OpenGL图形编程1介绍(陈永强)
计算机图形学陈永强PPT课件
点光源
N
L
8
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P
图2 漫反射
漫反射光（Diffuse Reflection）
对于彩色
I p (I pR , I pG , I pB )
IdR I pR KdR (L N )
IdG I pG KdG (L N )
IdB I pB KdB (L N )
对于多个漫反射光源
Ks (KsR , KsG , KsB )
16
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颜色
光强计算公式：
n
n
I R IaR KaR f (di )I pR,i KdR (Li N ) f (di )I pR,i KsR (Hi N )n
i 1
i 1
n
n
IG IaG KaG f (di )I pG,i KdG (Li N ) f (di )I pG,i KsG (Hi N )n
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Whitted光照模型
Whitted在简单光照模型中增加了环境镜面反
射光和环境规则透射光，以模拟周围环境的光投
射在景物表面上产生的理想镜面反射和规则透射
现象。
R
N
I Ilocal Ks I s Kt It
V 视点
T
图11 物体表面的镜面反射和透射
38
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对于每一像素光线，对场景中的所有物体表面进 行测试以确定其是否与该光线相交，并计算出交 点的深度，深度最大（z值）的交点即为该像素 对应的可见点。然后，继续考察通过该可见点的 从属光线（Secondary Rays）。
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光线跟踪算法步骤
对每条从属光线重复过程：与场景中的所有物体 求交。然后递归地在沿从属光线方向最近的物体 表面上生成下一折射和反射光线。当由每个像素 出发的光线在场景中被反射和折射时，逐个将相 交物体表面加入到一个二叉光线跟踪树中。当树 中的一束光线到达预定的最大深度或到达某光源 时，就停止跟踪。
《OpenGL三维图形程序设计》系列讲座—OpenGL基本编程
OpenGL基础知识1OpenGL函数库及简单例程1. 1OpenGL 函数库OpenGL 是一个针对图形硬件的软件接口(Software Interface)。
它包括200 多个图形操作函数, 分属于三个基本图形库, 即基础库、实用库、辅助库。
OpenGL 基础库是OpenGL 最底层的图形函数库, 它提供大量的几何图原和图象单元的操作, 约含115 个函数, 函数前缀为gl, 列于头文件<gl.h > 中; OpenGL 实用库( the OpenGL Utility Library, GLU ) 是在基础库上开发的高级实用函数库, 它提供更方便的纹理映射、坐标变换和复杂三维物体建模的调用, 约含43个函数, 前缀为glu, 列于头文件< glu. h> 中;OpenGL 辅助库( the OpenGL Auxiliary Library,AUX) 是为OpenGL 编程初学者提供的一系列窗口管理、输入输出及三维复杂物体绘制的特殊函数库, 因OpenGL本身并不带窗口系统, 也不提供复杂场景绘制功能, 因此提供辅助库便于快速入门,正式应用时可不用这些函数, 而直接在所用窗口系统下实现这些功能, 辅助库约含31个函数, 前缀为aux, 列于头文件< aux. h> 中。
1. 2基本接口编程Windows下一般已经带上了OpenGL 的opengl32. dll动态连接库, 读者可在windows目录下的SYSTEM 32子目录中查到。
但是一般没有直接带glu32. dll、glut32.dll、glut.dll 等。
必须再单独将这些动态链接库入Windows目录下的SYSTEM32子目录中去。
在VC下添加OpenGL静态链接库: opengl32.lib、glu32.lib、glaux.lib、glut32.lib。
将动态链接库文件opengl32.dll、GLUT.dll、GLUT32.dll、GLU.dll拷贝到系统的"Windows（或WinNT）\system32\"目录下。
课件：OpenGL1 简介
（1）跨平台特性
OpenGL与硬件、窗口和操作系统是相互独立的。 为了构成一个完整功能的图形处理系统，其设计实 现共分 5 层：图形硬件、操作系统、窗口系统、 OpenGL和应用软件。
因而， OpenGL可以集成到各种标准窗口和操作 系统中。例如，操作系统包括UNIX,Windows NT, Windows 95/98, DOS等；窗口系统包括X Windows, Microsoft Windows等。
（3）网络透明性
建立在客户/服务器模型上的网络透明性是 OpenGL的固有特性，它允许一个运行在工作站上的 进程在本机或通过网络在远程工作站上显示图形。利 用这种性质能够均衡各工作站的工作负荷,共同承担 图形应用任务。
（4）高质量和高性能
无论是在CAD/CAM、三维动画还是可视化仿真 等领域，OpenGL高质量和高效率的图形生成能力都 能得到充分的体现。在这些领域中，开发人员可以利 用OpenGL制作出效果逼真的二、三维图像来。
• OpenGL1.0~OpenGL 1.5是经典的固定管线 时代；OpenGL 2.0~OpenGL2.1是固定管线 和可编程管线并存的时代；OpenGL 3.0~OpenGL4.x开始是可编程管线崛起的时 代。
• 近几年OpenGL发展速度迅猛，新版本的 OpenGL已经更新到了OpenGL 4.4，其功能 略超过Direct3D11，且被Nvidia和AMD主流 显卡全面支持；
（5）出色的编程特性
OpenGL在各种平台上已有多年的应用实践， 加上严格的规范控制，因此OpenGL具有良好 的稳定性。
OpenGL具有充广泛性
OpenGL是目前最主要的二、三维交互式图形应用程 序开发环境，已成为业界最受推荐的图形应用编程接 口。自从1992年发表以来，OpenGL已被广泛地应用 于CAD/CAM、三维动画、数字图像处理以及虚拟现 实等领域，Kinetix公司的3D Studio Max就是突出的 代表。无论是在PC机上，还是在工作站甚至是大型 机和超级计算机上，OpenGL都能表现出它的高性能 和强大威力。
第三章OpenGL编程基础PPT课件
GLUT的子程序的前缀使用字母“glut”。
二、GLUT函数：P32-37
1ห้องสมุดไป่ตู้初始化和创建窗口函数：
2、处理窗口和输入函数：
3、绘制三维物体：
4、管理后台处理：
5、运行程序：glutMainLoop(void);
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3.3 OpenGL初步编程
一个OpenGL程序一般包括以下几个部分：P38 （1）定义绘制对象 （2）初始化 （3）渲染屏幕图像
第三章OpenGL编程基础
OpenGL是目前用于开发可移植、可交互的 2D和3D图形应用程序的首选环境，也是目前最 广泛采用的计算机图形标准。
OpenGL所具有的功能基本上涵盖了计算机图 形学所要包括的各个方面的内容。
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主要内容
3.1 OpenGL简介 3.2 OpenGL应用工具包GLUT 3.3 OpenGL初步编程
详见：OpenGL入门学习
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谢谢您的指导
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日
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3.3 OpenGL初步编程
一、OpenGL函数命名与数据类型：P38-39
二、OpenGL库和头文件：
动态库：opengl32.dll glu32.dll glut32.dll 放入 windows\system32目录下
静态库：opengl32.lib glu32.lib glut32.lib放入VC安装目录 的LIB目录下
OpenGL编程精粹
《OpenGL编程精粹》实验报告班级：计科083姓名：许银学号：0804641004指导教师：陈永强2011 年6 月 4 日一、实验目的通过本实验，使自己了解OpenGL的有关原理、算法及系统，掌握基本图形学显示程序设计方法，及三维图形程序设计方法，还要学习OpenGL光源、光照模型、物体材质、明暗处理、深度测试等生成真实世界的基本方法，为进一步学习计算机辅助设计方面的设计知识打下基础，同时通过此课程设计提高动手实践能力和学习分析能力。
二、实验要求这次课程设计的要求是通过OpenGL编程，模拟太阳、地球、月亮三者之间公转与自转的运动关系。
三、开发环境基于OpenGL的Microsoft Visual C++ 6.0四、实验内容//外部变量定义static GLfloat a = 3.5;static GLfloat b = 2;static GLfloat x = 0.0;static GLfloat y = 2.0;static GLfloat spin = 0.0;static GLfloat right = 0.0;static GLfloat left = 0.0;static GLfloat up = 0.0;static GLfloat down = 0.0;static sun_rotate = 0.0;static m = 0.0;static n = 0.0;static m_spin = 0.0;static m_x = 1.0;static m_y = 0.0;void sunfunc(void){sun_rotate+=2.0;if(sun_rotate>360.0)sun_rotate-=360.0;glutPostRedisplay();}{right+=2.0;if(right>360)right-=360;glutPostRedisplay(); }void leftfunc(void) {left+=2.0;if(left>360)left-=360;glutPostRedisplay(); }void upfunc(void) {up+=2.0;if(up>360.0)up-=360.0;glutPostRedisplay(); }void downfunc(void) {down+=2.0;if(down>360.0)down-=360.0;glutPostRedisplay(); }void spinfunc(void) {spin+=0.006;if(spin>360)spin-=360.0;x=a*sin(spin);y=b*cos(spin);glutPostRedisplay(); }{m_spin+=2;if(m_spin>360.0)m_spin-=360;m_x=sin(m_spin);m_y=cos(m_spin);glutPostRedisplay();}//初始化void init(void){//设置背景色glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);//设置平滑着色glShadeModel(GL_SMOOTH);//启用深度测试消隐glEnable(GL_DEPTH_TEST);//全局环境光GLfloat model_ambient[]={0.1,0.1,0.1,1.0};//光源位置GLfloat light_position[]={1.0, 1.0, 1.0, 0.0};//光的环境强度 GLfloat light_ambient[]={1.0, 1.0, 1.0, 1.0};//光的散射强度GLfloat light_diffuse[]={1.0, 1.0, 1.0, 1.0};//光的镜面强度GLfloat light_specular[]={1.0, 1.0, 1.0, 1.0};//设置背景色glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);//设置平滑着色glShadeModel(GL_SMOOTH);//启用深度测试消隐glEnable(GL_DEPTH_TEST);glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,light_ambient);glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,light_diffuse);//光照模型glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,model_ambient);//启用光照 glEnable(GL_LIGHTING);glEnable(GL_LIGHT0);//启用混合glEnable(GL_BLEND);//启用抗锯齿glEnable(GL_POINT_SMOOTH);glEnable(GL_LINE_SMOOTH);glEnable(GL_POLYGON_SMOOTH);//启用雾// glEnable(GL_FOG);}//回调void display(void){//地球材质属性GLfloat mat_ambient[] = { 0.2, 0.2, 0.9, 1.0 };GLfloat mat_diffuse[] = { 0.2, 0.2, 0.9, 1.0 };GLfloat mat_specular[] = { 0.2, 0.1, 0.8, 1.0 };GLfloat mat_shininess[] = { 10.0 };GLfloat mat_emission[] = {0.1, 0.1, 0.1, 0.0};//太阳材质属性GLfloat sun_ambient[] = { 0.9, 0.2, 0.1, 1.0 };GLfloat sun_diffuse[] = { 0.9, 0.2, 0.2, 1.0 };GLfloat sun_specular[] = { 0.9, 0.3, 0.1, 1.0 };GLfloat sun_shininess[] = { 20.0 };GLfloat sun_emission[] = {0.1, 0.1, 0.1, 0.0};//月球材质属性GLfloat mom_ambient[] = { 0.5, 0.5, 0.5, 1.0 };GLfloat mom_diffuse[] = { 0.5, 0.5, 0.5, 1.0 };GLfloat mom_specular[] = { 0.5, 0.5, 0.5, 1.0 };GLfloat mom_shininess[] = { 50.0 };GLfloat mom_emission[] = {0.1, 0.1, 0.1, 0.0};glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);glColor4f(1.0,1.0,1.0,0.0);glPushMatrix();glPushMatrix();glEnable(GL_LIGHTING);//设置太阳材质属性glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, sun_ambient);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, sun_diffuse);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, sun_specular); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, sun_shininess); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, sun_emission); //太阳自传sunfunc();glRotatef(sun_rotate,1.0,1.0,0.0);glutSolidSphere(0.8,100,100);glPopMatrix();//轨道旋转glRotatef(right, 0.0, 1.0, 0.0);glRotatef(-left, 0.0, 1.0, 0.0);glRotatef(-up, 1.0, 0.0, 0.0);glRotatef(down, 1.0, 0.0, 0.0);glPushMatrix();glTranslatef(x,y,0);glEnable(GL_LIGHTING);//地球材质设置glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mat_ambient);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mat_diffuse);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, mat_emission);glutSolidSphere(0.3, 100, 100);glDisable(GL_LIGHTING);glutSolidTorus(0.004,0.56,100,100);glPushMatrix();{glRotatef(-m_spin,0,0,1);glTranslatef(0.4,0.4,0);m_spinfunc();glEnable(GL_LIGHTING);//月球材质设定glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mom_ambient);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mom_diffuse);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mom_specular); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mom_shininess); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, mom_emission); glutSolidSphere(0.14,100,100);}glPopMatrix();glPopMatrix();glPushMatrix();//绘制轨道禁用光照glDisable(GL_LIGHTING);glScalef(a/b,1.0,1.0);glutSolidTorus(0.003,2.0,100,100);glPopMatrix();glPopMatrix();glutSwapBuffers();}//窗口变化函数void reshape(int w,int h){//视口变换glViewport( 0, 0, (GLsizei)w,(GLsizei)h);//选择投影矩阵glMatrixMode(GL_PROJECTION);//重置投影矩阵glLoadIdentity();//正投影if(w>=h)glOrtho(-3.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 3.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -3.0, 3.0, -10.0, 10.0);elseglOrtho(-3.0, 3.0, -3.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h,3.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -10.0, 10.0);//透视投影// gluPerspective(45.0, (GLfloat)w/(GLfloat)h, 1.0, 100.0);//选择模型视图矩阵glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//重置模型视图矩阵glLoadIdentity();//下面可以设置观察点 glLookAt() 或是变换场景局部坐标系glTranslate() glRotate() glScale()// gluLookAt(0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);}//鼠标响应void mouse(int button, int state, int x, int y){switch(button){case GLUT_LEFT_BUTTON:if(state==GLUT_DOWN)glutIdleFunc(spinfunc);break;case GLUT_RIGHT_BUTTON:if(state==GLUT_DOWN)glutIdleFunc(m_spinfunc);break;case GLUT_MIDDLE_BUTTON:if(state==GLUT_DOWN)break;}}//主函数int main(int argc,char **argv){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);glutInitWindowSize(850,600);glutInitWindowPosition(100,100);glutCreateWindow(argv[0]);init();glutReshapeFunc(reshape);glutMouseFunc(mouse);glutKeyboardFunc(keyboard);glutDisplayFunc(display);glutMainLoop();return 0;}实验结果如下：五、实验总结及心得体会通过这次实验，使我学习了更多的基于OpenGL的编程方法，在实验过程中多多少少出现过各式各样的问题，我也不断在学习解决这些问题，编程就是要将理论付诸于实践，二者相辅相成，所以要多多练习OpenGL的编程，提高自己的编程能力，同时不断地掌握新的理论知识。
OpenGL图形编程6位图图像(陈永强)
9
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
10
OpenGL图形编程
武汉纺织大学数学与计算机学院 授课教师：陈永强 教授
1
5.位图图像
像的区别 位图的每个像素仅包含一位信息，图像的每 个像素一般含有多种信息（R、G、B、 Alpha）; 位图用于掩码，遮盖别的图像；图像数据则 覆盖先前数据或与先前数据混合。
6
5.2图像
像素复制
void glCopyPixels(GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei height,GLenum buffer);
7
5.2图像
图像缩放
void glPixelZoom(GLfloat zoomx,GLfloat zoomy);
8
5.2图像
3
5.1位图
当前光栅位置
void glRasterPos{234}{sifd}[v](TYPE x,TYPE y,TYPE z,TYPE w);
显示
void glBitmap(GLsize width,GLsizei height, GLfloat xbo,GLfloat ybo,GLfloat xbi,GLfloat ybi,const GLubyte* bitmap);
4
5.1位图
例子 红皮书drawf.c
5
5.2图像
像素读写 读
void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,GLvoid* pixels);
写
void glDrawPixels(GLsizei width,GLsizei height, GLenum format,GLenum type,GLvoid* pixels);
OpenGL图形编程1介绍(陈永强)
18
1.1OpenGL的主要功能
位图和图像处理
OpenGL 还提供了专门对位图和图象进行操作的 函数。
19
1.1OpenGL的主要功能
纹理映射
三维景物因缺少景物的具体细节而显得不够真实，为了更 加逼真地表现三维景物，OpenGL 提供了纹理映射的 功能。OpenGL 提供的一系列纹理映射函数使得开发 者可以十分方便地把真实图象贴到景物的多边形上，
32位整数 32位浮点数 64位浮点数
short
long float double
S
L F D
GLubyte，GLboolean
GLshort GLuint，GLenum，GLbitfield
位图字体以及把文本放在窗口的某一位置等这些函数把
Windows 和 OpenGL 揉合在一起。
34
1.4OpenGL基本语法
组成
Win32 API 函数库
这部分函数没有专用的前缀，主要用于处理像素 存储格式和双帧缓存。
35
1.4OpenGL基本语法
函数命名规则
OpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以下格
从而可以在视窗内绘制逼真的三维景观。
20
1.1OpenGL的主要功能
实时动画
为了获得平滑的动画效果，需要先在内存中生成 下一幅图象，然后把已经生成的图象从内存拷 贝到屏幕上，这就是 OpenGL 的双缓存技术 (double buffer)。OpenGL 提供了双缓存 技术的一系列函数。
21
1.1OpenGL的主要功能
交互技术
目前有许多图形应用需要人机交互，OpenGL 提
供了方便的三维图形人机交互接口，用户可以选
计算机图形学1陈永强-文档资料
构想（Imagination）：生动形象地反映设计者 的思想。
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虚拟现实的关键技术
能以实时的速度生成有逼真感的景物图形。 能高精度的跟踪用户的头和手。 头戴显示器能产生高分辨率图象和较大的视角。 能对用户的动作产生力反馈。 实例（VRML，虚拟现实建模语言）
17
计算机图形学研究的对象
图形的要素： 几何要素和非几何要素。
计算机图形学中所研究的图形 从客观世界物体中抽象出来的带有颜色
及形状信息的图和形。
18
图形的表示
点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一
种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么 灰度或色彩。
参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属
10
主要参考书目
Donald Hearn,M.Pauline Baker著, 蔡士杰等译，计算 机图形学（第三版），电子工业出版社，2005。
孙家广，计算机图形学基础教程（第2版），清华大学 出版社，2009。
向世明，OpenGL编程与实例，电子工业出版社， 1999 。
Dave Shreiner等著，OpenGL编程指南（原书第7版）， 机械工业出版社，2010。
课程学时安排
总学时：48 理论学时：32 实验学时：16
周四3-5节 1-10周 11-16周
理论课内容
绪论 计算机图形设备 交互式技术 几何造型技术 基本图形生成算法* 二维图形变换及二维观察* 三维图形变换及三维观察* OpenGL图形编程
9
实验课内容
实验1：直线与圆的生成算法 实验2：直线的2D变换 实验3：三角形的绘制与2D变换 实验4：长方体的绘制 实验5：球的绘制 实验6：球和长方体的颜色设置
实验一OpenGL图形编程入门
实验一 OpenGL图形编程入门三、实验内容1、建立一个工程文件，并运行样本程序my first program.cpp，观看结果。
（6）在工程文件中输入样本程序，单击启动调试按钮，观察运行结果。
样本程序：my first program.cpp#include <glut.h>void display(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //刷新颜色缓冲区glFlush(); //用于刷新命令队列和缓冲区，使所有尚未被执行的OpenGL命令得到执行}void main(int argc, char** argv){glutInit(&argc, argv); //初始化GLUT库glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); //设置显示模式 glutCreateWindow("hello"); //创建窗口，标题为“hello”glutDisplayFunc(display); //用于绘制当前窗口glutMainLoop(); //表示开始运行程序，用于程序的结尾}运行结果：创建一个名称是“hello”的窗口。
如图1-7所示。
2、认真阅读样本程序，理解每个函数的作用，并修改窗口标题，显示为“我的第一个OpenGL程序”。
3、窗口的设置。
在默认情况下，窗口的位置出现在屏幕的左上角，默认大小为300*300。
要求：修改窗口大小为其他尺寸。
参考函数：glutInitWindowPosition(int x, int y);//为窗口指定初始位置，窗口左上角在屏幕上的位置为(x,y) glutInitWindowSize(int width, int height); //设置窗口大小4、背景色的设置。
在默认情况下背景色是黑色。
要求：（1）将窗口背景设置为白色（2）将窗口背景设置为其他颜色参考函数：glClearColor(r,g,b,alpha);//设置背景颜色，此函数放在display()中，并且放在glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);语句的前面。
OpenGL图形编程3二维观察与三维变换(陈永强)讲课讲稿
3.2.2模型视图矩阵
平移 旋转 比例
19
3.2.2模型视图矩阵
平移
void glTranslate{fd}(TYPE x，TYPE y，TYPE z)；
参数x,y,z就是目标分别沿三个轴的正向平移的 偏移量。这个函数用这三个偏移量生成的矩阵 完成乘法。
当参数是(0.0,0.0,0.0)时，生成的矩阵是单位 矩阵，此时对物体没有影响。
，这样就有效地排除了视见空间之外的所有数据。 4. 由修剪坐标除以w坐标，得到规格化的设备坐标。注意，在变换
过程中，模型视图矩阵和投影视图矩阵都有可能改变坐标的 w 值。 5. 坐标三元组被视见区变换影射到一个2D平面。这也是一个矩阵 变换，但在OpenGL中不能直接指定或修改它，系统会根据指 定给 glViewport 的值在内部设置它。
这段代码绘制了两个球，第一个绘制的球的球心沿x轴正向移动了10个单 位，而第二球不仅沿y轴正向移动10个单位，也沿x轴正向移动10个 单位。这就是效果积累。
27
3.2.3矩阵操作
单位矩阵
glTranslatef(10.0f, 0.0f, 0.0f); glutSolidSphere(1.0f, 15, 15);
glLoadIdentity()；
3
3.1.2指定裁剪窗口
定义二维裁剪窗口
gluOtho2D(xwmin, xwmax, ywmin, ywmax);
其 中 ， 双 精 度 浮 点 数 xwmin, xwmax, ywmin, ywmax分别对应裁剪窗口的左、右、下、上四条边 界。
默 认 的 裁 剪 窗 口 , 四 条 边 界 分 别 为 wxl=-1.0, wxr=1.0,wyt=-1.0,wyb=1.0。
OpenGL图形编程2基本图形绘制(陈永强)只是分享
这个函数采用一个参数来指定画点时以象素为单位的近似 直径。
7
2.2点的绘制
点的属性（大小）
通常使用下面的代码来获取点大小的范围和它们之间最小的中间值：
GLfloat sizes[2]； //保存绘制点的尺寸范围
GLfloat step；
将指定的各个顶点用于创建单个的点
GL_LINES GL_LINE_STRIP GL_LINE_LOOP
GL_TRIANGLES
将指定的顶点用于创建线段。每两个顶点指定一条单独的线 段。如果顶点个数是奇数，则忽略后一个
将指定的顶点用于创建线条。第一个顶点之后的每个顶点指 定的是线条延伸到的下一个点
特性和GL_LINE_STRIP 相似，只不过最后一条线段是在 指定的后一个和第一个顶点之间绘制。典型情况下，这用于 绘制那些可能违反了 GL_POLYGON 用法规则的封闭区域
glBegin(GL_LINE_STRIP)； glVertex3f(0.0f，0.0f，0.0f)； glVertex3f(10.0f，10.0f，0.0f)； glVertex3f(20.0f，5.0f，0.0f)；
glEnd()；
在xy平面内绘制了两条直线(0,0,0)到(10,0,0)和(0,10,0)到(20,5,0)。
OpenGL图形编程2基本图形绘 制(陈永强)
2.1glBegin/glEnd
OpenGL的图元绘制放在函数glBegin和 glEnd之间，由函数glBegin的参数指定绘制 图元的类型。
2.1glBegin/glEnd
模式
GL_POINTS
表 glBegin可支持的OpenGL图元
2013结合OpenGL的图形编程教学模式研究_陈永强
调 函 数 里，通 过 ｇｌｕｔＤｉｓｐｌａｙＦｕｎｃ函 数 作 为 注 册 函 数 将 显 示回调函数注册指定为当前窗口的显示内容函数。类似 地，可以用 ＧＬＵＴ 提 供 的 其 它 注 册 函 数 注 册 相 应 事 件 的 回调函数，处理用户输入或系统状态改变等事件 。
最后用 ｇｌｕＭａｉｎＬｏｏｐ函数启 动 主 ＧＬＵＴ 事 件 处 理 循 环，运行程序显示绘制窗口 。
关 键 词 ：图形编程；计算机图形学；教学模式；ＯｐｅｎＧＬ 中 图 分 类 号 ：ＴＰ４３４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７２－７８００（２０１３）００６－０１４８－０２
１ 国 内 教 学 现 状
为有助于学生学习和理解计算机图形学的基本概念、 原理与算法，需要结合形象化的图形编程实例和实验 来 补 充说明和练习。国内教材和教学中计算机图形学案例和 实验图形编程 选 用 的 编 程 语 言 有 Ｃ、Ｃ＋ ＋ 和 Ｊａｖａ。Ｊａｖａ 主要面向嵌入式设备和网络 使 用 ，目 前 ＰＣ 机 上 软 件 编 程 教学通常采用 Ｃ 和 Ｃ＋＋编程语言，选择的图形开发 环 境 是在 ＶＣ＋＋里使 用 控 制 台 应 用 程 序、ＭＦＣ 可 执 行 程 序、 ＯｐｅｎＧＬ 开放图形库、Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ 图形库等几种方式 。
OpenGL图形编程9交互(陈永强)
键盘注册函数
glutKeyboardFunc(Key);
键盘相应函数
void Key(unsigned char key,int x,int y);
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9.1OpenGL实现橡皮筋技术
2.键盘实现 教材【程序3-2】
9.2 OpenGL实现拾取操作
设置拾取缓冲区
void glSelectBuffer(GLsizei n, GLunint *buff);
பைடு நூலகம்
进入选择模式
GLint glRenderMode(GLenum mode);
9
9.2OpenGL实现拾取操作
名字堆栈操作
初始化名字堆栈（glInitNames）
将一个名字压入堆栈（glPushName）
替换名字堆栈的栈顶元素（glLoadName）
将栈顶元素弹出（glPopName）
参数action：GLUT_DOWN或GLUT_UP。
坐标（xMouse,yMouse)制定当前鼠标相对于窗口左上角点的位置坐标。
4
9.1OpenGL实现橡皮筋技术
1.鼠标实现
鼠标移动注册函数
glutMotionFunc(MouseMove);
glutPassiveMotionFunc(PassiveMouseMove);
10
9.2OpenGL实现拾取操作
设置合适的变换过程
gluPickMatrix(xPick, yPick, widthPick, heightPick,
*vp);
为每个图元分配名字并绘制 切换回渲染模式 分析选择缓冲区中的数据
11
9.2OpenGL实现拾取操作
OpenGL图形编程4网格化曲线曲面与实体造型陈永强ppt课件
29
4.2.2B样条曲线曲面
3.设置NURBS对象属性 Property属性名称与参数value取值如下 属性名称为GLU_U_STEP和GLU_V_STEP ，参数
value指定在u或v方向上每单位长度内有多少采样点 ，其默认值为100。注意的是，采样方式应该置为 GLU_DOMAIN_DISTANCE。
Bezier曲线的生成步骤
第4步还可以用以下函数来生成一组均匀分布的参数值，显示曲线 //指定曲线参数t从t1开始经过n步均匀地变为t2。 glMapGrid1{fd}(GLint n,TYPE t1,TYPE t2); //指定从第n1个到第n2个参数（由glMapGrid1算出）绘制 glEvalMesh1(GLenum mode,GLint n1,GLint n2);
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4.2.2B样条曲线曲面
3.设置NURBS对象属性
Property属性名称与参数value取值如下 属性名称为GLU_SAMPLING_TOLERENCE，参数value指定经
网格化处理得到的多边形的最大边长； 属性名称为GLU_PARAMETRIC_TOLERENCE，参数value指定
经网格化处理得到的多边形与原来曲线之间的最大距离； 以上两个属性将根据属性GLU_SAMPLING_METHOD确定边长的
GLUnurbsObj* gluNewNurbsRenderer(void);
创建一个指向该对象的指针，以便在创建时使用 。
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4.2.2B样条曲线曲面
2.指定NURBS对象 具体程序：
GLUnurbsObj *curveName; curveName=gluNewNurbsRenderer(); 如果系统没有足够的存储容量来存储NURBS对象， gluNewNurbsRenderer函数会返回0值。
学习OpenGL图形编程的基础知识
学习OpenGL图形编程的基础知识一、引言- 介绍什么是OpenGL（Open Graphics Library）- 讲解OpenGL的应用领域和重要性二、OpenGL的历史和版本- 简要介绍OpenGL的起源和发展- 列出OpenGL的主要版本及其特性三、OpenGL的编程环境搭建1. 前置条件- 讲解使用OpenGL编程前需要具备的基础知识和技能，如C/C++编程能力和数学知识等2. 下载和安装OpenGL库- 介绍OpenGL库的下载来源和安装过程3. 配置开发环境- 指导读者如何在常见的集成开发环境（IDE）中配置OpenGL编程环境（如Visual Studio和Code::Blocks等）四、OpenGL图形编程基础1. 绘制第一个OpenGL程序- 详细讲解如何编写一个简单的OpenGL程序，展示一个基本的图形窗口2. OpenGL的基本坐标系统- 解释OpenGL的坐标系统和坐标系的概念，包括二维和三维坐标系3. 绘制基本图形- 介绍如何使用OpenGL绘制基本的图形，如点、线段、多边形和圆等4. 颜色和材质- 讲解如何在OpenGL中设置和应用颜色和材质属性5. 2D和3D变换- 介绍OpenGL中的平移、旋转和缩放等变换操作，展示如何在二维和三维空间中操作图形6. 投影和观察- 解释OpenGL中的投影和观察矩阵的作用，以及如何设置和应用这些矩阵五、OpenGL高级图形编程1. 纹理映射- 介绍如何在OpenGL中应用纹理映射，实现贴图效果2. 光照和阴影效果- 讲解光照和阴影的基本原理，以及如何在OpenGL中实现这些效果3. 透视和视角- 详细介绍如何在OpenGL中实现透视和视角效果，使图形呈现更加真实和立体的感觉4. 动画和交互- 提供一些OpenGL中实现动画和交互的技巧和方法，如平滑移动和用户输入处理等六、OpenGL的发展趋势和应用场景- 概述OpenGL近年来的发展趋势，如OpenGL ES、WebGL等- 介绍OpenGL在游戏开发、虚拟现实、计算机辅助设计等领域的应用场景七、总结- 简要总结OpenGL图形编程的基础知识和技巧- 强调学习OpenGL的重要性和应用前景以上是一份关于学习OpenGL图形编程基础知识的详细范文，按照分点列出的方式给出了每个主要内容的概述和讲解。
OpenGL第一课--中文版
OpenGL第一课--中文版第一课中文版第01课创建一个OpenGL窗口:在这个教程里,我将教你在Windows环境中创建OpenGL程序.它将显示一个空的OpenGL窗口,可以在窗口和全屏模式下切换,按ESC退出.它是我们以后应用程序的框架.理解OpenGL如何工作非常重要，你可以在教程的末尾下载源程序，但我强烈建议你至少读一遍教程，然后再开始编程.欢迎来到我的OpenGL教程。
我是个对OpenGL充满激情的普通男孩！我第一次听说OpenGL是3Dfx 发布Voodoo1 卡的OpenGL硬件加速驱动的时候。
我立刻意识到OpenGL是那种必须学习的东西。
不幸的是当时很难从书本或网络上找到关于OpenGL的讯息。
我花了N 个小时来调试自己书写的代码，甚至在IRC和EMail 上花更多的时间来恳求别人帮忙。
但我发现那些懂得OpenGL 高手们保留了他们的精华，对共享知识也不感兴趣。
实在让人灰心!我创建这个网站的目的是为了帮助那些对OpenGL有兴趣却又需要帮助的人。
在我的每个教程中，我都会尽可能详细的来解释每一行代码的作用。
我会努力让我的代码更简单（您无需学习MFC代码）！就算您是个VC 、OPENGL 的绝对新手也应该可以读通代码，并清楚的知道发生了什么。
我的站点只是许多提供OpenGL 教程的站点中的一个。
如果您是OpenGL的高级程序员的话，我的站点可能太简单了，但如果您才开始的话，我想这个站点会教会您许多东西！教程的这一节在2000年一月彻底重写了一遍。
将会教您如何设置一个OpenGL窗口。
它可以只是一个窗口或是全屏幕的、可以任意大小、任意色彩深度。
此处的代码很稳定且很强大，您可以在您所有的OpenGL项目中使用。
我所有的教程都将基于此节的代码！所有的错误都有被报告。
所以应该没有内存泄漏，代码也很容易阅读和修改。
感谢Fredric Echols对代码所做的修改！现在就让我们直接从代码开始吧。
OpenGL图形编程7消隐(陈永强)
2021/3/7
2
7. OpenGL消隐
多边形剔除 教材【程序9-1】
2021/3/7
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7.OpenGL消隐
深度测试
采用深度缓存器算法，消除场景中的不可见面。 深度值设置
默认情况下，深度值的范围在0.0~1.0。可用以下函数修改 glDepthRange (nearNormDepth, farNormalDepth); 将深度值设置在nearNormDepth到farNormalDepth之间。
2021/3/7
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7.OpenGL消隐
深度测试
启用与关闭
glEnable(GL_DEPTH_TEST); glDisable(GL_DEPTH_TEST);
2021/3/7
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7.OpenGL消隐
深度测试
测试方式改变 默认情况下，将需要绘制的新像素的z值与深度缓冲区中对应位置的z
值相比较，如果比深度缓存中的值小，用新像素的颜色值更新帧 缓存中对应的颜色值。但这种方式也可以改变。
2021/3/7
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OpenG大学数学与计算机学院 授课教师：陈永强 教授
1
7. OpenGL消隐
多边形剔除
主要用于去除多边形物体本身的不可见面，以提
高图形系统的性能。
glEnable(GL_CULL_FACE); glCullFace (mode);
参数mode可取值为GL_FRONT、GL_BACK或 GL_FRONT_AND_BACK，分别表示剔除多边形 的前面、后面或前后面。
glDepthFunc(func);
参数func的值可为GL_NEVER、GL_ALWAYS、GL_LESS、 GL_LEQUAL、GL_EQUAL、GL_GEQUAL、 GL_GREATER、GL_NOTEQUAL，默认值为GL_LESS。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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1.4OpenGL基本语法
组成
OpenGL实用程序库： glu OpenGL 的实用程序库包含有 43 个函数，以“glu”为 前缀，在任何 OpenGL 平台都可以应用。 这部分函数通过调用核心库的函数，来实现一些较为复杂 的操作，如纹理映射、坐标变换、网格化、曲线曲面 以及二次物体（圆柱、球体等）绘制等。
37
1.4OpenGL基本语法
数据类型
OpenGL数据类型 GLbyte
表2.1 OpenGL的数据结构
内部表示法 8位整数 定义为C类型 signed char C字面值后缀 B
GLshort
GLint，GLsizei GLfloat，GLclampf GLdouble，GLclampd
16位整数
陆枫等，计算机图形学基础（第2版），电子工业出版 社，2008
Donald Hearn,M.Pauline Baker著, 蔡士杰等译，计算 机图形学（第三版），电子工业出版社，2005
8
红皮书Red Book
9
蓝皮书Blue Book
10
主要参考网站
OpenGL官网 / NeHe教程 / 周炜NeHe中文教程 /DancingWi nd/
在这些步骤的执行过程中，OpenGL 可能执行其他的一
些操作，例如自动消隐处理等。 另外，景物光栅化之
后被送入帧缓冲器之前还可以根据需要对象素数据进
28
行操作。
1.4OpenGL基本语法
组成
OpenGL核心库：gl OpenGL实用程序库： glu OpenGL编程辅助库：aux OpenGL实用程序工具包（OpenGL utility toolkit，GLUT）：glut
11
1.OpenGL图形软件包
1.1OpenGL主要功能
1.2OpenGL工作方式
1.3OpenGL操作步骤
1.4OpenGL基本语法 1.5OpenGL程序实例
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OpenGL图形软件包
OpenGL是SGI（Silicon Graphics Inc.）公司对IRIS
GL进行改进，扩展可移植性，形成的一个跨平台开放式 图形编程接口。 OpenGL历经3.0，2.1，1.5，1.4，1.3，1.2， 1.1，or 1.0多个版本。现在最新的是在2010年3月
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1.1OpenGL的主要功能
光照应用
用 OpenGL 绘制的三维模型必须加上光照才能
更加与客观物体相似。OpenGL 提供了管 理
四种光(辐射光、环境光、镜面光和漫射光)的
方法，另外还可以指定模型表面的反射特性。
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1.1OpenGL的主要功能
图象效果增强
OpenGL 提供了一系列的增强三维景观的图象效果的函 数，这些函数通过反走样、混合和雾化来增强图象的 效果。反走样用于改善图象中线段图形的锯齿而更平 滑，混合用于处理 模型的半透明效果，雾使得影像从 视点到远处逐渐褪色，更接近于真实。
硬件，第二层为操作系统，第三层
操作系统
为窗口系统，第四层为OpenGL，
最上面的层为应用软件。
图形硬件
图2.34 OpenGL图形 处理系统的层次结构
24
1.2OpenGL工作方式
流水线
OpenGL命令将被放在一个命令缓冲区中，这样命令缓冲 区中包含了大量的命令、顶点数据和纹理数据。当缓冲 区被清空时，缓冲区中的命令和数据都将传递给流水线 的下一个阶段。
和 glDisable 函数来启用和禁用渲染特征。
26
1.3OpenGL操作步骤
在 OpenGL 中进行的图形操作直至在计算机屏幕上渲染
绘制出三维图形景观的基本步骤如下： 1. 根据基本图形单元建立景物模型，得到景物模型的数 学描述（OpenGL 中把点、线、 多边形、图像和位 图都作为基本图形单元）；
18
1.1OpenGL的主要功能
位图和图像处理
OpenGL 还提供了专门对位图和图象进行操作的 函数。
19
1.1OpenGL的主要功能
纹理映射
三维景物因缺少景物的具体细节而显得不够真实，为了更 加逼真地表现三维景物，OpenGL 提供了纹理映射的 功能。OpenGL 提供的一系列纹理映射函数使得开发 者可以十分方便地把真实图象贴到景物的多边形上，
Windows专用库：wgl
Win32 API 函数库
29
1.4OpenGL基本语法
组成
OpenGL核心库：gl
OpenGL 核心库中包含了 115 个基本的命令函数，以“gl”为前
缀，可以在任何 OpenGL 的工作平台上应用。 这部分函数用于常规的、核心的图形处理，如建立各种各样的几何模
型，产生光照效果，进行反走样以及进行纹理映射，以及进行投
4
理论课内容
绪论
基本图形绘制 二维观察 变换 曲线曲面 实体造型 显示列表
消隐
光照 交互
5
实验内容
题目：
太阳地球月亮三体运动 要求： 满足三者实际大小/距离的比例关系； 满足三者实际运动的时间关系； 三个球表面用三角形绘制； 太阳在中心固定，为点光源； 地球表面为实际地球图片的纹理映射； 月亮与地球的阴影关系。
I/O 函数。每个主机环境（如 Microsoft Windows）在这些 方面都有自己的函数，由这些函数负责实现某些方法，以便把窗
口或位图的绘制控制权移交给 OpenGL。
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1.2OpenGL工作方式
体系结构
一个完整的窗口系统的OpenGL图形
应用软件 OpenGL 窗口系统
处理系统的结构为：最底层为图形
32位整数 32位浮点数 64位浮点数
short
long float double
S
L F D
GLubyte，GLboolean
GLshort GLuint，GLenum，GLbitfield
6
结业要求
实验完成时间 第8周理论课结束 实验报告上交时间 16周周2上午3-4节最后一次课 实验报告形式 电子版文件夹，含源程序和DOC实验报告 分数构成 演示程序 30% 实验报告 30% 回答问题 20% 平时考勤 20%
7
主要参考书目
Dave Shreiner等，OpenGL编程指南（原书第7版）， 机械工业出版社，2010 Richard S.Wright.Jr等，OpenGL超级宝典（第4版）， 人民邮电出版社，2010
式：
<库前缀><根命令><可选的参数个数><可选的参数类型>
例如函数glColor3f(…)，gl表示这个函数来自库 gl.h，color表示该函数用于颜色设定，3f表示 这个函数采用了三个浮点数参数。
36
1.4OpenGL基本语法
数据类型
由于 OpenGL 具有平台无关性，它定义了自己的数据类 型，这些数据类型将映射为常规的C 数据类型，在程 序中也可以直接使用这些C数据类型，下表列出了在 OpenGL中定义的数据类型。
10日公布的OpenGL 4.0。
目前，OpenGL标准由1992年成立的独立财团OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式产生 ，并制成规范文档公布。
13
1.1OpenGL的主要功能
模型绘制
OpenGL 能够绘制点、线和多边形。应用这些基
本的形体，可以构造出几乎所有的三维模型。
31
1.4OpenGL基本语法
组成
OpenGL编程辅助库：aux OpenGL 的辅助库包含 31 个函数，以“aux”为前缀， 但它们不能在所有的 OpenGL 平台上使用。 OpenGL 的辅助库的函数主要用于窗口管理、输入输出 处理以及绘制一些简单的 三维形体。
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1.4OpenGL基本语法
OpenGL图形编程
武汉纺织大学数学与计算机学院 授课教师：陈永强 教授
1
教学目标
在了解计算机图形学基本知识的基础上，学会 使用OpenGL图形软件接口，并达到一定3D图形 程序开发水平
2
课程特点
VC6.0控制台开发知识
OpenGL体系结构
3
课程学时安排
总学时：32 理论学时：16 实验学时：16
管理，字体以及一些较复杂物体的绘制等。由于 glut 库中的窗口
管理函数是不依赖于运行环境的，因此 OpenGL中的工具库可以 在所有的 OpenGL 平台上运行。
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1.4OpenGL基本语法
组成
Windows专用库：wgl
Windows 专用库函数包含有 6 个，每个函数以 wgl 开头，用于连 接OpenGL 和Windows NT，这些函数用于在 Windows NT 环境下的 OpenGL 窗口能够进行渲染着色，在窗口内绘 制
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1.1OpenGL的主要功能
颜色模式
OpenGL 应用了一些专门的函数来指定三维模型的颜色。程序开发 者可以选择二个颜色 模式，即 RGBA 模式和颜色表模式。在 RGBA 模式中，颜色直接由 RGB 值来指定；在颜色表模式中， 颜色值则由颜色表中的一个颜色索引值来指定。开发者还可以选 择平面着色和光滑着色二种着色方式对整个三维景观进行着色。
交互技术
目前有许多图形应用需要人机交互，OpenGL 提
供了方便的三维图形人机交互接口，用户可以选
择修改三维景观中的物体。
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1.2OpenGL工作方式