OpenGL基本理解

　　OpenGL是一個與硬件圖形發生器的軟件接口，它包括了100多個圖形操作函數，開發者可以利用這些函數來構造景物模型、進行三維圖形交互軟件的開發。正如上一章所述，OpenGL是一個高性能的圖形開發軟件包。OpenGL支持網絡，在網絡系統中用戶可以在不同的圖形終端上運行程序顯示圖形。 OpenGL作為一個與硬件獨立的圖形接口，它不提供與硬件密切相關的設備操作函數，同時，它也不提供描述類似于飛機、汽車、分子形狀等復雜形體的圖形操作函數。用戶必須從點、線、面等最基本的圖形單元開始構造自己的三維模型。當然，象OpenInventor那樣更高一級的基于OpenGL的三維圖形建模開發軟件包將提供方便的工具。因此OpenGL的圖形操作函數十分基本、靈活。例如OpenGL中的模型繪制過程就多種多樣，內容十分豐富，OpenGL提供了以下的對三維物體的繪制方式：

　　網格線繪圖方式（wireframe）

　　這種方式僅繪制三維物體的網格輪廓線。

　　深度優先網格線繪圖方式（depth_cued）

　　用網格線方式繪圖，增加模擬人眼看物體一樣，遠處的物體比近處的物體要暗些。

　　反走樣網格線繪圖方式（antialiased）

　　用網格線方式繪圖，繪圖時采用反走樣技術以減少圖形線條的參差不齊。

　　平面消隱繪圖方式（flat_shade）

　　對模型的隱藏面進行消隱，對模型的平面單元按光照程度進行著色但不進行光滑處理。

　　光滑消隱繪圖方式（smooth_shade）

　　對模型進行消隱按光照渲染著色的過程中再進行光滑處理，這種方式更接近于現實。

　　加陰影和紋理的繪圖方式（shadows、textures）

　　在模型表面貼上紋理甚至于加上光照陰影，使得三維景觀象照片一樣。

　　運動模糊的繪圖方式（motion-blured）

　　模擬物體運動時人眼觀察所感覺的動感現象。

　　大氣環境效果（atmosphere-effects）

　　在三維景觀中加入如霧等大氣環境效果，使人身臨其境。

　　深度域效果（depth-of-effects）

　　類似于照相機鏡頭效果，模型在聚焦點處清晰，反之則模糊。

　　這些三維物體繪圖和特殊效果處理方式，說明OpenGL已經能夠模擬比較復雜的三維物體或自然景觀，這就是我們所面對的OpenGL。

　　OpenGL基礎程序結構

　　用OpenGL編寫的程序結構類似于用其他語言編寫的程序。實際上，OpenGL是一個豐富的三維圖形函數庫，編寫OpenGL程序并非難事，只需在基本C語言中調用這些函數，用法同Turbo C、Microsoft C等類似，但也有許多不同之處。

　　本指南所有的程序都是在Windows NT的Microsoft Visual C++集成環境下編譯連接的，其中有部分頭文件和函數是為這個環境所用的，例如判別操作系統的頭文件“glos.h”。此外，為便于各類讀者同時快速入門，在短時間內掌握OpenGL編程的基本方法和技巧，指南中例子盡量采用標準ANSI C調用OpenGL函數來編寫，而且所有例程都只采用OpenGL附帶的輔助庫中的窗口系統。此外，這樣也便于程序在各平臺間移植，尤其往工作站UNIX 操作系統移植時，也只需改動頭文件等很少很少的部分。下面列出一個簡單的OpenGL程序：

　　例4-1 OpenGL簡單例程（Simple.c）

　　#include 《GL/gl.h》

　　#include 《GL/glaux.h》

　　#include “glos.h”

　　void main（void）

　　{

　　auxInitDisplayMode（AUX_SINGLE|AUX_RGBA）;

　　auxInitPosition（0，0，500，500）;

　　auxInitWindow（“simple”）;

　　glClearColor（0.0，0.0，0.0，0.0）;

　　glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;

　　glColor3f（1.0，0.0，0.0）;

　　glRectf（-0.5，-0.5，0.5，0.5）;

　　glFlush（）;

　　_sleep（1000）;

　　}

　　這個程序運行結果是在屏幕窗口內畫一個紅色的方塊。

　　下面具體分析整個程序結構：首先，在程序最開始處是OpenGL頭文件：《GL/gl.h》、《GL/glaux.h》。前一個是gl庫的頭文件，后一個是輔助庫的頭文件。此外，在以后的幾章中還將說明OpenGL的另外兩個頭文件，一個是《GL/glu.h》實用庫的頭文件，另一個是《GL/glx.h》X窗口擴充庫的頭文件（這個常用在工作站上）。接下來是主函數main（）的定義：一般的程序結構是先定義一個窗口：

　　auxInitDisplayMode（AUX_SINGLE|AUX_RGBA）;

　　auxInitPosition（0，0，500，500）;

　　auxInitWindow（“simple”）;

　　auxInitDisplayMode（AUX_SINGLE|AUX_RGBA）設置窗口顯示模式為RGBA方式，即彩色方式，并且圖形緩存為單緩存（SINGLE BUFFER）。 auxInitPosition（0， 0， 500， 500）定義窗口的初始位置，前兩個參數（0， 0）為窗口的左上角點的屏幕坐標，后兩個參數（500，500）為窗口的寬度和高度。auxInitWindow（“simple”）是窗口初始化，字符參數是窗口名稱。

　　然后是窗口內清屏：

　　glClearColor（0.0，0.0，0.0，0.0）; glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;

　　第一句將窗口清為黑色，第二句將顏色緩沖區清為glClearColor（0.0， 0.0， 0.0， 0.0）命令所設置的顏色，即同窗口背景顏色一致。

　　再接著是在窗口內畫一個物體：

　　glColor3f（1.0，0.0，0.0）;

　　glRectf（-0.5，-0.5，0.5，0.5）;

　　很明顯，第一句設置物體顏色，函數中前三個參數分別為R、G、B值，最后一個參數是Alpha值，范圍都從0至1；第二句繪制一個二維矩形。注意：OpenGL是針對三維圖形而言，因此用作OpenGL編程繪制物體必須意識到任何一個物體都是三維的，具有空間性，而顯示于屏幕上的物體都是三維物體在二維平面上的投影。

　　從表面上看，上述程序代碼很簡單，實際上已經用到了缺省的投影形式（正射投影）。再看glFlush（）函數，表示強制繪圖完成。最后一句_sleep（1000），參數單位為毫秒，整句意思是保持現有狀況一秒鐘，然后結束程序運行。這個函數是VC++的庫函數。

　　總而言之，OpenGL程序基本結構為定義窗口、清理窗口、繪制物體、結束運行。