openGL设计报告.doc

计算机系统综合课程设计简单的OpenGL动画 设计报告学生 陈 鲁 蔡 滨 班级 成教02计算机本科 指导 陆 卫 忠 时间 2005年12月23日 苏州科技学院成教02计算机科学与技术总任务1 课题名称使用OpenGL技术，制作一个彩色旋转立方体。2 制作单位苏州科技学院成教02计算机科学与技术3 完成地点电子系学生机房4 完成时间2006年1月6日用户需求分析1.背景a .使用OpenGL制作彩色旋转立方体b05年第一学期末实验周课程设计c电子系学生机房完成该课程设计 1.1参考资料Visual C+ CAD 应用程序开发技术王清辉 王彪 编著 机械工业出版社 Visual C+ 实践与提高 图形图像编程篇 李于剑 编著中国铁道出版社2.任务概述2.1目标利用OpenGL的动画功能，实现运动彩色立方体的旋转。效果如图所示。2.2使用特点 程序编译成功后生成EXE文件，可以观看到利用OpenGL的函数实现动画功能，使彩色立方体旋转。3需求规定 3.1对技术的需求OpenGL技术：OpenGL(Open Graphics Library)是一个优秀的三维图形硬件接口，实际上是一个维图形和模型库。使用OpenGL可以绘制出真实感很强的三维图形，且由于越来越多的高档加速卡支持OpenGL，所以使用OpenGL绘图可以获得很快的执行速度。OpenGL是一个与硬件无关的图形编程接口，可以在不同的硬件平台上实现。OpenGL最初目的是将用户从具体的硬件环境的操作系统中解放出来，而可以完全不到理解这些系统的结构和指令系统。OpenGL本身不提供高级的造型命令，而是通过基本的几何图元-点，线和多边形来建 立几何模型。用户则是通过这些基本图元来建立高级的几何模型。OpenGL可以提供的功能主要包括：（1） 图形绘制。（2） 充换操作（3） 颜色模式（4） 光照（5） 图像效果增强（6） 位图和图像（7） 纹理映射（8） 交互与动画4运行环境规定4.1设备硬件：CPU P3 533 内存 128M 显示卡：支持OpenGL 硬盘空间：20G软件：Win 98/Win me/Win NT/Win 2000/Win XP/Win 2003 Visual C+ 编程工具详细设计说明书1引言1.1编写目的本系统可以提供一个彩色旋转立方体，使用户直接就可以看到一个使用OpenGL技术而旋转的彩色立方体。1.2背景a .使用OpenGL制作彩色旋转立方体b05年第一学期末实验周课程设计c电子系学生机房完成该课程设计 1.3定义OpenGL(Open Graphics Library)是一个三维图形硬件接口，实际上是一个三维图形和模型库。1.4参考资料Visual C+ CAD 应用程序开发技术 王清辉 王彪 编著机械工业出版社 Visual C+ 实践与提高 图形图像编程篇李于剑 编著 中国铁道出版社2总体设计2.1需求规定 为用户提供一个可以旋转的彩色立方体。2.2运行环境 硬件：CPU P3 533 内存 128M 显示卡：支持OpenGL 硬盘空间：20G软件：Win 98/Win me/Win NT/Win 2000/Win XP/Win 2003 Visual C+ 编程工具2.3设计概念 OpenGL支持双缓存技术。使用双缓存可以实现平滑的图形动画效果。在双缓存模式下，帧存被分为两个视频缓存：前台视频和后台视频。当绘制函数调用结束，并完成了后台视频缓的内容时，OpenGL便将它拷贝到前台视频缓存。由于这个视频交换的时间极短，肉眼感觉不出来，因此可以实现 平滑的图形动画效果。Gcameraobject2.4结构CViewCOpenGLDC Object m_CameraCGLViewm_pDC CGLView的结构 OnDraw() M_pGLDC-Ready()RenderScene()M_pGLDC-Finish()OnDestroy()Delete m_pGLDC OnCreate()Create COpenGLDC CGLViewWindows Message LoopOnSize()M_pGLDC-GLResize() CGLView的消息处理2.5尚未问决的问题在本系统中，该立方体的绕XYZ轴旋转的时间还没有具体的程序来确定。3接口设计3.1用户接口向用户提供一个.exe文件，用户直接运行该文件就可以得到一个彩色旋转立方体。4运行设计4.1运行控制 直接运行4.2运行时间由于程序占用资源很少，运行时间快，点击后即可看见图形效果。5系统出错处理设计由于该系统简单可靠，出错后关闭再重新运行就可以再次得到该立方体。主要源代码DialogGLDlg.hclass CDialogGLDlg : public CDialog/ Constructionpublic:void Onabout();void BuildList();CDialogGLDlg(CWnd* pParent = NULL);/ standard constructorBOOL SetWindowPixelFormat(HDC hDC);BOOL CreateViewGLContext(HDC hDC);void RenderScene();void Rotate();BOOL m_Rotate;HGLRC m_hGLContext;int m_GLPixelIndex;double m_transY;double m_transX;double m_angle1;double m_angle2;floatm_ScaleX;float m_ScaleY;float m_ScaleZ;GLdouble m_xRotate;GLdouble m_yRotate;int m_width;int m_height;int m_exp;float m_size;CPoint m_RightDownPos;CPoint m_LeftDownPos;BOOL m_RightButtonDown;BOOL m_LeftButtonDown;/ Dialog Data/AFX_DATA(CDialogGLDlg)enum IDD = IDD_DIALOGGL_DIALOG ;/ NOTE: the ClassWizard will add data members here/AFX_DATA/ ClassWizard generated virtual function overrides/AFX_VIRTUAL(CDialogGLDlg)protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX);/ DDX/DDV support/AFX_VIRTUAL/ Implementationprotected:afx_msg void OnContextMenu(CWnd*, CPoint point);HICON m_hIcon;/ Generated message map functions/AFX_MSG(CDialogGLDlg)virtual BOOL OnInitDialog();afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam);afx_msg void OnPaint();afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon();afx_msg int OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct);afx_msg void OnDestroy();afx_msg void OnSize(UINT nType, int cx, int cy);afx_msg void OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point);afx_msg void OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point);afx_msg void OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point);afx_msg void OnTimer(UINT nIDEvent);afx_msg void OnPopupRotate();afx_msg void OnPopupSizeDecrease();afx_msg void OnPopupSizeIncrease();afx_msg void OnKeyDown(UINT nChar, UINT nRepCnt, UINT nFlags);/AFX_MSGDECLARE_MESSAGE_MAP();/AFX_INSERT_LOCATION/ Microsoft Developer Studio will insert additional declarations immediately before the previous line.DialogGLDlg.cppBOOL CDialogGLDlg:SetWindowPixelFormat(HDC hDC) PIXELFORMATDESCRIPTOR pixelDesc; /结构体，用于构造画图面pixelDesc.nSize = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR); /大小pixelDesc.nVersion = 1;/Specifies the version of this data structure. This value should be set to 1. pixelDesc.dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL |PFD_DOUBLEBUFFER |PFD_STEREO_DONTCARE;pixelDesc.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA;pixelDesc.cColorBits = 32;pixelDesc.cRedBits = 8;pixelDesc.cRedShift = 16;pixelDesc.cGreenBits = 8;pixelDesc.cGreenShift = 8;pixelDesc.cBlueBits = 8;pixelDesc.cBlueShift = 0;pixelDesc.cAlphaBits = 0;pixelDesc.cAlphaShift = 0;pixelDesc.cAccumBits = 64;pixelDesc.cAccumRedBits = 16;pixelDesc.cAccumGreenBits = 16;pixelDesc.cAccumBlueBits = 16;pixelDesc.cAccumAlphaBits = 0;pixelDesc.cDepthBits = 32;pixelDesc.cStencilBits = 8;pixelDesc.cAuxBuffers = 0;pixelDesc.iLayerType = PFD_MAIN_PLANE;pixelDesc.bReserved = 0;pixelDesc.dwLayerMask = 0;pixelDesc.dwVisibleMask = 0;pixelDesc.dwDamageMask = 0;m_GLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC,&pixelDesc);if(m_GLPixelIndex=0) / Choose default m_GLPixelIndex = 1;if(DescribePixelFormat(hDC,m_GLPixelIndex,sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),&pixelDesc)=0)return FALSE;if(SetPixelFormat(hDC,m_GLPixelIndex,&pixelDesc)=FALSE)return FALSE;return TRUE;BOOL CDialogGLDlg:CreateViewGLContext(HDC hDC)m_hGLContext = wglCreateContext(hDC);if(m_hGLContext=NULL)return FALSE;if(wglMakeCurrent(hDC,m_hGLContext)=FALSE)return FALSE; return TRUE;/窗体颜色int CDialogGLDlg:OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) if (CDialog:OnCreate(lpCreateStruct) = -1)return -1;HWND hWnd = GetSafeHwnd();HDC hDC = :GetDC(hWnd);if(SetWindowPixelFormat(hDC)=FALSE)return 0;if(CreateViewGLContext(hDC)=FALSE)return 0;COLORREF color = :GetSysColor(COLOR_3DFACE);glClearColor(float)GetRValue(color)/255.0f, (float)GetGValue(color)/255.0f, (float)GetBValue(color)/255.0f, 1.0);glPolygonMode(GL_FRONT,GL_FILL);glPolygonMode(GL_BACK,GL_FILL);/ Gouraud glShadeModel(GL_SMOOTH);BuildList();SetTimer(0,5,NULL);return 0;void CDialogGLDlg:OnDestroy() CDialog:OnDestroy();if(wglGetCurrentContext() != NULL)wglMakeCurrent(NULL,NULL);if(m_hGLContext != NULL) wglDeleteContext(m_hGLContext);m_hGLContext = NULL;void CDialogGLDlg:OnSize(UINT nType, int cx, int cy) CDialog:OnSize(nType, cx, cy);GLsizei width,height;GLdouble aspect;width = cx;height = cy;if(cy=0)aspect = (GLdouble)width; elseaspect = (GLdouble)width/(GLdouble)height;glViewport(0,0,width,height);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();gluPerspective(45,aspect,1,10.0);glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();glDrawBuffer(GL_BACK);glEnable(GL_DEPTH_TEST);void CDialogGLDlg:RenderScene() /着色glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); /刷新窗口背景glPushMatrix();/ Position / translationglTranslated(0.0,0.0,-8.0);glRotated(m_xRotate, 1.0, 0.0, 0.0);glRotated(m_yRotate, 0.0, 1.0, 0.0);glScalef(m_ScaleX,m_ScaleY,m_ScaleZ);:glCallList(1);glPopMatrix();void CDialogGLDlg:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) m_LeftButtonDown = TRUE;m_LeftDownPos = point;KillTimer(0);CDialog:OnLButtonDown(nFlags, point);void CDialogGLDlg:OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point) m_LeftButtonDown = FALSE;CDialog:OnLButtonUp(nFlags, point);void CDialogGLDlg:OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point) if(m_LeftButtonDown) CSize rotate = m_LeftDownPos - point;m_LeftDownPos = point;m_yRotate -= rotate.cx;m_xRotate -= rotate.cy;InvalidateRect(NULL,FALSE);CDialog:OnMouseMove(nFlags, point);void CDialogGLDlg:OnContextMenu(CWnd*, CPoint point) / CG: This block was added by the Pop-up Menu component if (point.x = -1 & point.y = -1)/keystroke invocationCRect rect;GetClientRect(rect);ClientToScreen(rect);point = rect.TopLeft();point.Offset(5, 5);CMenu menu;VERIFY(menu.LoadMenu(CG_IDR_POPUP_DIALOG_GLDLG);CMenu* pPopup = menu.GetSubMenu(0);ASSERT(pPopup != NULL);CWnd* pWndPopupOwner = this;while (pWndPopupOwner-GetStyle() & WS_CHILD)pWndPopupOwner = pWndPopupOwner-GetParent();pPopup-TrackPopupMenu(TPM_LEFTALIGN | TPM_RIGHTBUTTON, point.x, point.y,pWndPopupOwner);void CDialogGLDlg:Rotate() m_yRotate -= 2;InvalidateRect(NULL,FALSE);void CDialogGLDlg:OnTimer(UINT nIDEvent) m_yRotate -= 3;m_xRotate -= 2;InvalidateRect(NULL,FALSE);CDialog:OnTimer(nIDEvent);void CDialogGLDlg:OnPopupRotate() SetTimer(0,5,NULL);void CDialogGLDlg:OnPopupSizeDecrease() m_ScaleX /= 1.1f;m_ScaleY /= 1.1f;m_ScaleZ /= 1.1f;InvalidateRect(NULL,FALSE);void CDialogGLDlg:OnPopupSizeIncrease() m_ScaleX *= 1.1f;m_ScaleY *= 1.1f;m_ScaleZ *= 1.1f;InvalidateRect(NULL,FALSE);void CDialogGLDlg:BuildList() :glNewList(1,GL_COMPILE_AND_EXECUTE); glShadeModel(GL_SMOOTH);float x = m_size;float xt = 5.0f;glBegin(GL_POLYGON); /分别绕x y z轴旋转glNormal3d(0.0,0.0,1.0);glColor3ub(255,0,0);glVertex3d( x, x, x);glColor3ub(0,255,0);glVertex3d( x, -x, x);glColor3ub(0,0,255);glVertex3d(-x, -x, x);glColor3ub(255,255,0);glVertex3d(-x, x, x);glEnd();glBegin(GL_POLYGON);glNormal3d(0.0,0.0,-1.0);glColor3ub(255,0,0);glVertex3d( -x, x, -x);glColor3ub(0,255,0);glVertex3d( -x, -x, -x);glColor3ub(0,0,255);glVertex3d( x, -x, -x);glColor3ub(255,255,0);glVertex3d( x, x, -x);glEnd();glBegin(GL_POLYGON);glNormal3d(1.0,0.0,0.0);glColor3ub(255,0,0);glVertex3d( x, x, x);glColor3ub(0,255,0);glVertex3d( x, x, -x);glColor3ub(0,0,255);glVertex3d( x, -x, -x);glColor3ub(255,255,0);glVertex3d( x, -x, x);glEnd();glBegin(GL_POLYGON);glNormal3d(-1.0,0.0,0.