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HCIMultimedia Lab 图形与多媒体第六章 三维计算机图形学(四)OpenGL简介 汪国平 wgp@graphics.pku.edu.cn 2000年秋季学期研究生课程 一、OpenGL简介 什么是OpenGL OpenGL的组成 一个简单的绘图程序 OpenGL函数命名规范 NT环境中OpenGL的命令解释流程 什么是OpenGL 是一个功能强大的图形库，用户可以很方便地开发所需要地有多种特殊视觉（如光照，纹理，透明，阴影）的三维图形。 与软硬件平台无关的三维图形软件包，可运行于多种窗口系统之上 包含图元生成、投影、光照、光栅化等图形显示过程所需的功能 发展历史 前身是由SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL，是一个工业标准的三维图形软件接口。 向其他平台移植时，开发了OpenGL, 有GL的功能，而且是开放的，使用于多种硬件平台及操作系统， 用户可以创建出接近光线跟踪的高质量静止或动画的三维彩色图象，而且是要比光线跟踪算法快一个数量级。 OpenGL的组成 OpenGL库 包括115个基本函数 函数以gl开头 例：glColor3f(), glTranslate3f(). 完成图元的定义、几何变换、投影等功能 OpenGL的组成 OpenGL实用库 实用函数43个 函数以glu开头 例：gluPerspective(); 完成更高层的图形处理如曲线曲面的生成、图象操作等 OpenGL辅助库 包括函数31个 函数以aux开头 例：auxInitWindow(); 主要用于窗口管理 主要特点 OpenGL可以在网络上工作，即客户机/服务器型，显示图形的计算机（客户机）可以不是运行图形程序的计算机（服务器），客户机与服务器可以是不同类型的计算机，只要两者服从相同的协议。 OpenGL是与硬件无关的软件接口，可以在多种硬件平台上运行,使得OpenGL的应用程序有较好的移植性。 OpenGL的工作顺序 构造几何要素（点，线，多边形，图象，位图），创建对象的数学描述。 在三维空间上放置对象，选择有利的场景观察点。 计算对象的颜色，这些颜色可能直接定义，或由光照条件及纹理间接给出。 光栅化，把对象的数学描述和颜色信息转换到屏幕的象素。另外，也可能执行消隐，以及对象素的操作。 OpenGL程序的基本结构 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大小。主要用到三个函数： 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）； 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; 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。? 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。 注：移植到使用MFC框架下的Windows程序中，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。 绘图前的一些准备工作 清除当前窗口的内容，以免影响绘图的效果 void glClearColor ( red , green , blue , alpha ); 给定当前屏幕的背景设置颜色，red , green , blue , alpha 为RGBA颜色值. void glClear ( mask ); 命令标志要清除的缓冲区。可以清除的缓冲区如下表所示：? 可以用glClearColor, glClearDepth, glClearIndex, glClearStencil, glClearAcc函数为各自对应的缓冲区赋值。若要同时清除多个缓冲区，使用上表中所列的mask位或组合，在速度上要比使用多次调用glClear函数要快得多。 描述几何要素 按一定的顺序给出几何要素的顶点，glVertex命令指定一个顶点，并在生成顶点后，把当前颜色，纹理坐标，法线等值赋给这个顶点。 函数 void glVertex{