER )glutSwapBuffers();这一段唯一需要额外注意的地方是蓝色字体的部分。它检视拾取的视区大小和位置，拾取误差，调整投影矩阵使拾取盒所在区域占据整个窗口（原文如此，费解）。硬件接下来判断是否有对象穿过拾取盒空间（利用clip算法），如果有则拾取成功。注意：gluPickMatrix()一行在程序中所有变换之前，这是因为我们希望它所定义的变换在所有变换完成之后进行。拾取技巧1. 不要将拾取时间浪费在你不会做拾取的对象上，例如if( AxesOnOff = ON & RenderMode = GL_RENDER )glCallList( AxesList );因为轴不会用于拾取，就不必要在拾取模式下绘制。2. 不要对光栅化字符作拾取，不会起作用的。因此在绘制场景时，建议这样写：if( RenderMode = GL_RENDER )glDisable( GL_DEPTH_TEST );glMatrixMode( GL_PROJECTION );glLoadIdentity();gluOrtho2D( 0., 100., 0., 100. );glMatrixMode( GL_MODELVIEW );glLoadIdentity();glColor3f( 1., 1., 1. );sprintf( str, Nhots = %d, Nhits );DoRasterString( 1., 1., 0., str );3. 你在拾取模式