openGL编程入门

编程入门

　　OpenGL作图非常方便，故日益流行，但对许多人来说，是在微机上进行的，首先碰到的问题是，如何适应微机环境。这往往是最关键的一步，虽然也是最初级的。一般的,我不建议使用glut 包.那样难以充分发挥 windows 的界面上的功能.

　　OpenGL 在VC环境下的编程步骤：

　　建立基于OpenGL的应用程序框架

　　创建项目：在file -> New中建立项目，基于单文档，View类基于Cview

　　添加库：在project->Setting中指定库

　　初始化：选择View->Class Wizard,打开MFC对话框，添加相应的定义

　　添加类成员说明

　　基于OpenGL的程序框架已经构造好，以后用户只需要在对应的函数中添加程序代码即可。

　　下面介绍如何在 VC++ 上进行 OpenGL 编程。 OpenGL 绘图的一般过程可以看作这样的,先用 OpenGL 语句在 OpenGL 的绘图环境 RenderContext (RC)中画好图, 然后再通过一个 Swap buffer 的过程把图传给操作系统的绘图环境 DeviceContext (DC)中,实实在在地画出到屏幕上.

　　下面以画一条 Bezier 曲线为例，详细介绍VC++ 上 OpenGL编程的方法。文中给出了详细注释，以便给初学者明确的指引。一步一步地按所述去做，你将顺利地画出第一个 OpenGL 平台上的图形来。

　　一、产生程序框架 Test.dsw

　　New Project | MFC Application Wizard (EXE) | "Test" | OK

　　*注* : 加“”者指要手工敲入的字串

　　二、导入 Bezier 曲线类的文件

　　用下面方法产生 BezierCurve.h BezierCurve.cpp 两个文件：

　　WorkSpace | ClassView | Test Classes| <右击弹出> New Class | Generic Class(不用MFC类) | "CBezierCurve" | OK

　　三、编辑好 Bezier 曲线类的定义与实现

　　写好下面两个文件：

　　BezierCurve.h BezierCurve.cpp

　　四、设置编译环境：

　　1. 在 BezierCurve.h 和 TestView.h 内各加上：

　　#include <GL/gl.h>

　　#include <GL/glu.h>

　　#include <GL/glaux.h>

　　2. 在集成环境中

　　Project | Settings | Link | Object/library module | "opengl32.lib glu32.lib glaux.lib" | OK

　　五、设置 OpenGL 工作环境：(下面各个操作，均针对 TestView.cpp )

　　1. 处理 PreCreateWindow(): 设置 OpenGL 绘图窗口的风格

　　cs.style |= WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN | CS_OWNDC;

　　2. 处理 OnCreate():创建 OpenGL 的绘图设备。

　　OpenGL 绘图的机制是: 先用 OpenGL 的绘图上下文 Rendering Context (简称为 RC )把图画好，再把所绘结果通过 SwapBuffer() 函数传给 Window 的 绘图上下文 Device Context (简记为 DC).要注意的是，程序运行过程中，可以有多个 DC，但只能有一个 RC。因此当一个 DC 画完图后，要立即释放 RC，以便其它的 DC 也使用。在后面的代码中，将有详细注释。

　　3. m_hDC是DC的句柄，句柄是一个常量，在程序中不会变化。而m_pDC是DC的指针，是一个不安全的存在，可能导致OpenGL绘制不出图像之类的问题。所以建议用句柄代替指针作参数。

　　int CTestView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)

　　{

　　if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)

　　return -1;

　　myInitOpenGL();

　　return 0;

　　}

　　void CTestView::myInitOpenGL()

　　{

　　m_pDC = new CClientDC(this); //创建 DC

　　ASSERT(m_pDC != NULL);

　　m_hDC = m_pDC->GetSafeHdc();

　　if (!mySetupPixelFormat()) //设定绘图的位图格式，函数下面列出

　　return;

　　m_hRC = wglCreateContext(m_hDC);//创建 RC

　　wglMakeCurrent(m_hDC, m_hRC); //RC 与当前 DC 相关联

　　} //CClient * m_pDC;HDC m_hDC; HGLRC m_hRC; 是 CTestView 的成员变量

　　BOOL CTestView::mySetupPixelFormat()

　　{//我们暂时不管格式的具体内容是什么,以后熟悉了再改变格式

　　static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd =

　　{

　　sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // size of this pfd

　　1, // version number

　　PFD_DRAW_TO_WINDOW | // support window

　　PFD_SUPPORT_OPENGL | // support OpenGL

　　PFD_DOUBLEBUFFER, // double buffered

　　PFD_TYPE_RGBA, // RGBA type

　　24, // 24-bit color depth

　　0, 0, 0, 0, 0, 0, // color bits ignored

　　0, // no alpha buffer

　　0, // shift bit ignored

　　0, // no accumulation buffer

　　0, 0, 0, 0, // accum bits ignored

　　32, // 32-bit z-buffer

　　0, // no stencil buffer

　　0, // no auxiliary buffer

　　PFD_MAIN_PLANE, // main layer

　　0, // reserved

　　0, 0, 0 // layer masks ignored

　　};

　　int pixelformat;

　　if ( (pixelformat = ChoosePixelFormat(m_hDC, &pfd)) == 0 )

　　{

　　MessageBox("ChoosePixelFormat failed");

　　return FALSE;

　　}

　　if (SetPixelFormat(m_hDC, pixelformat, &pfd) == FALSE)

　　{

　　MessageBox("SetPixelFormat failed");

　　return FALSE;

　　}

　　return TRUE;

　　}

　　3. 处理 OnDestroy()

　　void CTestView::OnDestroy()

　　{

　　wglMakeCurrent(m_hDC,NULL); //释放与m_hDC 对应的 RC

　　wglDeleteContext(m_hRC); //删除 RC

　　if (m_pDC)

　　delete m_pDC; //删除当前 View 拥有的 DC

　　CView::OnDestroy();

　　}

　　4. 处理 OnEraseBkgnd()

　　BOOL CTestView::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)

　　{

　　// TODO: Add your message handler code here and/or call default

　　// return CView::OnEraseBkgnd(pDC);

　　//把这句话注释掉，若不然，Window

　　//会用白色背景来刷新，导致画面闪烁

　　return TRUE;//只要空返回即可。

　　}

　　5. 处理 OnDraw()

　　void CTestView::OnDraw(CDC* pDC)

　　{

　　wglMakeCurrent(m_hDC,m_hRC);//使 RC 与当前 DC 相关联

　　myDrawScene( ); //具体的绘图函数，在 RC 中绘制

　　SwapBuffers(m_hDC);//把 RC 中所绘传到当前的 DC 上，从而

　　//在屏幕上显示

　　wglMakeCurrent(m_hDC,NULL);//释放 RC，以便其它 DC 进行绘图

　　}

　　void CTestView::myDrawScene( )

　　{

　　glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);//设置背景颜色为黑色

　　glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

　　glPushMatrix();

　　glTranslated(0.0f,0.0f,-3.0f);//把物体沿(0,0,-1)方向平移

　　//以便投影时可见。因为缺省的视点在(0,0,0),只有移开

　　//物体才能可见。

　　//本例是为了演示平面 Bezier 曲线的，只要作一个旋转

　　//变换，可更清楚的看到其 3D 效果。

　　//下面画一条 Bezier 曲线

　　bezier_curve.myPolygon();//画Bezier曲线的控制多边形

　　bezier_curve.myDraw(); //CBezierCurve bezier_curve

　　//是 CTestView 的成员变量

　　//具体的函数见附录

　　glPopMatrix();

　　glFlush(); //结束 RC 绘图

　　return;

　　}

　　6. 处理 OnSize()

　　void CTestView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy)

　　{

　　CView::OnSize(nType, cx, cy);

　　VERIFY(wglMakeCurrent(m_hDC,m_hRC));//确认RC与当前DC关联

　　w=cx;

　　h=cy;

　　VERIFY(wglMakeCurrent(NULL,NULL));//确认DC释放RC

　　}

　　7 处理 OnLButtonDown()

　　void CTestView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)

　　{

　　CView::OnLButtonDown(nFlags, point);

　　if(bezier_curve.m_N>MAX-1)

　　{

　　MessageBox("顶点个数超过了最大数MAX=50");

　　return;

　　}

　　//以下为坐标变换作准备

　　GetClientRect(&m_ClientRect);//获取视口区域大小

　　w=m_ClientRect.right-m_ClientRect.left;//视口宽度 w

　　h=m_ClientRect.bottom-m_ClientRect.top;//视口高度 h

　　//w,h 是CTestView的成员变量

　　centerx=(m_ClientRect.left+m_ClientRect.right)/2;//中心位置，

　　centery=(m_ClientRect.top+m_ClientRect.bottom)/2;//取之作原点

　　//centerx,centery 是 CTestView 的成员变量

　　GLdouble tmpx,tmpy;

　　tmpx=scrx2glx(point.x);//屏幕上点坐标转化为OpenGL画图的规范坐标

　　tmpy=scry2gly(point.y);

　　bezier_curve.m_Vertex[bezier_curve.m_N].x=tmpx;//加一个顶点

　　bezier_curve.m_Vertex[bezier_curve.m_N].y=tmpy;

　　bezier_curve.m_N++;//顶点数加一

　　InvalidateRect(NULL,TRUE);//发送刷新重绘消息

　　}

　　double CTestView::scrx2glx(int scrx)

　　{

　　return (double)(scrx-centerx)/double(h);

　　}

　　double CTestView::scry2gly(int scry)

　　{

　　}

　　附录：

　　1.CBezierCurve 的声明: (BezierCurve.h)

　　#include "stdafx.h"

　　#include <GL/gl.h>

　　#include <GL/glu.h>

　　#include <GL/glaux.h>

　　struct myPOINT2D

　　{

　　GLdouble x,y;

　　};

　　#define MAX 50

　　class CBezierCurve

　　{

　　public:

　　myPOINT2D m_Vertex[MAX];//控制顶点，以数组存储

　　//myPOINT2D 是一个存二维点的结构

　　//成员为Gldouble x,y

　　int m_N; //控制顶点的个数

　　public:

　　CBezierCurve();

　　virtual ~CBezierCurve();

　　void bezier_generation(myPOINT2D P[MAX],int level);

　　//算法的具体实现

　　void myDraw();//画曲线函数

　　void myPolygon(); //画控制多边形

　　};　

　　2. CBezierCurve 的实现: (BezierCurve.cpp)

　　#include "stdafx.h"

　　#include "bezierCurve.h"

　　#define LEVEL 7

　　CBezierCurve::CBezierCurve()

　　{

　　m_N=4;

　　m_Vertex[0].x=-0.5f;

　　m_Vertex[0].y=-0.5f;

　　m_Vertex[1].x=-0.5f;

　　m_Vertex[1].y=0.5f;

　　m_Vertex[2].x=0.5f;

　　m_Vertex[2].y=0.5f;

　　m_Vertex[3].x=0.5f;

　　m_Vertex[3].y=-0.5f;

　　}

　　CBezierCurve::~CBezierCurve()

　　{}

　　void CBezierCurve::myDraw()

　　{

　　bezier_generation(m_Vertex,LEVEL);

　　}

　　void CBezierCurve::bezier_generation(myPOINT2D P[MAX], int level)

　　{

　　//算法的具体描述，请参考相关书本

　　int i,j;

　　level--;

　　if(level<0)return;

　　if(level==0)

　　{

　　glColor3f(1.0f,1.0f,1.0f);

　　glBegin(GL_LINES);//画出线段

　　glVertex2d(P[0].x,P[0].y);

　　glVertex2d(P[m_N-1].x,P[m_N-1].y);

　　glEnd();//结束画线段

　　return; //递归到了最底层，跳出递归

　　}

　　myPOINT2D Q[MAX],R[MAX];

　　for(i=0;i <m_N; i++)

　　{

　　Q[i].x=P[i].x;

　　Q[i].y=P[i].y;

　　}

　　for(i=1;i<m_N;i++)

　　{

　　R[m_N-i].x=Q[m_N-1].x;

　　R[m_N-i].y=Q[m_N-1].y;

　　for(j=m_N-1;j>=i;j--)

　　{

　　Q[j].x=(Q[j-1].x+Q[j].x)/double(2);

　　Q[j].y=(Q[j-1].y+Q[j].y)/double(2);

　　}

　　}

　　R[0].x=Q[m_N-1].x;

　　R[0].y=Q[m_N-1].y;

　　bezier_generation(Q,level);

　　bezier_generation(R,level);

　　}

　　void CBezierCurve::myPolygon()

　　{

　　glBegin(GL_LINE_STRIP); //画出连线段

　　glColor3f(0.2f,0.4f,0.4f);

　　for(int i=0;i<m_N;i++)

　　{

　　//glVertex2d(m_Vertex.x,m_Vertex.y);

　　glVertex2d(m_Vertex[i].x,m_Vertex[i].y);

　　}

　　glEnd();//结束画连线段

　　}

参考书籍

　　《OpenGL超级宝典(第5版)》

　　人民邮电出版社

　　与DirectX的区别

　　OpenGL 只是图形函数库。

　　DirectX包含图形, 声音, 输入, 网络等模块。

　　OpenGL稳定，可跨平台使用。DirectX仅能用于Windows系列平台，包括Windows Mobile/CE系列以及XBOX/XBOX360。

　　----------------------------------------------------------------------------------------------

　　1995年至1996年，微软实行了一项新计划，以支持在Windows95上运行游戏，目标是把市场扩展到被任天堂和世嘉控制的游戏领域。然而，微软不想用已经在NT上提供的OpenGL技术。微软收购了Rendermorphics,Ltd.并得到他的被称作RealityLab的3D API。经重新整理，微软发布了新的3D API——Direct3D。

　　微软，推行Direct3D，冻结OpenGL！

　　微软当时拒绝了在Window95上支持OpenGL。不止如此，微软采取异常手段收回对OpenGL的MCD驱动接口的支持，以致硬件厂商不得不放弃已经进入最后测试的OpenGL驱动。微软的市场部门开始向游戏开发商、硬件厂商、新闻出版机构推销Direct3D，同时排斥OpenGL。

　　API之战！

　　Silicon Graphics和很多OpenGL用户都依赖OpenGL创新且高性能的技术。但很明显微软打算用Direct3D代替OpenGL，尽管D3D有很多问题而且不能像OpenGL那样被硬件厂商扩展。Silicon Graphics决定在1996 SIGGRAPH会议上作一项演示。演示证明OpenGL至少和D3D一样快，从而驳倒微软的市场论调。因为OpenGL是业界公认标准，比D3D功能丰富，而且图像质量要高一些，所以演示在计算机图形和游戏开发社区导致了激烈论战。

　　游戏开发者要求OpenGL和D3D站在同等地位！

　　当技术和市场问题暴露，强烈的支持OpenGL行动开始了。Doom的开发者John Carmack声明拒绝D3D，Chris Hecker在游戏开发杂志上发表了两套API的全面分析，以微软应放弃D3D为结论。游戏开发者先后两次向微软递交请愿书。第一次由56名首席游戏开发者要求微软发行OpenGL MCD驱动，但未成功，因为会让OpenGL与D3D竞争。第二次的公开信由254人签名开始，截止时达到1400人。微软的回答仍是重申旧市场立场。尽管请愿者清楚的要求两套API同等竞争以促进发展，微软却以增加D3D的投资、更加减少OpenGL的投资为回应。

　　Fahrenheit——D3D与OpenGL的合并？

　　Silicon Graphics，Microsoft, HP，Intel达成协议联合开发下一代3D API——Fahrenheit。但不了了之，因为微软的打算是把OpenGL的技术用到D3D里并且以此之名驱除OpenGL的威胁。（估计DirectX 8 Graphics即是剩下微软独自开发的Fahrenheit，吸收了OpenGL的很多东西。）

　　OpenGL豪气不减当年！

　　OpenGL依然是唯一能与微软单独控制的D3D对立的API，尽管Silicon Graphics不再以任何微软不能接受的方式推行OpenGL。游戏开发这是独立的，并且很多关键人物在用OpenGL，因此，硬件厂商正努力提高对其支持。D3D仍不能支持高端图像和专业应用，而OpenGL主宰着这些土地。在开放原码社区，Mesa项目正提供独立于微软的OpenGL驱动。

　　译者注：表面上好像D3D比OpenGL支持更多的功能，其实由于D3D不支持硬件扩展，如硬件全景阴影，硬件渲染顺序无关半透明材质等新技术根本无法使用，而D3D（特指D3D8）本身提供的功能只有一小部分能在使用HAL且硬件不支持时模拟，你要用大量代码分析硬件能力和采取不同策略。