《计算机图形学opengl(第三版)第二章课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机图形学opengl(第三版)第二章课件（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,本章内容,编写图形程序 学习OpenGL程序的基本组成 开发绘制点、直线、折线和多边形的基本图形工具 学会用鼠标和键盘控制程序,2,2.0 vc opengl 编程 指导例子,熟悉代码，多次练习 见图形学第二课opengl-console.doc,创建一个控制台的应用程序，本书采用的编程方式 见图形学第二课opengl-nehe-win.doc,创建一个win32的应用程序，nehe教程（共48课）采用的编程方式 见图形学第三课opengl-nehe-mfc.doc,创建一个mfc的应用程序，本人推荐采用的编程方式，需要学习vc和mfc。,3,2.1 生成图像初步,通过练习（编写和测试各种
2、不同图形的程序）可以很快掌握计算机图形学。先从简单的任务开始，一旦掌握，就试着变变花样，看看有哪些变化，试着进一步绘制更复杂的场景。最好的学习办法是认真、仔细地学习每行代码或等式。当你这么做时，就能理解每个新概念。 每个图形程序都以一些初始化工作为开始，由此建立程序所需要的显示模型和坐标系。,4,2.1 生成图像初步,初始化时，将显示器设置为“图形模式”，并且建立了坐标系，坐标x和y以像素为单位，x向右递增，y向下递增。,5,2.1.1 设备无关的编程 和OpenGL,OpenGL程序可以在不同的图形环境里编译和运行，即它是与设备无关的编程。OpenGL是一个开源图形库，可在http:/www
3、.opengl.org下载。OpenGL常被称为应用程序接口（API）。这个接口是程序员可以调用的例程，先从OpenGL绘制简单的二维物体开始，然后学习绘制三维图形。,6,2.1.2 窗口的编程,事件驱动编程：事件包括单击鼠标，按下键盘上的按键，或者重新调整窗口的大小。程序员将程序组织成回调函数的集合，这些回调函数一有事件发生就执行。即什么也不做，等待事件发生，事件发生后再做指定的事。OpenGL有一个GLUT库，它用来打开窗口，管理菜单和处理事件等。 注册回调函数：有一种方法将每种类型的事件与要求的回调函数关联起来，这个方法称之为注册回调函数。程序中用到的每一个事件类型都必须用回调函数注册，
4、该回调函数的名字和定义由程序员选择。,7,2.1.2 窗口的编程,下面是使用GLUT库，名为myMouse的回调函数例子，它方便地注册了与鼠标关联的事件： glutMouseFunc（myMouse）； glutMouseFunc是GLUT库的固有函数，但是回调函数myMouse是程序员定义的，并由程序员编写代码，处理每个可能感兴趣的鼠标动作。 4种主要的OpenGL库： 1）基本GL库，OpenGL库的基础。它提供OpenGL的基本函数。每个OpenGL函数都以字符GL开头。,8,2.1.2 窗口的编程,2）GLUT库：GL实用工具包。它用来打开窗口，开发和管理菜单，以及管理事件等。 3）G
5、LU库：GL实用库，它提供高级例程，处理矩阵操作和绘制二次曲面如球和圆柱体； 4）GLUI库：用户接口库，提供控制工具和菜单。 glutDisplayFunc（myDisplay）:重绘窗口调用myDisplay回调函数； glutReshapeFun（myReshape）：对屏幕窗口的形状进行调整；,void main() glutDisplayFunc(myDisplay); / 注册重绘函数 glutReshapeFunc(myReshape); / 注册改变窗口形状函数 glutMouseFunc(myMouse); / 注册鼠标动作函数 glutMotionFunc(myMouse)
6、; / 注册鼠标移动函数 glutKeyboardFunc(myKeyboard); / 注册键盘动作函数 /可能初始化其他工作 glutMainLoop(); / 进入主循环等待事件发生 ,10,2.1.3 如何打开一个窗口画图,glutInit：该函数初始化工具包 glutDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB): 分配单个显示缓存 glutInitWindowSize(640,480): 该函数指定屏幕的初始尺寸，宽640像素，高480像素。 glutCreateWindow（“my first attempt”）：该函数打开并显示屏幕窗口吗，并显示标题。
7、代码如下：,void main(int argc, char* argv) glutInit( / 打开屏幕窗口,/ 注册回调函数 glutDisplayFunc(myDisplay); glutReshapeFunc(myReshape); glutMouseFunc(myMouse); glutKeyboardFunc(myKeyboard); myInit(); / 必要的其他初始化工作 glutMainLoop(); / 进入循环 ,13,2.2 OpenGL的基本图形元素,屏幕坐标系：宽为640，高为640。x坐标从左边界0增加到右边界639，y坐标从0增加到上边的479。,绘制三个
8、点： glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(100, 50); glVertex2i(100, 130); glVertex2i(150, 130); glEnd(); 或者用浮点值代替整数值： glBegin(GL_POINTS); glVertex2d(100.0, 50.0); glVertex2d(100.0, 130.0); glVertex2d(150.0, 130.0); glEnd();,OpenGL数据类型： 命令后缀和参数数据类型 OpenGL状态： OpenGL是由许多状态变量组成的状态机，这些状态包括点的大小、绘图的颜色额屏幕窗口大小等，点的大小
9、可以用glPointSize（）来设置，画图的颜色用这条语句设置： glColor3f（red，green，blue）； 坐标系的建立：,void myInit(void) glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0, 640.0, 0, 480.0); myInit设置坐标系，设置透视投影变换。gluOrtho2D设置正交投影。 组合在一起：建立起一个完整的OpenGL程序 glFlush（）函数保证所有的数据被完全处理并显示。,17,2.2.1 几个点丛绘制的例子,点丛是由大量点组成的某种图案。下面有几个点丛例子。
10、,例子2.2.1 北斗星群 见计算机图形学课件2016计算机图形学（Opengl版第三版)书源代码word版2.2.1-threeDots.doc 例子2.2.2 Sierpinski（塞平斯基）垫片 见计算机图形学课件2016计算机图形学（Opengl版第三版)书源代码word版2.2.1-threeDots.doc 算法如下：第k个点表示为P（k）=（x（k），y（k），每一个点都依赖于前一个点P（k-1），过程如下： （1）选择三个固定的点T0，T1，T2，构成一个三角形，称为每个Sierpinski垫片的父三角形； （2）随机选择父三角形顶点T0，T1，T2中的一点作为要绘制的初始点P
11、0。 迭代下面的（3）（5）步，直到图案填充完毕。 （3）随机选择T0，T1，T2中的一点，称为T。 （4）构造下一个点P（k），作为T和前一个已建好的点P（k-1）之间的之间点，即P（k）=（P（k-1）+T）/2 （5）用drawDot（）绘制P（k）。,例子2.2.2 Sierpinski（塞平斯基）垫片 /初始值P(0),在for循环外面 GLintPoint point = Tindex; / 初始值 drawDot(point.x, point.y); / 画初始点 for(int i = 0; i 1000; i+) /画1000点 index = rand()%3; /P（k）
12、=（P（k-1）+T）/2 point.x = (point.x + Tindex.x) / 2; point.y = (point.y + Tindex.y) / 2; drawDot(point.x,point.y); ,例子2.2.3 用点集绘制函数 见计算机图形学课件2016计算机图形学（Opengl版第三版)书源代码word版2.2.1-threeDots.doc 绘制某个数学函数f（x），当x在04变化时的曲线。当绘制曲线时，因为04之间的x值位于屏幕窗口左下角的前4个像素上，而且f（.)的负值位于窗口的下面，根本看不到。需要进行平移和缩放使曲线正好出现在合适的屏幕窗口。将世界坐标
13、系转换为 窗口坐标系。 x方向缩放：假定屏幕窗口为screenWidth，单位为像素，现在x的范围为04，故sx = x * screenWidth /4.0; y方向缩放：假定屏幕窗口为screenHeight，单位为像素， f(x) 的 取值在1.0 和 1.0之间,缩放screenHeight / 2 ，平移为 screenHeight / 2，sy = (y + 1.0) * screenHeight / 2.0;sx，sy为屏幕坐标，x，y为窗口坐标；转换方程为： sx= A * x + B sy =C * y + D,const int screenWidth = 640; / w
14、idth of screen window in pixels const int screenHeight = 480; / height of screen window in pixels GLdouble A, B, C, D; / values used for scaling and shifting void myInit(void) glClearColor(1.0,1.0,1.0,0.0); / background color is white glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); / drawing color is black glPointSize
15、(2.0); / a dot is 2 by 2 pixels glMatrixMode(GL_PROJECTION); / set “camera shape“ glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0.0, (GLdouble)screenWidth, 0.0, (GLdouble)screenHeight); A = screenWidth / 4.0; / x方向的缩放量A B = 0.0; /x方向的平移量B C = D = screenHeight / 2.0;/ y方向的缩放量C和平移量D void myDisplay(void) glClear(GL_COL
16、OR_BUFFER_BIT); / clear the screen glBegin(GL_POINTS); for(GLdouble x = 0; x 4.0 ; x += 0.005) Gldouble func = exp(-x) * cos(2 * 3.14159265 * x); /sx= A * x + B, sy =C * y + D glVertex2d(A * x + B, C * func + D); glEnd(); glFlush(); / send all output to display ,例子2.2.3 用点集绘制函数 见计算机图形学课件2016计算机图形学（Opengl版第三版)书源代码word版2.2.1-threeDots.doc f(x)=sin(x),f(x)=sin(2x),x从-到，y从-1到1 A = screenWidth /
