图形程序设计-李祥-386111

第1章了解OpenGL基础知识、图形编程的基本概念了解OpenGL基本功能和工作学习图形系统和模型的基本原理、结构、1.1OpenGL概述、1.1.1直观三维图形开发环境、OpenGL是美国SGI公司为图形工作站开发的强大三维图形机制，旨在使用户从特定硬件系统和操作系统中解放出来，完全不了解这些系统的结构和命令系统OpenGL实际上是图形和硬件的接口。它包含数百个命令和函数，开发人员可以使用它们构建三维模型和执行三维实时交互。与其他图形编程接口不同，OpenGL提供了非常清晰的图形函数。1.1.2作为3d图形开发标准，许多计算机公司将OpenGL集成到包括UNIX、WindowsNT、DOS等在内的各种窗口和操作系统中，窗口系统包括x窗口、Windows等。为了实现功能完整的图形处理系统，与OpenGL相关的系统结构是底层图形硬件，第二个是操作系统，第三个是窗口系统，第四个是OpenGL，第五个是应用程序软件。OpenGL是网络透明的，在客户-服务器体系结构中，OpenGL允许本地和远程绘制。在网络系统上，OpenGL可以在x窗口、Windows或其他窗口系统上显示为单独的图形窗口。1.1.3OpenGL基本功能和操作，OpenGL渲染整个三维模型，绘制与客观世界非常相似的三维场景。OpenGL还可以执行三维交互、运动模拟等。具体功能主要包括：(1)模型绘图(2)模型观察(3)颜色模式下指定的(4)照明应用程序(5)图像效果增强(6)位图和图像处理OpenGL还提供了专门用于处理位图和图像的函数。(7)纹理贴图(8)实时动画(9)交互技术、1.1.4OpenGL的体系结构、OpenGL是与硬件无关的高效接口，没有执行窗口操作或获取用户输入的函数，程序员需要通过窗口系统控制硬件。因此，在绘制3d图形的过程中，应用程序必须使用OpenGL和操作系统的基本命令控制窗口系统和操作系统之间的交互，并通过硬件驱动程序操作各个图形硬件来完成3d图形的绘制。网络下的OpenGL体系结构是服务器端的WINSRV，在实际运行期间应用程序执行OpenGL命令，由动态链接库OpenGL32.dll打包。发送到DLL，然后通过DDI层发送到视频显示驱动程序。如果系统上安装了硬件加速器，则由与硬件相关的DDI处理。1.1.5创建OpenGL控制台应用程序框架，1)安装OpenGL(visual studio .以Net2008为例)2)OpenGL工程配置和测试3)OpenGL程序测试，1.1.6 visual c 6.0环境中的OpenGL单文档应用程序框架，1)OpenGL安装(VisualStudio6.0示例)1opengl32 . lib glaut 32 . lib glaux . lib最后，在ProjectOptions中将subsystem:console修改为subsystem:windows。ProjectSettingsC/C选项卡将Preprocessordefinitions的_CONSOLE修改为_WINDOWS。这使您可以测试OpenGL应用程序。1.2OpenGL图形的实现，1.2.1设备上下文DC和渲染上下文RC，OpenGL与Windows的典型绘制方法不同，因为： Windows使用GDI绘图，主要在以下三个方面：OpenGL使用渲染上下文RC(RenderContext，也称为渲染说明表)绘图。OpenGL使用特殊的像素格式。在Windows中使用GDI绘图时，必须指定在哪个设备上下文(也称为设备说明表)中绘制。同样，使用OpenGL函数时，也必须指定所谓的渲染上下文。正如设备上下文DC要存储GDI的绘图环境信息(例如笔、笔刷、字体等)一样，渲染上下文RC也必须存储OpenGL所需的渲染信息(例如像素格式等)，这是管理RC和DC的两种方法。方法1:RC在响应WM_CREATE消息时生成，并在生成后立即释放DC；WM_PAINT消息出现时，程序获取DC句柄并将其与RC关联，绘图完成后，立即断开RC和DC的连接，然后断开DC。出现WM_DESTROY消息时，程序只需删除RC即可，如图1.9所示。方法2:RC在程序启动时创建，并成为当前RC。程序退出之前，它将保留为当前RC。因此，GetDC在程序启动时调用，ReleaseDC仅在程序关闭时调用。1.2.3OpenGL图形处理过程，OpenGL工作流程，如图所示：1.2.4OpenGL图形绘制方法，OpenGL的各种模型绘制过程，丰富的内容，OpenGL提供了以下三维对象绘制方法：(1)绘制线框(Wireframe):绘制三维对象的网格轮廓。(2)深度优先线框绘制方法(depth cued): (3)抗锯齿线框绘制方法(antiased): (4)平面着色(flat shading): (5)平滑着色(smooth) 1.3.1开发库的配置、特定于OpenGL库的API包括核心库(GL)、实用程序库(Glu)、辅助库(aux)、实用程序库(glaut)、窗口库(glx、agl、wgl) 如图1所示，GL是核心，Glu是GL的一些软件包。Glx、agl和wgl是不同窗口系统的函数。Glut是用于跨平台OpenGL程序的工具包，其功能优于aux。扩展库是硬件供应商开发的函数，用于利用OpenGL进行硬件更新的扩展机制。1.3.2默认数据类型，OpenGL是跨平台API，数据类型的大小取决于您使用的编程语言和处理器(64位、32位、16位)等，因此OpenGL定义了自己的数据类型。1.3.3OpenGL库函数命名约定，所有OpenGL函数均使用GL、Glu、aux、glaut、wgl、glx等格式。这表示函数属于OpenGL开发库。函数名称后，您可以知道所需的参数数和参数类型。I为int，f为float，d为double，u为无符号整数。某些函数参数类型后缀的前缀为数字2、3、4。2表示二维，3表示三维，4表示alpha值(稍后介绍)。某些OpenGL函数使用字母v来表示函数参数可以通过一个指针指向矢量(或数组)，而不是指向一系列单独的参数值。基于1.4 OpenGL的高级图形库除了基于默认3d图形库的OpenGL之外，现在还出现了许多高级3d图形开发库。支持当前实时三维图形开发的软件包包括iris performer、Multigen-paradigm Vega、cg2 v tree、softrealitysoftvr、carmelappledtechelogyx-ig、1.5OpenGL应用程序框架、1、Window32控制台程序框架OpenGL编写的程序结构类似于使用其他语言编写的程序。实际上，OpenGL是一个丰富的三维图形库，编写OpenGL程序并不难，只需在主程序语言中调用即可，其用法基本上相似，但存在一些差异。对于简单的控制台程序，只需执行以下步骤：OpenGL编程：创建新项目。设置包含文件和库文件路径。添加OpenGL库。，2 .Win32SDK程序框架Win32软件开发工具包(SDK)是基于Windows32位平台的软件开发包，包含多种API函数和相关工具包。Win32程序始终依赖窗口，并使用基于事件的消息机制。(1)对WM_CREATE消息的响应2)WM_PAINT消息响应，3，MFC程序框架MFC是一组面向类的库，其中将WindowsAPI函数封装到类中。所以MFC的底部是Win32程序。每个Win32应用程序执行固定任务，如定义窗口类、注册窗口类、创建窗口、消息循环、定义窗口过程等。但是，在MFC基础框架类中找不到这些明显的定义代码。只有在程序编译链接时，链接器才会