在windows 95 nt 下用opengl 编程.docx

在windows 95 nt 下 用opengl 编 程 科 学 计 算 可 视 化， 计 算 机 动 画 和 虚 拟 现 实 是 现 在 计 算 机 图 形学 的 三 个 热 点。 而 这 三 个 热 点 的 核 心 都 是 三 维 真 实 感 图 形 的绘 制。 由 于opengl（open graphics library） 具 有 跨 平 台 性、 简 便、 高 效、功 能 完 善， 目 前 已 经 成 为 了 三 维 图 形 制 作 方 法 中 事 实 上 的 工业 标 准。 自 从windows nt 3.51 在 微 机 平 台 上 支 持opengl 以 后， 现 在 微软 公 司 在windows 95 osr2、windows nt 4.0 中 连 续 性 的 提 供opengl 开 发 环境。visual c+ 从4.2 版 本 以 后 已 经 完 全 支 持opengl api， 使 三 维 世 界 的“ 平 民 化” 已 成 为 必 然。windows 操 作 系 统 对opengl 的 支 持 具 有windows 编 程 经 验 的 人 都 知 道， 在windows 下 用gdi 作 图 必 须 通 过 设 备 上 下 文（device context 简 写dc） 调 用 相 应 的 函 数； 用opengl 作 图 也 是 类 似，opengl 函 数 是 通 过“ 渲 染 上 下 文”（rendering context 简 写rc） 完 成 三 维 图 形 的 绘 制。windows 下 的 窗 口 和 设 备 上 下 文 支 持“位 图 格 式”（ pixelformat） 属 性， 和 有 着 位 图 结 构 上 的 一 致。只 要 在 创 建 时 与 一 个 建 立 联 系（ 也 只 能 通 过 已 经建 立 了 位 图 格 式 的 来 创 建），opengl 的 函 数 就 可 以 通 过 对 应 的 画 到 相 应 的 显 示 设 备 上。 这 里 还 有 以 下 需 要 注 意 的 方 面： 1. 一 个 线 程 只 能 拥 有 一 个 渲 染 上 下 文（ ）， 也 就 是 说， 用 户 如 果 在 一 个 线 程 内 对 不 同 设 备 作 图， 只 能 通 过 更 换 与 对 应 的 来 完 成， 而 在 线 程 中 保 持 不 变。（ 当 然， 删 除 旧 的 后 再 创 建 新 的 是 可 以 的） 与 此 对 应， 一 个 也 只 能 属 于 一个 线 程， 不 能 被 不 同 线 程 同 时 共 享。 2. 设 定dc 位 图 格 式 等 于 设 定 了 相 应 的 窗 口 的 位 图 格 式， 并 且 和 窗 口 的 位 图 格 式 一 旦 确 定 就 不 能 再 改 变。 这 一 点 只 能 期 望 以 后 的windows 版 本 改 进 了。 3. 一 个 虽 然 可 以 更 换dc， 在 任 何 时 刻 只 能 利 用 一 个 （ 这 个dc 称 为rc 的 当 前dc）， 但 由 于 一 个 窗 口 可 以 让 多 个 作 图 从 而 可 以 让 多 个 线 程 利 用 多 个 在 该 窗 口 上 执 行opengl 操 作。 4. 现 在 的windows 下 的opengl 版 本 对opengl 和gdi 在 同 一 个dc 上 作 图 有一 定 的 限 制。 当 使 用 双 缓 存 用opengl 产 生 动 画 时， 不 能 使 用gdi 函 数 向 该dc 作 图。 5. 不 建 议 用 在windows 下 编 写opengl 程 序。 这 样 的 程序 虽 然 具 有 跨 平 台 的 可 移 植 性（ 比 如 很 多 的 例 子 程 序）， 但 是 它 们 不 能 利 用windows 操 作 系 统 的 很 多 特 性， 实 用 价 值 不 大。用 来 编 写opengl 程 序 经 过 上 面 的 分 析， 用 来 调 用opengl 作 图 的 方 法 就 很 显 然 了。步 骤 如 下： 1. 先 设 置 显 示 设 备 的 位 图 格 式（pixelformat） 属 性。 这 通 过填 充 一 个pixelformatdescriptor 的 结 构 来 完 成（ 关 于pixelformatdescriptor 中 各 项 数 据 的 意 义， 请 参 照 的 帮 助 信 息）， 该 结 构 决 定 了opengl 作 图 的 物 理 设 备 的 属 性， 比 如 该 结 构 中 的 数 据 项dwflags 中pfd_doublebuffer 位 如 果 没 有 设 置（ 置 ）， 通 过 该 设 备 的 上 作 图 的opengl 命 令 就 不 可 能 使 用 双 缓 冲 来 做 动 画。 有 一 些 位 图 格式（pixelformat） 是dc 支 持 的， 而 有 一 些dc 就 不 支 持 了。 所 以 程 序必 须 先 用choosepixelformat 来 选 择dc 所 支 持 的 与 指 定 位 图 格 式 最接 近 的 位 图 格 式， 然 后 用setpixelformat 设 置dc 的 位 图 格 式。 2. 利 用 刚 才 的 设 备 建 立 渲 染 上 下 文 （wglcreatecontext）， 使 得rc 与dc 建 立 联 系（wglmakecurrent）。 3. 调 用opengl 函 数 作 图。 由 于 线 程 与 一 一 对 应，opengl 函 数 的 参 数 中 都 不 指 明 本 线 程 的 句 柄（handle） 4. 作 图 完 毕 以 后， 先 通 过 置 当 前 线 程 的 为null（:wglmakecurrent(null, null);）， 断 开 当 前 线 程 和 该 渲 染 上 下 文的 联 系， 由 此 断 开 与 的 联 系。 此 时rc 句 柄 的 有 效 性 在 微 软自 己 的 文 档 中 也 没 有 讲 清 楚， 所 以 在 后 面 删 除rc 的 时 候 要 先 判 断 以 下rc 句 柄 的 有 效 性（if (m_hrc) :wgldeletecontext(m_hrc);）。 再 根 据 情 况 释 放（releasedc） 或 者 删 除（deletedc） 所 附 程 序 说 明 所 附 的 程 序 用 完 成 了 一 个 简 单 的opengl 作 图， 用opengl 的辅 助 库 画 了 一 个 有 光 照 的 实 心 圆 球。opengl 本 身 的 函 数 这 里 就不 解 释 了， 仅 对 用mfc 编opengl 时 需 要 注 意 的 内 容 做 一 个 简 要 的 说 明： 1. 一 旦 设 定 了 一 个dc 的 位 图 格 式， 该dc 所 联 系 的 窗 口 的 位 图 格式 随 之 设 定。 该 窗 口 若 含 有 子 窗 口 或 者 有 兄 弟 窗 口， 这 些 兄 弟/ 子 窗 口 的 位 图 格 式 没 有 设 成 与 对 应rc 一 致 的 格 式，opengl 在 它们 上 面 作 图 就 容 易 出 错。 故 而opengl 作 图 的 窗 口 必 须 具 有ws_clipchildren 和 ws_clipsiblings 风 格， 程 序 中 在 主 框 窗 的 构 造 函 数中 用loadframe(idr_mainframe,ws_overlappedwindow | ws_clipchildren |ws_clipsiblings,null,null ); 指 定 了 主 窗 口 的 风 格。 2. 在ansi c 的opengl 编 程 中， 由auxreshapefunc 定 义 设 置opengl 视 口 大 小 和 作 图 尺 寸 的 回 调 函 数。 在mfc 中 应 该 由wm_siz 消 息 的 处 理 函 数来 完 成。 在ansi c 的opengl 编 程 中， 由eauxmainloop 定 义 作 图 的 回 调 函 数。 在mfc 中 应 该 由wm_paint 消 息 的 处 理 函 数 来 处 理。 相 应 的， 由opengl 定 义 的 键 盘、 鼠 标 处 理 函 数 都 应 该 由 相 应 的windows 处 理 函 数 来 响 应。 3. opengl 自 己 有 刷 新 背 景 的 函 数glclear， 故 而 应 禁 止windows 刷 新窗 口 背 景。 否 则， 当 窗 口 需 要 重 画 时，windows 会 自 动 先 发 送wm_erasebkgnd， 而 缺 省 的 处 理 函 数 使 用 白 色 的 背 景 刷。 当opengl 使用 的 背 景 颜 色 不 是 白 色 时， 作 图 时 有 一 帧 白 色 的 闪 烁。 这 种 现 象 在 做 动 画 时 特 别 明 显。 程 序 中 只 需 要 在wm_erasebkgnd 的 消 息 处理 函 数 中 禁 止 父 窗 口 类 的 消 息 处 理， 简 单 的 返 回 一 个true 即 可。 4. 由 于opengl 的 跨 平 台 性， 它 必 须 用 操 作 系 统 的 调 色 板。 所 以 如果gl_index_mode 作 图 时， 必 须 用vc 自 己 定 义 调 色 板。 不 过 一 般 情 况下， 用gl_rgba_mode 模 式 比 较 方 便， 很 少 用 到gl_index_mode 模 式。 5. 在opengl 作 图 期 间，rc 对 应 的dc 不 能 删 除 或 者 释 放。 6. 由 于opengl 作 图 时 需 要 长 时 间 占 用dc， 所 以 最 好 把 作 图 窗 口 类 设 成cs_owndc。mfc 缺 省 的 窗 口 类 风 格 中 没 有 设 这 一 属 性， 程 序 中 在 主 窗 口c+ 类 的precreatewindow 方 法 中 自 己 注 册 了 一 个 窗 口 类，除 了 设 定 了cs_owndc 属 性 以 外， 还 设 定 了cs_hredraw、cs_vredraw 和cs_savebits。 设 定cs_hredraw、cs_vredraw 是 为 了 让 窗 口 缩 放 时 产 生wm_paint 消 息， 修 正opengl 视 口 和 作 图 尺 寸； 由 于opengl 作 图 需 要 很多 计 算， 设 定cs_savebits 是 为 了 在opengl 窗 口 被 遮 盖 后 显 现 出 来 时， 不 产 生wm_paint 消 息， 用 内 存 存 储 的 图 象 来 填 充， 从 而 用 空 间 消 耗 换 取 计 算 时 间。 7. 本 程 序 中 没 有 对opengl 函 数 的 出 错 情 况 作 出 处 理。opengl 出 错后 返 回 错 误 码， 不 会 抛 出 异 常； 而 且 在 某 一 个 函 数 出 错 以 后， 后 继 函 数 也 一 般 不 会 出 现 异 常， 只 是 返 回 错 误 码， 一 不 小 心 就 可能 忽 略 某 些 错 误。 而 对 每 一 个opengl 函 数 都 做 出 错 与 否 的 判 断 比较 麻 烦， 所 以 编 程 序 时 对opengl 的 函 数 应 当 非 常 小 心。附 程 序： 程 序 运 行 时 必 须 确 定opengl32.dll、glu.dll、glaux.dll 在windows 的system目 录 下。 如 果 找 不 到 这 些 文 件， 可 以 从windows 95 osr2 的 机 器 上 面将 这 些 文 件 拷 贝 过 来 即 可。 opengl 运 行 不 需 要 注 册 库 信 息。 在vc的studio 中 运 行 程 序 时， 工 程 文 件 中 必 须 加 入opengl.h 、glu.h、glaux.h以 及opengl.lib、glu.lib、glaux.lib， 这 些 文 件 由vc 自 带。 主 窗 口 类 定 义（openglwnd.h）#if !defined(afx_openglwnd_h_3fb1ab28_0e70_11d2_9aca_48543300e17d_included_)#define afx_openglwnd_h_3fb1ab28_0e70_11d2_9aca_48543300e17d_included_#if _msc_ver = 1000#pragma once#endif / _msc_ver = 1000#include #include simpleglapp.h#include resource.h/ openglwnd.h : header file/ copenglwnd frameclass copenglwnd : public cframewnddeclare_dyncreate(copenglwnd)public:copenglwnd();/ protected constructor used by dynamic creationprotected:hglrc m_hrc;cclientdc *m_pdc;/ attributespublic:/ operationspublic:/ overrides/ classwizard generated virtual function overrides/afx_virtual(copenglwnd)protected:virtual bool precreatewindow(createstruct& cs);/afx_virtual/ implementationpublic:virtual copenglwnd();/ generated message map functions/afx_msg(copenglwnd)afx_msg int oncreate(lpcreatestruct lpcreatestruct);afx_msg void onsize(uint ntype, int cx, int cy);afx_msg void ondestroy();afx_msg bool onerasebkgnd(cdc* pdc);afx_msg void onpaint();/afx_msgdeclare_message_map();/afx_insert_location/ microsoft developer studio will insert additionaldeclarations immediately before the previous line.#endif / !defined(afx_openglwnd_h_3fb1ab28_0e70_11d2_9aca_48543300e17d_included_)主 窗 口 类 的 实 现（openglwnd.cpp）：/ openglwnd.cpp : implementation file/#include stdafx.h#include openglwnd.h#include simpleglapp.h#include glglu.h#include glgl.h#include glglaux.h#ifdef _debug#define new debug_new#undef this_filestatic char this_file = _file_;#endif/ copenglwndimplement_dyncreate(copenglwnd, cframewnd)copenglwnd:copenglwnd()m_pdc = null;m_hrc = 0;loadframe(idr_mainframe,ws_overlappedwindow | ws_clipchildren | ws_clipsiblings,null,null );copenglwnd:copenglwnd()begin_message_map(copenglwnd, cframewnd)/afx_msg_map(copenglwnd)on_wm_create()on_wm_size()on_wm_destroy()on_wm_erasebkgnd()on_wm_paint()/afx_msg_mapend_message_map()bool copenglwnd:precreatewindow(createstruct& cs) / todo: add your specialized code here and/or call the base classcs.lpszclass = afxregisterwndclass( cs_dblclks |cs_hredraw | cs_vredraw |cs_savebits | cs_noclose |cs_owndc, afxgetapp( )-loadstandardcursor(idc_arrow), 0 ,afxgetapp( )- loadstandardicon(idi_application);return cframewnd:precreatewindow(cs);int copenglwnd:oncreate(lpcreatestruct lpcreatestruct) if (cframewnd:oncreate(lpcreatestruct) = -1)return -1;int pixelformat;m_pdc = new cclientdc(this);/ 在 客 户 区 作 图assert(m_pdc != null);static pixelformatdescriptor pfd =sizeof(pixelformatdescriptor), / 固 定 值1, / 固 定 值pfd_draw_to_window | / support windowpfd_support_opengl | / support openglpfd_type_rgba, / rgba 模 式， 不 用 调 色 板16, / 程 序 在16 位 色 彩 下 运 行0, 0, 0, 0, 0, 0, / color bits ignored0, / no alpha buffer0, / shift bit ignored0, / no accumulation buffer0, 0, 0, 0, / accum bits ignored32, / 32-bit z-buffer0, / no stencil buffer0, / no auxiliary bufferpfd_main_plane, / main layer0, / reserved0, 0, 0 / layer masks ignored;if ( (pixelformat = choosepixelformat(m_pdc-getsafehdc(), &pfd) = 0 )messagebox( 在 该dc 上 找 不 到 与pfd 接 近 的 位 图 结 构);return -1;if (setpixelformat(m_pdc-getsafehdc(), pixelformat, &pfd) = false)messagebox( 无 法 在 该dc 上 设 置 位 图 结 构);return -1;m_hrc = wglcreatecontext(m_pdc-getsafehdc();wglmakecurrent(m_pdc-getsafehdc(), m_hrc);glcleardepth(1.0f);glenable(gl_depth_test);glmatrixmode(gl_projection);glloadidentity();glmatrixmode(gl_modelview);return 0;/opengl 窗 口 构 造 成 功void copenglwnd:onsize(uint ntype, int cx, int cy) cframewnd:onsize(ntype, cx, cy);/ todo: add your message handler code hereif(cy 0) glviewport(0, 0, cx, cy);glmatrixmode(gl_projection);glloadidentity();if (cx = 1000#pragma once#endif / _msc_ver = 1000s / simpleglapp.h : header file/#include #include openglwnd.h#include resource.h/ csimpleglapp threadclass csimpleglapp : public cwinappdeclare_dyncreate(csimpleglapp)public:csimpleglapp(); / protected constructor used by dynamic creation/ attributespublic:/ operationspublic:/ overrides/ classwizard generated virtual function overrides/afx_virtual(csimpleglapp)public:virtual bool initinstance();virtual int exitinstance();/afx_virtual/ implementationpublic:virtual csimpleglapp();/ generated message map functions/afx_msg(csimpleglapp)afx_msg void onappexit();/afx_msgdeclare_message_map();/afx_insert_location/ m