openGL实现二维图形和三维图形

Posted 2020-06-25 sysu_win7

　　openGL是一个强大的底层图形库，其命令最初的时候使用C语言实现的。openGL定义了一个图形程序接口，常用于制作处理三维图像，功能强大，调用方便，在图像处理十分受欢迎。

　　实现图形主要使用的是openGL的一个工具包：GLUT。

　　GLUT (pronounced like the glut in gluttony) is the OpenGL Utility Toolkit, a window system independent toolkit for writing OpenGL programs. It implements a simple windowing application programming interface (API) for OpenGL.

　　GLUT is designed for constructing small to medium sized OpenGL programs. While GLUT is well-suited to learning OpenGL and developing simple OpenGL applications, GLUT is not a full-featured toolkit so large applications requiring sophisticated user interfaces are better off using native window system toolkits like Motif. GLUT is simple, easy, and small. 

　　GLUT对于大型的项目来说可能功能不全，它主要针对一些中小型的openGL项目而设计。

　　1.实现二维图像相对简单些，直接下代码：

#include <GL/glut.h>

void Rectangle(void) {

	//gl开头的函数为openGL的标准函数

	//（使用当前缓冲区的值来）清除指定的缓冲区
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

　　　　 //画矩形
	//glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f);

	//画直线
	glBegin(GL_LINES);
		glVertex2f(0.5f, 0.5f);
		glVertex2f(-0.5f, -0.5f);
	glEnd();

	//刷新缓冲，保证绘图命令能被执行
	glFlush();
}

int main(int argc, char *argv[]) {

	//初始化GLUT library
	glutInit(&argc, argv);
	//对窗口的大小进行初始化
	glutInitWindowSize(300, 300); 
	// 设置窗口出现的位置
	//glutInitWindowPosition(int x, int y);
	//初始化程序展示模式
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA);
	glutCreateWindow("project of openGL");
	//win: 指定子窗口的父窗口
	//glutCreateSubWindow(int win, int x, int y, int width, int height);
	//为当前窗口设置函数回调，用于画图
	glutDisplayFunc(&Rectangle);
	//进行glut事件循环，否则看不到图形效果（一闪而过）
	glutMainLoop();

	return 0;
}

　　实现效果：

　　       

　　也可以在窗口中画一个圆：

#include <math.h>
GLfloat r = 0.5f;
GLfloat PI = 3.141592653f;
int pre = 30;
glBegin(GL_POLYGON);//画多边形
	for (int i = 0; i < pre; i++) {
		glVertex2f(r * cos(2 * PI*i / pre), r * sin(2 * PI*i / pre));
	}
glEnd();

　　实际上这个圆并不是圆，而是多边形的近似。GL_POLYGON用于绘制多边形，边数达到一定程度，显示出来的形状近似于圆。

　　

　　2.接下来来实现三维图像Cube。

　　三维变换：　　

　　模型视图变换（GL_MODELVIEW）：从“相对移动”的观点来看，改变观察点的位置与方向和改变物体本身的位置与方向具有等效性。

　　透视投影变换（GL_PROJECTION）：定义一个可视空间，可视空间以外的物体不会被绘制到屏幕上。

　　视口变换（glViewPort）：通常情况下，程序默认像素填充整个窗口，通过视口变换设置像素在窗口上的填充情况。

　　每次对物体进行变换的时候，都需要先设置当前操作的矩阵为某种变换的矩阵，在进行变换之前还需要将矩阵转换为单位矩阵才能进行操作。

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity()；

　　完整代码：

#include <GL/glut.h>
#include <math.h>

void setCube(void) {
	glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glColor3f(0, 0, 0);//设置黑色
	glLoadIdentity();//加载单位矩阵
	gluLookAt(6, 0, 2.5, 0, 0, 0, 1, 1, 0);
	//前三个参数设置观察者的观察位置，中三个参数设置观察点的位置，后三个参数设置观察者的观察方向
	glLineWidth(2.0f);//设置边的像素宽，默认为1.0f
	glutWireCube(2.0);
	glFlush();
}

void drawCube(void) {
	glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glLoadIdentity();
	gluLookAt(4, 0, 1.5, 0, 0, 0, 1, 1, 0);

	//绘制正方体的面
	glColor3f(0, 1, 0);
	glBegin(GL_QUADS);
		//---1---
		glNormal3f(-1, 0, 0);//设置点的法向量
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, -0.5);
		//---2---
		glNormal3f(-1, 0, 0);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, -0.5);
		//---3---
		glNormal3f(0, 1, 0);
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, -0.5);
		//---4---
		glNormal3f(0, -1, 0);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, -0.5);
		//---5---
		glNormal3f(0, 0, 1);
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		//---6---
		glNormal3f(0, 0, -1);
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
	glEnd();

	//draw
	glColor3f(0, 0, 0);
	glLineWidth(2.0f);
	//绘制正方体的边
	glBegin(GL_LINES);
		//---1---
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		//---2---
		glVertex3f(0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, -0.5);
		//---3---
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(0.5, 0.5, 0.5);
		//---4---
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, -0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, -0.5);
		glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.5);
	glEnd();
	glFlush();
}

void threeD(int w, int h) {
	glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);//调整视图窗口大小
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	glLoadIdentity();
	glFrustum(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 2.0, 10.0);
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

}

int main(int argc, char *argv[]) {

	//初始化GLUT library
	glutInit(&argc, argv);
	//对窗口的大小进行初始化
	glutInitWindowSize(500, 500); 
	// 设置窗口出现的位置
	//glutInitWindowPosition(int x, int y);
	//初始化程序展示模式
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA);
	glutCreateWindow("project of openGL");

	//为当前窗口设置函数回调，用于画图
	glutDisplayFunc(drawCube);
	//窗口改变时的函数
	glutReshapeFunc(threeD);
	glutMainLoop();

	return 0;
}

　　可以调用openGL的glutWireCube(GLFloat size)来绘制立体正方形，如setCube函数。

　　我想要实现带有黑色边缘的绿色正方体，必须对正方体进行绘制，如drawCube函数。

　　实现效果：