05-2 OpenGL2 基本程序结构.pptx

第1页：OpenGL2 基本程序结构

计算机图形学讲义 OpenGL2 基本程序结构

第2页：Windows系统下的OpenGL函数

1 Windows 系统下的 OpenGL 函数

• Windows 95/98 以及 Windows NT 3.51 以上的操作系统中提供了 OpenGL 的动态库，在 VC++2.0 以上的版本中提供了 OpenGL 的静态库。
• 在微机版本中，OpenGL 提供了三个函数库，它们是基本库、实用库和辅助库。

第3页：OpenGL基本库

OpenGL 的基本库是 OpenGL 的核心函数库，在这个函数库中提供了 115 个函数，这些函数都是以“gl”为前缀。这类 API 的主要功能包括物体描述、平移、旋转、缩放、光照、纹理、材质、像素、位图、文字处理等。

所有 OpenGL 提供的操作都可以使用这些函数来实现，而且对于不同的软件和硬件平台，这些函数的使用是完全相同的，这个特性注定了 OpenGL 程序完美的可移植性。

第4页：OpenGL实用库

OpenGL 的实用库是 OpenGL 基本库的一套子程序，它提供了 43 个函数，这些函数都是以“glu”为前缀。基本的 OpenGL 不支持传统上同图形标准相关的一些几何对象，为了减少一些编程负担，OpenGL 提供了实用库。主要功能包括绘制二次曲面、NURBS 曲线曲面、复杂多边形以及纹理、矩阵管理等。

实用库中的所有函数全都是由 OpenGL 基本库函数来编写的，所以在使用上和 OpenGL 基本库的使用是完全相同的。

第5页：OpenGL辅助库

OpenGL 的辅助库是为了方便用户用标准 C 编写 OpenGL 程序而编写的。OpenGL 是一个图形标准，在 OpenGL 中没有提供窗口管理和消息事件响应的函数，所以提供了辅助库。它提供了 31 个函数，这些函数都是以“aux”为前缀。OpenGL 辅助库提供了一些基本的窗口管理函数、事件处理函数和一些简单模型的制作函数等，例如定义窗口的大小、处理键盘事件、鼠标击键事件、绘制多面体等等。

第6页：一个简单的OpenGL程序

2 一个简单的 OpenGL 程序

例10.1 OpenGL 例程 sample.c

#include <windows.h> #include <GL/gl.h> #include <GL/glu.h> #include <GL/glaux.h> #include <stdio.h> void myinit (void); void CALLBACK myReshape (int w, int h); void CALLBACK display (void);

第7页：初始化与绘图函数

void myinit (void){ glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);} void CALLBACK display (void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor4f (0.2, 0.8, 1.0, 1.0); glRotatef (30, 1.0, 1.0, 0.0); auxWireCube (1.0); glFlush ();}

第8页：窗口处理与主函数

void CALLBACK myReshape (int w, int h){ glViewport (0, 0, w, h); } void main (void) { auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA); auxInitPosition (0, 0, 200, 200); auxInitWindow ("openglsample.c"); myinit (); auxReshapeFunc (myReshape); auxMainLoop (display); }

第9页：程序的运行环境配置

把以上代码保存为 sample.c，在 VC 中建立工程并运行会出错，应先配置 OpenGL：

• 进入 Project 菜单，选 Settings 项，选 Link 项，在 Libraries 栏目中加入 OpenGL 库：opengl32.lib　glu32.lib　glaux.lib
• 或者在代码里加入以下三句：

#pragma comment (lib, "opengl32.lib") #pragma comment (lib, "glu32.lib") #pragma comment (lib, "glaux.lib")

第10页：

第11页：头文件使用与回调函数

2.1 头文件使用

若应用程序使用 OpenGL 核心函数，应包括头文件 <GL/gl.h>；使用 GLU 库函数，应包括头文件 <GL/glu.h>；使用 AUX 库函数，应包括头文件 <GL/glaux.h>；使用 WGL 和 Win32 应包括头文件 <windows.h>。

2.2 回调（CALLBACK）函数

CALLBACK 函数是一些用来让系统调用的函数，系统调用它们来实现显示、接受输入事件功能。

第12页：OpenGL的语法规则

2.3 语法规则

• OpenGL 基本库的所有操作函数都是以“gl”为前缀的。实用库的所有操作函数都是以“glu”为前缀。辅助库的所有操作函数都是以“aux”为前缀的。OpenGL 命令带有后缀。
• 以 sample.c 中的 glColor4f 为例，前缀“gl”指这个函数是 OpenGL 的核心库函数，组成命令的单词首字母大写，如“Color”；后缀“4”表示颜色值是由 4 个变量来表示的；“f”表示所表示颜色的每个分量的类型为 32 位浮点数。
• OpenGL 核心库函数常量是以“GL_”开头，均用大写字母，并用下划线将每个关键词分开，如 GL_COLOR_BUFFER_BIT。

第13页：程序基本结构：定义窗口

2.4 程序的基本结构

一个 OpenGL 程序的基本结构是很简单的，无论多么复杂的 OpenGL 程序，可以大致分解成以下部分：

（1）定义窗口：Windows 系统下的 OpenGL 实现提供了一个辅助函数库 aux，用于解决开窗口和处理输入事件等问题。窗口管理函数：首先调用 void auxInitDisplayMode (Glbitfield mask) 函数定义窗口的特性，如颜色和缓存区的性质。例如：

auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA); 
第14页：窗口位置与打开窗口
其次，调用 void auxInitPosition (Glint x, Glint y, Glint width, Glint height) 定义窗口在屏幕上的位置和大小。其中 x、y 为窗口左上角的坐标，width、height 分别为窗口的宽和高（像素个数）。默认值为 (0,0,100,100)。例如：
auxInitPosition (0, 0, 200, 200); 
第15页：处理输入事件
处理输入事件：当改变窗口尺寸、移动窗口、重新显示窗口时，由 auxReshapeFunc (myReshape) 调用函数 myReshape 重新定义窗口属性。通常 myReshape 函数调用 glViewPort 函数，对当前图形进行裁剪，重新定义投影矩阵等。OpenGL 辅助函数库中还包括处理键盘和鼠标输入事件的函数。
第16页：初始化操作
（2）初始化操作
由于 OpenGL 的绘图方式是由一系列的状态确定的，因而在绘制图形前需要做一些准备工作，包括清缓存区（buffer）、定义光照模型、定义纹理映射等基本操作的初始化状态、设置三维视景体、定义视口。例如：
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); 
第17页：设置取景模式与glViewport
（3）设置观察坐标系下的取景模式，主要利用了三个函数：
函数 void glViewport (GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height)：设置在屏幕上的视口大小，四个参数描述屏幕视口四个角上的坐标（以像素表示）。参数 (x, y) 用于指定视口的左下角在窗口坐标系中的位置，参数 width 和 height 分别确定矩形视口的宽和高，均以像素为单位。
注意：视口的大小和尺寸是在窗口坐标系中进行度量的，默认状态下其坐标原点位于窗口的左下角，其尺寸与窗口的大小相同。
第18页：glOrtho正射投影
视点方向　观察体积
函数 void glOrtho (left, right, bottom, top, near, far)：设置投影方式为正交投影（平行投影），其取景体积是一个各面均为矩形的六面体。
注：在默认状态下投影方式为平行正交投影。
第19页：gluPerspective透视投影
函数 void gluPerspective (fovy, aspect, zNear, zFar)：设置投影方式为透视投影，其取景体积是一个截头锥体，在这个体积内的物体投影到锥的顶点。它通过指定 x-z 平面内的视角大小及宽高比来确定沿视线方向的棱锥，并通过指定远、近剪切面与视点间的距离来截断棱锥，得到观察体。
第20页：构造几何物体的数学描述
（4）使用 OpenGL 的库函数构造几何物体对象的数学描述，包括点线面的位置和拓扑关系、几何变换、光照处理等。这是 OpenGL 程序的主要部分。在例10.1中，在函数 void CALLBACK display (void) 中写好要绘制的三维图形，然后，在主程序中调用 auxMainLoop (display) 就可让该图形一直显示。
第21页：微机运行环境配置
（5）程序的微机运行环境配置
软件与硬件环境：操作系统 Windows 95/98、Windows NT；软件开发环境 Microsoft Visual C++ 4.0 及以上版本；硬件为奔腾级微机，最好配有支持 OpenGL 硬加速的图形卡。
连接三个静态库：程序中除了包含必需的头文件如 <windows.h>、<GL/gl.h>、<GL/glaux.h>、<GL/glu.h> 外，在创建执行文件时，在 VC 环境设置中要连接 opengl32.lib、glu32.lib 和 glaux.lib 三个函数库。运行已创建的执行文件时，在 windows\system 目录下要有 opengl32.dll、glu32.dll 两个动态连接库。