OPenGL的基本程序结构

OPenGL的基本程序结构
OPenGL的基本程序结构

O p enGL的基本程序结构

常用的程序设计语言,如C、C++、Pascal、Fortran和Java等,都支持OpenGL的开发。这里只讨论C版本下OpenGL的语法。

程序的基本结构

OpenGL程序的基本结构可分为三个部分:

第一部分是初始化部分。主要是设置一些OpenGL的状态开关,如颜色模式(RGBA或ALPHA)的选择,是否作光照处理(若有的话,还需设置光源的特性),深度检验,裁剪等等。这些状态一般都用函数glEnable(???), glDisable(???)来设置,???表示特定的状态。

第二部分设置观察坐标系下的取景模式和取景框位置大小。主要利用了三个函数:

函数void glViewport(left,top,right,bottom):设置在屏幕上的窗口大小,四个参数描述屏幕窗口四个角上的坐标(以象素表示);

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;

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。

第三部分是OpenGL的主要部分,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、光照处理等等。

以上三个部分是OpenGL程序的基本框架,即使移植到使用MFC的Windows程序中,也是如此。只是由于Windows自身有一套显示方式,需要进行一些必要的改动以协调这两种不同显示方式。

OpenGL基本函数均使用gl作为函数名的前缀,如glClearColor();实用函数则使用glu作为函数名的前缀,如gluSphere()。 OpenGL基本常量的名字以GL_开头,如GL_LINE_LOOP;实用常量的名字以GLU_开头,如GLU_FILL。一些函数如glColor* ()(定义颜色值),函数名后可以接不同的后缀以支持不同的数据类型和格式。如glColor3b(...)、glColor3d(...)、 glColor3f(...)和

glColor3bv(...)等,这几个函数在功能上是相似的,只是适用于不同的数据类型和格式,其中3表示该函数带有三个参数,b、d、f分别表示参数的类型是字节型、双精度浮点型和单精度浮点型,v则表示这些参数是以向量形式出现的。

OpenGL定义了一些特殊标识符,如GLfloat,GLvoid。它们其实就是C中的

float和void。在gl.h文件中可以看到以下定义:

……

typedef float GLfloat;

typedef void GLvoid;

……

一些基本的数据类型都有类似的定义项。

状态机制

OpenGL的工作方式是一种状态机制,它可以进行各种状态或模式设置,这些状态或模式在重新改变它们之前一直有效。例如,当前颜色就是一个状态变量,在这个状态改变之前,绘制的每个象素都将使用该颜色,直到当前颜色被设置为其它颜色为止。OpenGL中大量地使用了这种状态机制,如颜色模式、投影模式、单双显示缓存区的设置、背景色的设置、光源的位置和特性等等。许多状态变量可以通过glEnable()、glDisable()这两个函数来设置成有效或无效状态,如是否设置光照、是否进行深度检测等;在被设置成有效状态之后,绝大部分状态变量都有一个缺省值。通常情况下,可以用下列四个函数来获取某个状态变量的值:glGetBooleanv()、glGetDouble()、glGetFloatv()和glGetIntegerv()。究竟选择哪个函数应该根据所要获得的返回值的数据类型来决定。还有些状态变量有特殊的查询函数,如glGetLight*()、glGetError()和 glPolygonStipple()等。另外,使用glPushAttrib()和glPopAttrib()函数,可以存储和恢复最近的状态变量的值。只要有可能,都应该使用这些函数,因为它们比其它查询函数的效率更高。

部分利用glEnable()和glDisable()的函数和设定值。

一个简单的程序

#include

#include

int main(int argc, char** argv)

{

auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA);

auxInitPosition (0, 0, 500, 500);

auxInitWindow (argv[0]);

glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); //置背景色为黑色

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清除颜色缓冲区

glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); //设置象素颜色为白色

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

glOrtho(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0);

glBegin(GL_POLYGON);

glVertex2f(-0.5, -0.5);

glVertex2f(-0.5, 0.5);

glVertex2f(0.5, 0.5);

glVertex2f(0.5, -0.5);

glEnd();

glFlush();

}

上面例子中,函数体内的前三条语句调用了OpenGL辅助库(Auxiliary Library),其作用是进行一些初始化的设置。具体的含义分别说明如下: void auxInitWindow(GLbyte* titleString);

该函数设置窗口的标题,titleString为在标题条中出现的字符串名

void auxInitDisplayMode(GLbitfield mask);

该函数设置窗口的特征,mask对下列值的按行逐位作“或”(OR)运算,或者按列作“与”(AND)运算:

AUX_RGBA AUX_INDEX 颜色的RGBA模型还是索引模型

AUX_SINGLE AUX_DOUBLE 单、双显示缓冲区

还可激活以下任何缓冲,按列作“与”(AND)运算:

AUX_DEPTH 深度缓存

AUX_STENCIL 模板缓存

AUX_ACCUM 累加缓存

如设置 RGBA方式的双缓冲区及具有深度和模板缓存写成:

AUX_DOUBLE|AUX_RGBA|AUX_DEPTH|AUX_STENCIL

缺省值是:

AUX_INDEX|AUX_SINGLE

即是颜色索引方式的单缓存窗口。

void auxInitPosition(GLint x,GLint y,GLsizei width, GLsize height);

该函数设置程序窗口在屏幕上的位置和大小,其中:

x , y 窗口左下角的位置,缺省值为(0,0)。

width, height 窗口的大小(以象素为单位),缺省值为(100,100)。

下面为程序1的绘制效果:

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