实验三 基于OpenGL的圆柱绘制 OpenGL纹理光照

1、实验三 基于OpenGL的圆柱绘制1. 实验目的通过圆柱的绘制，掌握OpenGL编程环境的设置，基本图元的使用，光照的设置以及纹理的设置，理解曲面绘制的基本原理。2. 实验内容（1）设置OpenGL编程环境；（2）利用三角形和四边形等基本图元绘制底面圆圆心在坐标原点，半径为r，高为h，方向沿z轴方向的圆柱；（3）设置光照（4）设置纹理：在圆柱的侧面上显示一张图片3. 主要问题&结果截图1 如何绘制圆柱？一种方法是调用gluc中的函数gluCylinder但本实验要求利用三角形和四边形等基本图元绘制所以这里主要采用类似微积分的方式绘制，就是将椭圆的侧面用多个四边形，底面用多个三角形来表示

2、关键代码void Circle()底面的圆形void Cylinder()圆柱的侧面glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);/扇形连续填充三角形串glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);/圆心：这是三角形作为圆心的顶点int i = 0;for (i = 0; i <= 360; i += 15)float p = i * 3.14 / 180;glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);/圆周：这是三角形作为扇形弧端点的顶点（p的值取0-2PI）就能画出一个类似圆形glEnd();glBegin(GL_QUAD_STRIP);/连续填充

3、四边形串 int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(p/10,0.1f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f);/这个1.0f指定的是高度 glTexCoord2f(p/10,0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd();效果：再调用画圆形的函数画上两个底面 Circle(); glTranslatef(0, 0, 1);/设定高度为1，画上底面 Circle();效果：2 如何纹理贴图？

4、关键代码： glEnable(GL_TEXTURE_2D);/执行纹理映射，启用二维文理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);/允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理/ID 纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用纹理贴图的原理是纹理映射，即将纹理图片上的点和图形中的点建立对应关系。所以，我们需要glEnable底下的点定义之前关联上与之对应的纹理坐标即先调用glTexCoord2f设置纹理，再调用glVertex3f绘制点例如之前的圆形：glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);/扇形连续填充三角形串 glTexCoord2f(0.0

5、f, 0.0f); /将纹理图（0，0）映射到圆心 glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);/将纹理图（1，0）映射到圆周 glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd();这实际上不是一个贴图的效果，因为圆心到圆周上距离相等的点对应的纹理点都是一样的，是一个同心圆的图样效果：纹理那么再看圆柱侧面：glBegin(GL_QUAD_STRIP);/连续填

6、充四边形串 int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(p/10,0.1f);/p和圆周是相对应的，这里让纹理的横坐标随圆周扫过的角度一起改变，就能够将纹理图“刷”上去了，而纵坐标设置为图像的高度和纹理高度的对应，这里合适的参数是根据实际测试得到的 glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f); glTexCoord2f(p/10,0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd();这是最终的效果图：是不是

7、很像一段木桩呢？3 如何设置光照？/定义光源GLfloat ambient=0.0,0.0,0.0,1.0; GLfloat diffuse=9.0,9.0,9.0,9.0;GLfloat position=i/6,2.0,2.0,0.0;/我把光源位置设置得和旋转时用到的角度相关联/把定义值给GL_LIGHT1 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient);/设置环境光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse);/设置漫反射光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,position);/设置光源

8、位置 glEnable(GL_LIGHTING);/启用光照 glEnable(GL_LIGHT1);/启用1号光源效果：可以观察到物体亮度明暗交替的变化4.实验总结这次实验，我算花了比较多心思的。不过我也不是从零开始写的代码，其实原本对于Opengl我也没有很好的基础。我先是从网上找到了几个demo，有的是只能完成贴图的，有的是只能画圆的，有的是只能画侧面的，这些小型的程序比较简单易懂，我通过学习它们的源码，举一反三，最终按照实验要求完成了自己的程序。其中，自己看代码最难理解的就是纹理映射的方式，看懂了之后会发现很简单，学习Opengl，就要理解它状态机的基本思想，自己动手实践一下，改改代码

9、，就很容易理解。附录：源码main.cpp#include<stdlib.h>#include<windows.h>#include<math.h>#include<GL/glut.h>#include <math.h>#include "texture.h"void Circle() glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); /glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);/有l这个会把圆柱侧面清掉 glEnable(GL_TEXTURE_2D);/执行纹理映射，启用二维文理 gl

10、BindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);/允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理/ID 纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用 glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);/扇形连续填充三角形串 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p

11、), 0.0f); glEnd(); glDisable(GL_TEXTURE_2D);void Cylinder() glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); /glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);/有l这个会把圆柱侧面清掉 glEnable(GL_TEXTURE_2D);/执行纹理映射，启用二维文理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);/允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理/ID 纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用 glBegin(GL_QUAD_STRIP);/连续填充四边形串 int i

12、 = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(p/10,0.1f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f); glTexCoord2f(p/10,0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd(); glDisable(GL_TEXTURE_2D); Circle(); glTranslatef(0, 0, 1); Circle();void renderScene(void) static float i =

13、 0; i += 0.1;/旋转速度 if (i > 360) i = 0; glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); glPushMatrix(); /glColor3f(0, 1, 1);/设置颜色 glTranslatef(0.0, 0.0, -7);/指定位置，大小 glRotatef(i, 1, 1 ,1);/旋转轴/定义光源 GLfloat ambient= 0.0,0.0,0.0,1.0; GLfloat diffuse= 9.0,9.0,9.0,9.0; GLfloat po

14、sition= i/6,2.0,2.0,0.0;/把定义值给GL_LIGHT1 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient);/设置环境光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse);/设置漫反射光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,position);/设置光源位置 glEnable(GL_LIGHTING);/启用光照 glEnable(GL_LIGHT1);/启用1号光源 Cylinder();/绘制圆柱 /Circle(); glDisable(GL_TEXTURE_2D); glPop

15、Matrix(); glutSwapBuffers();void changeSize(int w, int h) / 防止除数即高度为0 / (你可以设置窗口宽度为0). if (h = 0) h = 1; float ratio = 1.0* w / h; / 单位化投影矩阵。 glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); / 设置视口大小为整个窗口大小 glViewport(0, 0, w, h); / 设置正确的投影矩阵 gluPerspective(45, ratio, 1, 1000); /下面是设置模型视图矩阵 glMatrixMo

16、de(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt(0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, -1.0, 0.0f, 1.0f, 0.0f);/设置观测点int main(int argc, char * argv) glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA); glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(400, 400); glutCreateWindow(

17、"圆柱 by陈羽丰"); glutDisplayFunc(renderScene); glutIdleFunc(renderScene); /指定程序空闲时调用函数 glutReshapeFunc(changeSize); /指定窗口形状变化时的回调函数 glEnable(GL_DEPTH_TEST); init(); glutMainLoop(); return 0;texture.h#include<time.h>#include<vector>#include<iostream>using std:vector;using std:

18、cout;using std:endl;unsigned int ID;int LoadBitmap(const char *file) unsigned int ID; /纹理的id int width,height,i; byte *image,t; /接受图像数据 FILE *fp; /文件指针 BITMAPFILEHEADER FileHeader; /接受位图文件头 BITMAPINFOHEADER InfoHeader; /接受位图信息头 fp=fopen(file,"rb"); if (fp = NULL) perror("LoadBitmap&qu

19、ot;); /打开文件失败 return -1; fread(&FileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp); if(FileHeader.bfType != 0x4D42) /确保文件是一个位图文件，效验文件类型 printf("Error: This file is not a bmp file!"); fclose(fp); return -1; fread(&InfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp); width=InfoHeader.biWidth; hei

20、ght=InfoHeader.biHeight; if (InfoHeader.biSizeImage = 0) /确保图像数据的大小 InfoHeader.biSizeImage = width*height*3; fseek(fp, FileHeader.bfOffBits, SEEK_SET); /将文件指针移动到实际图像数据处 image=(byte *)malloc(sizeof(byte)*InfoHeader.biSizeImage); /申请空间 if (image = NULL) free(image); printf("Error: No enough space!"); return -1; fread(image, 1, InfoHeader.biSizeImage, fp); for(i=0;