《OpenGL图形软件包》PPT课件

1、 OpenGL简介 OpenGL坐标系的设置一、OpenGL是什么开放图形库OpenGL（Open Graphics Library）是图形硬件的一个软件接口，它实现了各种二维和三维的高级图形处理技术，是实现逼真的三维效果与建立交互式三维景观的强大工具。OpenGL独立于硬件系统和操作系统，可以在各种类型的计算机、各种操作系统上使用，还可以在网络环境下以客户-服务器模式工作，具有很高的可移植性。OpenGL中的图形函数定义为独立于任何程序设计语言的一组规范，在各种编程语言中，如C+、FORTRAN、JAVA等都可以调用OpenGL的库函数。OpenGL是什么OpenGL是一套应用程序编程接口(

2、Application Programming Interface，API)，借助于OpenGL编程可实现对图形硬件的访问。OpenGL有两个重要的优点：1、 OpenGL非常接近底层硬件，使用OpenGL编写的程序具有较高的运行效率；2、 OpenGL易于掌握和使用。【注】API：在计算机图形学的诸多应用领域，如交互游戏、交互网站、CAD软件包设计中，应用软件各项功能的实现依赖硬件和底层软件。为避免应用程序所共有的标准功能代码重复编写，也为了程序员在编写代码时不必关心图形硬件的细节，同时提高应用程序的可移植性，API应运而生。API通过一套精心定义的接口函数，实现图形软件与系统的交互。Ope

3、nGL API：OpenGL为多种图形硬件所支持，它包含200多个可用于构建应用程序的函数。几乎所有的计算机和操作系统中都有OpenGL的相应实现，使用OpenGL编写的程序可被移植到任何支持该接口的计算机。一个典型的OpenGL应用程序可运行在具有任意实现方式的平台中。此外，OpenGL具有高度的稳定性。总结OpenGL的优势主要体现在下面三方面：1. 与C语言紧密结合OpenGL命令最初就是用C语言函数来描述的，对于学过C语言的人而言，OpenGL容易理解和掌握的。2. 强大的可移植性与DirectX相比较，OpenGL有更强的可移植性。 DirectX基于Windows系统，游戏开发还必

4、须基于XBOX游戏机。OpenGL不依赖操作系统，真正做到与硬件无关，与平台无关。3. 高性能的图形渲染OpenGL是一个工业标准，各显卡厂家无一不对OpenGL提供强力支持，使得OpenGL得以广泛用于各行业图形软件的开发。OpenGL的主要功能1、模型绘制：OpenGL能够绘制点、线和多边形，并利用这些基本图元，几乎可以构造出所有的三维模型。 OpenGL还提供球、多面体、茶壶等复杂形体，以及Bezier、NURBS曲线曲面的绘制函数。2、模型观察： OpenGL提供完备的几何变换函数，使用户可以选择三维模型的观察方式。3、颜色模式： OpenGL提供两种颜色模式RGBA模式和颜色索引模式

5、；三维模型着色有平面着色模式和光滑着色模式。OpenGL的主要功能4、光照应用： OpenGL依据光线追踪理论，提供多种光源模拟函数，以及模型表面反射特征，即模拟材质属性的函数，能够实现三维场景的光照模拟。5、图形效果增强： OpenGL提供了一系列增强三维景观图形效果的函数，包括反走样、混合和雾化。6、位图和图像处理： OpenGL提供了一系列针对位图和图像进行操作的函数。位图和图像的数据均采用像素矩阵来表示。OpenGL的主要功能7、纹理映射： OpenGL提供了一系列纹理映射函数，可以方便的把真实图像贴到景物的多边形上，从而绘制逼真的三维景观。8、实时动画： OpenGL采用双缓存技术实

6、现动画效果。9、交互技术： OpenGL提供了方便的三维图形人机交互接口，用户通过输入设备可选择和修改三维景观中物体的方位、观察角度等。三、构建OpenGL运行环境将 OpenGL文件dll文件夹内的所有dll文件复制至系统的system32文件夹。如C盘为系统盘的Windows XP系统，system32文件夹路径为“C:WINDOWSsystem32”。将 OpenGL文件lib文件夹内的所有文件拷贝到VCLib文件夹内，如E:SOFTWAREMicrosoft Visual StudioVC98Lib将 OpenGL文件include文件夹内的gl拷贝到VCinclude文件夹内，例如E

7、:SOFTWAREMicrosoft Visual StudioVC98Include四. Visual C+中新建工程的步骤和为运行OpenGL需作的设置1、新建工程的步骤 1）菜单“文件” “新建” 弹出新建对话框 2）选择“Win32 Console Application”，选择存放工程的目录，为工程文件起一个名字。（如下图）3）点击“完成”按钮。4）点菜单“文件” “新建” 弹出新建对话框，按下图设置后，点确定。2、为运行OpenGL程序，VC+ 6.0需要进行的设置： 1）取得OpenGL编译运行所需文件。 2）菜单“工程” “设置” “C/C+”选项卡 “分类”下拉框选“prep

8、rocessor”即 “预处理器”中填入OpenGL头文件目录的路径。如下图。3）“Link”选项卡 “分类”下拉框选“Input” “对象库模块”中增加“opengl.lib”、 “ glu.lib”、 “ glut.lib” “附加库路径”中填入OpenGL lib文件的目录路径。如下图。然后点“确定”按钮。#pragma comment(lib, opengl32.lib); #pragma comment(lib, glu.lib); #pragma comment(lib, glut.lib);或者在源文件头文件包含之后加上以下三段语句：五. OpenGL的基本语法 1、相关库Ope

9、nGL核心库，包含115个最基本的函数，这些函数以gl为前缀，如：glColor3f (1.0, 1.0, 1.0); /用于设定绘图的颜色 核心库函数用于常规的、核心的图形处理，如建立各种几何模型，产生光照效果，进行反走样及投影变换。五. OpenGL的基本语法 1、相关库OpenGL实用程序库，包含43个函数，这些函数以glu为前缀，如：gluOrtho2D(0.0, 200.0, 0.0, 150.0);/设置投影参数 实用程序库的函数用于实现较复杂的操作，如纹理映射、坐标变换、网格化、曲线曲面以及二次函数物体（圆柱、球）的绘制。五. OpenGL的基本语法 1、相关库OpenGL实用程

10、序工具包，包含30多个函数，以glut为前缀，如：glutInitWindowPosition(100, 120);/设置窗口的位置 实用程序工具包主要提供基于窗口的工具，如窗口系统的初始化、多窗口管理、菜单管理等。GLUT库中的窗口管理函数不依赖运行环境，因此GLUT可以在所有的OpenGL平台上运行。五. OpenGL的基本语法 2、命名规则OpenGL函数都遵循一个命名约定，通过这个约定可以了解函数源于哪个库，需要参数的个数以及参数的类型。命名规则：如：glColor3f (1.0, 1.0, 1.0);gl 表示该函数来自核心库gl.h；Color 函数的根命令，表示该函数用于颜色设定

11、；3f 表示该函数有3个浮点类型的参数；五. OpenGL的基本语法 2、命名规则有些函数使用一个或多个符号常量，各常量之间以符号“|”分隔。OpenGL符号常量均以库前缀的大写形式开头，各个组成词间用下划线分开。如：glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);GLUT_SINGLE：单缓冲区GLUT_RGB：颜色模式为RGBOpenGL数据类型含义定义为C类型C字面值后缀GLbyte8位整数signed charBGLshort16位整数shortSGLint，GLsizei32位整数longLGLfloat，GLclampf32位浮点数floatFG

12、Ldouble，GLclampd64位浮点数doubleDGLubyte，GLboolean8位无符号整数unsigned charUbGLshort16位无符号整数unsigned shortUsGLuint，GLenum，GLbitfield32位无符号整数unsigned longUi五. OpenGL的基本语法 3、数据类型OpenGL定义有自己的数据类型，这些数据类型可以映射为常规的C语言的数据类型六. OpenGL基本程序剖析 （初始化firstgl.cpp) 程序的结构：头文件包含图形窗口初始化init()绘图显示函数display()显示窗口设置函数reshape()主函数ma

13、in()利用OpenGL绘图，需要引入OpenGL核心库以及其他需要使用的库的头文件。由于OpenGL没有包含窗口系统，因此还需要引入窗口系统，在windows操作系统下，应包含windows.h文件。#include windows.h#include /本例使用glut库函数实现窗口管理六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp头文件包含如果使用gl或glu库函数实现窗口管理，则包含语句应写为：#include#include六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp头文件包含初始化函数init() 剖析：void init(void) glClearColor(0.0,0

14、.0,0.0,0.0); /设置清除颜色 glShadeModel(GL_FLAT); /设置着色模型，可选择的参数为 ：GL_FLAT：单色着色GL_SMOOTH：平滑着色 六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp图形窗口初始化init()void display(void) glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); /清除颜色缓冲区，其效果为将整个窗口清除为当前清除颜色glBegin(GL_LINE_STRIP); /设置绘制连续直线 glColor3f(1.0,0.0,0.0); /设置绘制颜色，即前景色，颜色参数是比例值，值域0, 1 glVertex3f(

15、0.25,0.25,0.0); /点坐标 glVertex3f(0.75,0.75,0.0); glVertex3f(0.75,0.25,0.0); glVertex3f(0.25,0.25,0.0); glEnd(); glFlush(); /强制之前所发出的OpenGL命令开始执行，并保证它们能够在有限的时间内完成。六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp绘图显示函数display()【注】OpenGL常用的混合色混合色红色成分（R）绿色成分（G）蓝色成分（B）黑0.00.00.0红1.00.00.0绿0.01.00.0黄1.01.00.0蓝0.00.01.0紫1.00.01.0

16、青0.01.01.0深灰0.250.250.25浅灰0.750.750.75棕0.600.400.12南瓜橙0.980.6250.12粉红0.980.040.70紫红0.600.400.70白1.01.01.0void reshape(int w,int h)glMatrixMode (GL_PROJECTION); /指定投影矩阵为当前矩阵glLoadIdentity(); /该函数重置当前指定的矩阵为单位矩阵 gluOrtho2D (0.0, 1.0, 0.0, 1.0); /该函数把原点（0，0）放在最左下角的位置，并设置单位长度。六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp显示窗

17、口设置函数reshape()/*窗口管理*/ glutInit(&argc,argv); /初始化GLUT并处理命令行参数，应在调用其它函数前调用 glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); /指定使用单缓存RGBA颜色模式 glutInitWindowSize(640,480); /指定窗口的大小，单位为像素 glutInitWindowPosition(100,100); /指定窗口左上角在屏幕上的位置 glutCreateWindow(“OpenGL初始化”); /该函数返回一个标识符，唯一的标识新建的窗口 init(); /调用图形窗口初始化函

18、数六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp主函数void main(int argc, char* argv)/*回调函数*/ glutReshapeFunc(reshape); /注册重画回调函数 glutDisplayFunc(display); /注册显示回调函数 glutMainLoop(); /进入GLUT事件处理循环，让所有与“事件”有关的函数调用都无限循环。 六. OpenGL基本程序剖析 first.cpp主函数void main(int argc, char* argv)七、关于坐标系统定义函数的说明：OpenGL在绘制最终图形时所使用的坐标系统，决定了图像将如何映

19、射到屏幕上。glOrtho() 该函数创建了一个正交平行的三维视景体，与之相适应的映射函数中的点坐标应该是三维的。glOrtho()函数用途：设置或修改修剪空间的范围句法：void glOrtho(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far);说明：这个函数描述了一个平行修剪空间。这种投影意味着离观察者较远的对象看上去不会变小（与透视投影相反）。在3D笛卡尔坐标中想象这个修剪空间，左边和右边是最小和最大的X值，上边和下边是最小和最大的Y值，近处和远处是最小和最大的Z值。七、关于坐标系统定义函数的说明：以glOrtho()函数定义坐标系统的代码 glOrtho(0.0, 1.0, 0.0, 1.0, -1.0, 1.0); /视景体坐标系大小按比例确定 glBegin(GL_POLOYGON); glVertex3f(0.25, 0.25,