第五章 OpenGL

VC+游戏编程,第五章OpedGL游戏编程技术,VC+游戏编程OpenGL,OpenGL开放性图形库SGI1992年发布OpenGL1.0版特点：图像质量好，性能高；工业标准；稳定性；可移植性和可靠性；可扩展性；可缩放性；易用性；不足：1.与窗口系统无关，不提供任何交互手段，要有程序员自己编写所有的交互功能；2.OpenGLAPI是低级的C函数，不提供可重用的对象库或者应用程序框架。,VC+游戏编程OpenGL,OpenGL是一个“纯粹”的图形API，不包含窗口创建、管理等功能的实现，也没有和键盘、鼠标等设备进行交互处理的接口。屏幕和窗口由宿主环境操纵。为方便两者之间的关联，没中环境通常都有一些“粘贴”到OpenGL上的扩展接口，提供窗口管理和用户交互功能。这种“粘贴”就是把OpenGL图形处理命令关联到一个特定平台上的图形窗口。这种环境还提供一些函数，用于设置缓冲区模式、颜色深度以及其他绘图功能。对于Windows平台，这种粘贴代码包含在一组被称作“Wiggel”的函数中。它们是对WindowsAPI的一种补充，它们的前缀是wgl而不是gl。,VC+游戏编程OpenGL,OpenGL的库函数采用C语言风格，提供大量的函数来进行图形的处理和显示。OpenGL库函数的命名方式非常有规律。所有OpenGL函数采用了以下格式：库前缀有gl、glu、aux、glut、wgl、glx、agl等等，分别表示该函数属于OpenGL那个开发库，从函数名后面中还可以看出需要多少个参数以及参数的类型。I代表int型，f代表float型，d代表double型，u代表无符号整型。例如glVertex3fv()表示了该函数属于gl库，参数是三个float型参数指针。我们用glVertex*()来表示这一类函数。,VC+游戏编程OpenGL,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。,VC+游戏编程OpenGL,如果不使用OpenGL，在Windows中绘图一般要借助GDI（图形设备接口）来完成。每个窗口都有一个设备环境，勇于接收实际图形输出，每个GDI函数都接受一个设备环境作为参数，它决定这个函数的操作将影响那个窗口，可以使用多个设备环境，但一个窗口只能用一个。OpenGL也有一种设备环境标示符，叫渲染环境（renderingcontext）。OpenGL渲染环境是OpenGL在其中存储状态信息的数据结构，渲染图像的时候要用到这些信息。它们包括纹理、服务器端的缓存对象、函数入口点、混合状态以及编译过的渲染器对象。调用wglCreateContext函数创建一个OpenGL渲染环境HGLDChRC;/声明OpenGL渲染环境句柄HDChDC;/声明窗口设备环境句柄hRC=wglCreateContext(hDC),VC+游戏编程OpenGL,创建窗口（Win32SDK风格/面向对象风格的窗口框架）#include“windows.h“/包含头文件#include/包含OpenGL头文件#include#include#pragmacomment(lib,opengl32.lib)/*包含OpenGL链接库文件*/#pragmacomment(lib,glu32.lib)#pragmacomment(lib,glaux.lib),vc环境下OpenGL编程：Win32应用编程,VC+游戏编程OpenGL,程序主进程：WinMain,创建窗口CreateGLWindow,进入主窗口消息循环,退出,VC环境下OpenGL编程：Win32应用编程一、程序主流程,VC+游戏编程OpenGL,程序主进程：WinMain,创建窗口CreateGLWindow,进入主窗口消息循环,退出,注册窗口类：RegisterClass,显示设置：ChangeDisplaySettings,调整窗口大小：AdjustWindowRectEx,创建：CreateWindowEx,选择像素格式：ChoosePixelFormat,设置像素格式：SetPixelFormat,创建OpenGL渲染上下文：wglCreateContext,激活OpenGL渲染上下文：wglMakeCurrent,显示窗口：ShowWindow,调整OpenGL视口大小：ReSizeGLScene,OpenGL绘制选项初始化：InitGL,二、OpenGL窗口创建及初始化,HDChDC=NULL;/基本图形设备接口上下文，选择和设置像素格式时使用HGLRChRC=NULL;/永久渲染上下文，创建和激活OpenGL渲染上下文时使用HWNDhWnd=NULL;/窗口句柄HINSTANCEhInstance;/应用实例句柄,VC+游戏编程OpenGL,VC+游戏编程OpenGL,三、调整OpenGL视口glViewport(0,0,width,height);/设置当前视口大小glMatrixMode(GL_PROJECTION);/选择投影矩阵模式glLoadIdentity();/重置投影矩阵,计算OpenGL观察窗口参数：视角、宽高比、近裁剪面、远裁剪面gluPerspective(45.0f,(GLfloat)width/(GLfloat)height,0.1f,100.0f);glMatrixMode(GL_MODELVIEW);/选择模型矩阵模式glLoadIdentity();/重置模型矩阵,四、OpenGL绘制选项初始化glShadeModel(GL_SMOOTH);/打开平滑阴影：glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.5f);/黑色背景glClearDepth(1.0f);/深度缓存初始化glEnable(GL_DEPTH_TEST);/打开深度测试glDepthFunc(GL_LEQUAL);/深度测试类型，GL_LEQUAL：当前深度值小于或等于深度缓存中的深度值时进行绘制glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL_NICEST);/高质量投影计算,VC+游戏编程OpenGL,VC+游戏编程OpenGL,五、OpenGL图形绘制glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/初始化颜色缓存和深度缓存glLoadIdentity();glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);glRotatef(rtri,0.0f,1.0f,0.0f);glBegin(GL_TRIANGLES);/绘制四菱锥glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex3f(0.0f,1.0f,0.0f);glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,1.0f);glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,1.0f);glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex3f(0.0f,1.0f,0.0f);glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,1.0f);glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,-1.0f);glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex3f(0.0f,1.0f,0.0f);glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,-1.0f);glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,-1.0f);glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex3f(0.0f,1.0f,0.0f);glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,-1.0f);glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,1.0f);glEnd();,/绘制立方体glLoadIdentity();glTranslatef(1.5f,0.0f,-7.0f);glRotatef(rquad,1.0f,1.0f,1.0f);glBegin(GL_QUADS);glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex3f(1.0f,1.0f,-1.0f);glVertex3f(-1.0f,1.0f,-1.0f);glVertex3f(-1.0f,1.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,1.0f,1.0f);glColor3f(1.0f,0.5f,0.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,-1.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,-1.0f);glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex3f(1.0f,1.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,1.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,1.0f);glColor3f(1.0f,1.0f,0.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,-1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,-1.0f);glVertex3f(-1.0f,1.0f,-1.0f);glVertex3f(1.0f,1.0f,-1.0f);glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,1.0f,1.0f);glVertex3f(-1.0f,1.0f,-1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,-1.0f);glVertex3f(-1.0f,-1.0f,1.0f);glColor3f(1.0f,0.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,1.0f,-1.0f);glVertex3f(1.0f,1.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,1.0f);glVertex3f(1.0f,-1.0f,-1.0f);glEnd();,/调整旋转角度rtri+=0.2f;rquad-=0.15f;returnTRUE;/绘制结束,六、主窗口消息循环,程序主进程：WinMain,创建窗口CreateGLWindow,进入主窗口消息循环,退出,主窗口消息处理,OpenGL场景绘制,切换缓存：SwapBuffers,VC+游戏编程OpenGL,#include“windows.h“/包含头文件#include/包含OpenGL头文件#include#include#pragmacomment(lib,opengl32.lib)/*包含OpenGL链接库文件*/#pragmacomment(lib,glu32.lib)#pragmacomment(lib,glaux.lib),VC+游戏编程OpenGL,OpenGL变换：视点变换：gluLookAt()，函数包括视点位置，参考点位置和向上向量的方向。模型变换：模型变换、模型旋转、模型缩放。glTranslate(TYPEx,TYPEy,TYPEz)glRotate(TYPEx,TYPEy,TYPEz)glScale(TYPEx,TYPEy,TYPEz)投影变换：正投影（平行投影）glOrtho，透视投影；glFrustm();gluPerspective();视口变换：glViewport();裁剪变换：glClipPlane();,VC+游戏编程OpenGL,OpenGL光照模型法向量：glNormal*()；创建光源：glLight*();选择光照模型：全局环境光，局部视点和无穷远点，双面光照（正面和背面）；glLightModeli();OpenGL材质:材质定义：glMateral();颜色材质模型：glColorMaterail();,VC+游戏编程OpenGL,OpenGL纹理映射：纹理位图载入：读入位图文件。纹理映射：定义纹理；控制纹理；设置映射方式；绘制场景。摄像漫游：当我们观察物体时，物体移动我们的眼睛也跟着移动，从而使周围的事物反映到大脑中，达到漫游效果。在视点函数gluLookAt()中，改变视点X分量就可以实现在场景中横向移动，同理改变Y,Z分量。,VC+游戏编程OpenGL,构造天空和地面一、天空构造3D场景中构造天空有多种方法：1.颜色绘制天空白云2.天空盒：放到场景的是一个立方体3.天空穹：放到头顶的是一个曲面,VC+游戏编程OpenGL,圆屋顶的天空模型是一个半球体，通过对半球体的内表面进行纹理贴图来表现天空环境。,VC+游戏编程OpenGL,VC+游戏编程OpenGL,二、纹理贴图通过纹理资源的载入、纹理映射和场景绘制实现纹理贴图。为了达到真实天空的效果，对构成天空的图片纹理进行一些特殊处理：1）上下左右4幅图片要首尾相接；2）顶面图片的纹理边缘要和前后左右4幅图片的上边纹理相连；3）地面图片的纹理边缘要和前后左右4幅图片的下边纹理相连；,VC+游戏编程OpenGL,三、漫游通过改变视点、摄像机（观察坐标系）在场景中的位置实现。viodgluLookAt(GLdoubleeyeX,GLdoubleeyeY,GLdoubleeyeZ,GLdoublecenterX,GLdoublecenterY,GLdoublecenterZ,GLdoubleupX,GLdoubleupY,GLdoubleupZ);(eyeX,eyeY,eyeZ)定义视点位置(centerX,centerY,centerZ)定义摄像机瞄准的参考点(upX,upY,upZ)定义摄像机向上的向量，通常为(0,1,0)改变视点X分量eyeX，实现在场景中做横向移动，同理改变eyeY,eyeZ，实现蹲下、跳