OpenGL
开放分类： 电脑、操作系统、计算机、进程、系统进程
目录
• 概述
• Open GL现状
• 高级功能
• OpenGL编程入门
概述
OpenGL是个专业的3D程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层3D图形库。OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL。IRIS GL是一个工业标准的3D图形软件接口，功能虽然强大但是移植性不好，于是SGI公司便在IRIS GL的基础上开发了OpenGL。OpenGL的英文全称是“Open Graphics Library”，顾名思义，OpenGL便是“开放的图形程序接口”。虽然DirectX在家用市场全面领先，但在专业高端绘图领域，OpenGL是不能被取代的主角。
OpenGL是个与硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS／2之间进行移植。因此，支持OpenGL的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。由于OpenGL是3D图形的底层图形库，没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是，通过一些转换程序，可以很方便地将AutoCAD、3DS等3D图形设计软件制作的DFX和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组。
在OpenGL的基础上还有Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多种高级图形库，适应不同应用。其中，Open Inventor应用最为广泛。该软件是基于OpenGL面向对象的工具包，提供创建交互式3D图形应用程序的对象和方法，提供了预定义的对象和用于交互的事件处理模块，创建和编辑3D场景的高级应用程序单元，有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。
OpenGL的发展一直处于一种较为迟缓的态势，每次版本的提高新增的技术很少，大多只是对其中部分做出修改和完善。1992年7月，SGI公司发布了OpenGL的1.0版本，随后又与微软公司共同开发了Windows NT版本的OpenGL，从而使一些原来必须在高档图形工作站上运行的大型3D图形处理软件也可以在微机上运用。1995年OpenGL的1.1版本面市，该版本比1.0的性能有许多提高，并加入了一些新的功能。其中包括改进打印机支持，在增强元文件中包含OpenGL的调用，顶点数组的新特性，提高顶点位置、法线、颜色、色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标识的传输速度，引入了新的纹理特性等等。OpenGL 1.5又新增了“OpenGL Shading Language”，该语言是“OpenGL 2.0”的底核，用于着色对象、顶点着色以及片断着色技术的扩展功能。
OpenGL 2.0标准的主要制订者并非原来的SGI，而是逐渐在ARB中占据主动地位的3Dlabs。2.0版本首先要做的是与旧版本之间的完整兼容性，同时在顶点与像素及内存管理上与DirectX共同合作以维持均势。OpenGL 2.0将由OpenGL 1.3的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成(如图一)。借此可以对在ARB停滞不前时代各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集做一次彻底的精简。此外，硬件可编程能力的实现也提供了一个更好的方法以整合现有的扩展指令。
目前，随着DirectX的不断发展和完善，OpenGL的优势逐渐丧失，至今虽然已有3Dlabs提倡开发的2.0版本面世，在其中加入了很多类似于DirectX中可编程单元的设计，但厂商的用户的认知程度并不高，未来的OpenGL发展前景迷茫。
Open GL现状
Open GL仍然是唯一能够取代微软对3D图形技术的完全控制的API。它仍然具有一定的生命力，但是Silicon Graphics已经不再以任何让微软不悦的方式推广Open GL，因而它存在较高的风险。游戏开发人员是一个有着独立思想的群体，很多重要的开发人员目前仍然在使用Open GL。因此，硬件开发商正在设法加强对它的支持。Direct3D目前还不能支持高端的图形设备和专业应用； Open GL在这些领域占据着统治地位。最后，开放源码社区（尤其是Mesa项目）一直致力于为任何类型的计算机（无论它们是否使用微软的操作系统）提供Open GL支持。
高级功能
OpenGL被设计为只有输出的，所以它只提供渲染功能。核心API没有窗口系统、音频、打印、键盘/鼠标或其它输入设备的概念。虽然这一开始看起来像是一种限制，但它允许进行渲染的代码完全独立于他运行的操作系统，允许跨平台开发。然而，有些整合于原生窗口系统的东西需要允许和宿主系统交互。这通过下列附加API实现：
* GLX - X11（包括透明的网络）
* WGL - Microsoft Windows
另外，GLUT库能够以可移植的方式提供基本的窗口功能。
OpenGL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.
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
#include
#include
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。
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);
if (!mySetupPixelFormat()) //设定绘图的位图格式，函数下面列出
return;
m_hRC = wglCreateContext(m_pDC->m_hDC);//创建 RC
wglMakeCurrent(m_pDC->m_hDC, m_hRC); //RC 与当前 DC 相关联
} //CClient * m_pDC; 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_pDC->m_hDC, &pfd)) == 0 )
{
MessageBox("ChoosePixelFormat failed");
return FALSE;
}
if (SetPixelFormat(m_pDC->m_hDC, pixelformat, &pfd) == FALSE)
{
MessageBox("SetPixelFormat failed");
return FALSE;
}
return TRUE;
}
3. 处理 OnDestroy()
void CTestView::OnDestroy()
{
wglMakeCurrent(m_pDC->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
//会用白色北景来刷新，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_pDC->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_pDC->m_hDC);//把 RC 中所绘传到当前的 DC 上，从而
//在屏幕上显示
wglMakeCurrent(m_pDC->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_pDC->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)
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)
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 {
Q.x=P.x;
Q.y=P.y;
}
for(i=1;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
{
glVertex2d(m_Vertex.x,m_Vertex.y);
}
glEnd();//结束画连线段
}
