基于OpenGL 的3D图形绘制.docx
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基于OpenGL的3D图形绘制
实验二基于OpenGL的3D图形绘制
一、实验目的与要求
1.学习OpenGL图形格式、数学原理；
2.掌握OpenGL基本图元的绘制，熟悉曲线、曲面、二次几何体的绘制技术；
3.掌握OpenGL光照、材质、纹理的基本原理；
4.掌握基于Win32、VisualC++环境绘制3D图形绘制原理、过程与步骤。
二、实验仪器与设备
1.微型电子计算机80台
2.Windows2000以上版本操作系统80套
3.VisualC++6.0开发系统80套
4.OpenGL2.0以上函数库80套
三、实验内容与步骤
本实验主要做使用图形绘制系统，实现线条，矩形，圆，文本等基本图形的绘制，保存与打开功能。
实验步骤如下。
1.设计流程图
图1设计流程图
2.关键代码解析
2.1基于Win32Conslole
voidbackground（void）
{
glClearColor（0.0,0.0,0.0,0.0）;//设置背景颜色为黑色
}
voidmyDisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//buffer设置为颜色可写
glBegin（GL_TRIANGLES）;//开始画三角形
glShadeModel（GL_SMOOTH）;//设置为光滑明暗模式
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;//设置第一个顶点为红色
glVertex2f（-1.0,-1.0）;//设置第一个顶点的坐标
glColor3f（0.0,1.0,0.0）;//设置第二个顶点为绿色
glVertex2f（0.0,-1.0）;//设置第二个顶点的坐标
glColor3f（0.0,0.0,1.0）;//设置第三个顶点为蓝色
glVertex2f（-0.5,1.0）;//设置第三个顶点的坐标
glEnd（）;//三角形结束
glPointSize（5.0f）;
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2f（1.0f,-0.5f）;
glEnd（）;
glLineWidth（3.0f）;
glBegin（GL_LINES）;
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;//设置第一个顶点为红色
glVertex2f（0.3f,-1.0f）;
glColor3f（0.0,1.0,0.0）;//设置第二个顶点为绿色
glVertex2f（1.3f,-1.0f）;
glEnd（）;
glBegin（GL_POLYGON）;//画五边形
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;
glVertex2f（0.0f,0.0f）;
glColor3f（0.0,1.0,0.0）;
glVertex2f（1.0f,0.0f）;
glColor3f（0.0,0.0,1.0）;
glVertex2f（1.5f,1.0f）;
glColor3f（1.0,1.0,0.0）;
glVertex2f（0.5f,1.5f）;
glColor3f（0.0,0.0,1.0）;
glVertex2f（-0.5f,1.0f）;
glEnd（）;//五边形结束
glFlush（）;//强制OpenGL函数运行
}
voidmyReshape（GLsizeiw,GLsizeih）
{
glViewport（0,0,w,h）;//设置视口
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//指明当前矩阵为GL_PROJECTION
glLoadIdentity（）;//将当前矩阵置换为单位阵
if（w<=h）
gluOrtho2D（-1.0,1.5,-1.5,1.5*（GLfloat）h/（GLfloat）w）;
//定义二维正视投影矩阵
else
gluOrtho2D（-1.0,1.5*（GLfloat）w/（GLfloat）h,-1.5,1.5）;
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;//指明当前矩阵为GL_MODELVIEW
}
intmain（intargc,char**argv）
{
/*初始化*/
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;
glutInitWindowSize（400,400）;
glutInitWindowPosition（200,200）;
/*创建窗口*/
glutCreateWindow（"OpenGL_Win32Console-1071301211高磊"）;
/*绘制与显示*/
background（）;
glutReshapeFunc（myReshape）;//注册当前窗口的形状变化回调函数
glutDisplayFunc（myDisplay）;//注册当前窗口的显示回调函数
glutMainLoop（）;//进入GLUT事件处理循环
return（0）;
}
2.2基于Win32API
intWINAPIWinMain（HINSTANCEhInstance,//实例
HINSTANCEhPrevInstance,//前一个实例
LPSTRlpCmdLine,//命令行参数
intnCmdShow）//窗口显示状态
{
MSGmsg;//Windowsx消息结构
BOOLdone=FALSE;//用来退出循环的Bool变量
//创建OpenGL窗口
if（!
CreateGLWindow（"OpenGL_Win32C-1071301211高磊",640,480,16））
{
return0;//失败退出
}
while（!
done）//保持循环直到done=TRUE
{
if（PeekMessage（&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE））//有消息在等待吗?
{
if（msg.message==WM_QUIT）//收到退出消息?
{
done=TRUE;
}
else
{
TranslateMessage（&msg）;//翻译消息
DispatchMessage（&msg）;//发送消息
}
}
else//如果没有消息
{
//绘制场景。
监视ESC键和来自DrawGLScene（）的退出消息
if（active）//程序激活的么?
{
if（keys[VK_ESCAPE]）//ESC按下了么?
{
done=TRUE;//ESC发出退出信号
}
else//不是退出的时候，刷新屏幕
{
DrawGLScene（）;//绘制场景
SwapBuffers（hDC）;//交换缓存（双缓存）
}
}
}
}
KillGLWindow（）;//销毁窗口
return（msg.wParam）;
}
BOOLCreateGLWindow（char*title,intwidth,intheight,intbits）
{
GLuintPixelFormat;//保存查找匹配的结果
WNDCLASSwc;//窗口类结构
DWORDdwExStyle;//扩展窗口风格
DWORDdwStyle;//窗口风格
RECTWindowRect;//取得矩形的左上角和右下角的坐标值
WindowRect.left=（long）0;//将Left设为0
WindowRect.right=（long）width;//将Right设为要求的宽度
WindowRect.top=（long）0;//将Top设为0
WindowRect.bottom=（long）height;//将Bottom设为要求的高度
hInstance=GetModuleHandle（NULL）;//取得我们窗口的实例
wc.style=CS_HREDRAW|CS_VREDRAW|CS_OWNDC;//移动时重画，并为窗口取得DC
wc.lpfnWndProc=（WNDPROC）WndProc;//WndProc处理消息
wc.cbClsExtra=0;//无额外窗口数据
wc.cbWndExtra=0;//无额外窗口数据
wc.hInstance=hInstance;//设置实例
wc.hIcon=LoadIcon（NULL,IDI_WINLOGO）;//装入缺省图标
wc.hCursor=LoadCursor（NULL,IDC_ARROW）;//装入鼠标指针
wc.hbrBackground=NULL;//GL不需要背景
wc.lpszMenuName=NULL;//不需要菜单
wc.lpszClassName="OpenGL";//设定类名字
if（!
RegisterClass（&wc））//尝试注册窗口类
{
MessageBox（NULL,"窗口类注册失败！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;//退出并返回FALSE
}
dwExStyle=WS_EX_APPWINDOW|WS_EX_WINDOWEDGE;//扩展窗体风格
dwStyle=WS_OVERLAPPEDWINDOW;//窗体风格
//调整窗口达到真正要求的大小
AdjustWindowRectEx（&WindowRect,dwStyle,FALSE,dwExStyle）;
if（!
（hWnd=CreateWindowEx（dwExStyle,//扩展窗体风格
"OpenGL",//类名字
title,//窗口标题
dwStyle|//必须的窗体风格属性
WS_CLIPSIBLINGS|//必须的窗体风格属性
WS_CLIPCHILDREN,//选择的窗体属性
0,0,//窗口位置
WindowRect.right-WindowRect.left,//计算调整好的窗口宽度
WindowRect.bottom-WindowRect.top,//计算调整好的窗口高度
NULL,//无父窗口
NULL,//无菜单
hInstance,//实例
NULL）））//不向WM_CREATE传递任何东东
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"窗口创建失败！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
staticPIXELFORMATDESCRIPTORpfd=//告诉窗口我们所希望的东东
{
sizeof（PIXELFORMATDESCRIPTOR）,//格式描述符的大小
1,//版本号
PFD_DRAW_TO_WINDOW|//格式必须支持窗口
PFD_SUPPORT_OPENGL|//格式必须支持OpenGL
PFD_DOUBLEBUFFER,//必须支持双缓冲
PFD_TYPE_RGBA,//申请RGBA格式
bits,//选定色彩深度
0,0,0,0,0,0,//忽略的色彩位
0,//无Alpha缓存
0,//忽略ShiftBit
0,//无聚集缓存
0,0,0,0,//忽略聚集位
16,//16位Z-缓存（深度缓存）
0,//无模板缓存
0,//无辅助缓存
PFD_MAIN_PLANE,//主绘图层
0,//保留
0,0,0//忽略层遮罩
};
if（!
（hDC=GetDC（hWnd）））//取得设备描述表了么?
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"创建GLDC失败！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
if（!
（PixelFormat=ChoosePixelFormat（hDC,&pfd）））
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"找不到象素格式！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
if（!
SetPixelFormat（hDC,PixelFormat,&pfd））
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"不能设置象素格式！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
if（!
（hRC=wglCreateContext（hDC）））//能否取得着色描述表?
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"Can'tCreateAGLRenderingContext.","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
if（!
wglMakeCurrent（hDC,hRC））//尝试激活着色描述表
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"创建GLRC失败！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
ShowWindow（hWnd,SW_SHOW）;//显示窗口
SetForegroundWindow（hWnd）;//略略提高优先级
SetFocus（hWnd）;//设置键盘的焦点至此窗口
ReSizeGLScene（width,height）;//设置透视GL屏幕
if（!
InitGL（））//初始化新建的GL窗口
{
KillGLWindow（）;//重置显示区
MessageBox（NULL,"初始化失败！
","错误",MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION）;
returnFALSE;
}
returnTRUE;
}
LRESULTCALLBACKWndProc（HWNDhWnd,//窗口的句柄
UINTuMsg,//窗口的消息
WPARAMwParam,//附加的消息内容
LPARAMlParam）//附加的消息内容
{
switch（uMsg）//检查Windows消息
{
caseWM_ACTIVATE:
//监视窗口激活消息
{
if（!
HIWORD（wParam））//检查最小化状态
active=TRUE;//程序处于激活状态
else
active=FALSE;//程序不再激活
return0;//返回消息循环
}
caseWM_SYSCOMMAND:
//中断系统命令
{
switch（wParam）//检查系统调用
{
caseSC_SCREENSAVE:
//屏保要运行?
caseSC_MONITORPOWER:
//显示器要进入节电模式?
return0;//阻止发生
}
break;//退出
}
caseWM_CLOSE:
//收到Close消息?
{
PostQuitMessage（0）;//发出退出消息
return0;
}
caseWM_KEYDOWN:
//有键按下么?
{
keys[wParam]=TRUE;//如果是，设为TRUE
return0;//返回
}
caseWM_KEYUP:
//有键放开么?
{
keys[wParam]=FALSE;//如果是，设为FALSE
return0;//返回
}
caseWM_SIZE:
//调整OpenGL窗口大小
{
ReSizeGLScene（LOWORD（lParam）,HIWORD（lParam））;
return0;//返回
}
}
//向DefWindowProc传递所有未处理的消息。
returnDefWindowProc（hWnd,uMsg,wParam,lParam）;
}
GLvoidKillGLWindow（GLvoid）
{
if（hRC）//拥有着色描述表吗?
{
if（!
wglMakeCurrent（NULL,NULL））//能否释放DC和RC描述表?
{
MessageBox（NULL,"释放DC、RC失败！
","关闭失败",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;
}
if（!
wglDeleteContext（hRC））//能否删除RC?
{
MessageBox（NULL,"释放RC失败！
","关闭失败",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;
}
hRC=NULL;//将RC设为NULL
}
if（hDC&&!
ReleaseDC（hWnd,hDC））//能否释放DC?
{
MessageBox（NULL,"释放DC失败！
",
"关闭失败",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;
hDC=NULL;//将DC设为NULL
}
if（hWnd&&!
DestroyWindow（hWnd））//能否销毁窗口?
{
MessageBox（NULL,"销毁窗口失败！
","关闭失败",
MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;
hWnd=NULL;//将hWnd设为NULL
}
if（!
UnregisterClass（"OpenGL",hInstance））//能否注销类?
{
MessageBox（NULL,"不能注销类！
",
"关闭失败",MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;
hInstance=NULL;//将hInstance设为NULL
}
}
intInitGL（GLvoid）
{
glShadeModel（GL_SMOOTH）;//启用阴影平滑
glClearColor（255.0f,255.0f,255.0f,0.5f）;//黑色背景
glClearDepth（1.0f）;//设置深度缓存
glEnable（GL_DEPTH_TEST）;//启用深度测试
glDepthFunc（GL_LEQUAL）;//所作深度测试的类型
glHint（GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL_NICEST）;//真正精细的透视修正
returnTRUE;//初始化OK
}
GLvoidReSizeGLScene（GLsizeiwidth,GLsizeiheight）//重置并初始化GL窗口大小
{
if（height==0）//防止被零除
{
height=1;//将Height设为1
}
glViewport（0,0,width,height）;//重置当前的视口
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//选择投影矩阵
glLoadIdentity（）;//重置投影矩阵
//计算窗口的外观比例
gluPerspective（45.0f,（GLfloat）width/（GLfloat）height,0.1f,100.0f）;
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;//选择模型观察矩阵
glLoadIdentity（）;//重置模型观察矩阵
}
intDrawGLScene（GLvoid）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;//清除屏幕及深度缓存
glLoadIdentity（）;//重置视口
glTranslatef（-1.5f,1.0f,-6.0f）;//左移1.5单位，上移1.0,并移入屏幕6.0
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;//设置第一个顶点为红色
glBegin（GL_TRIANGLES）;//绘制三角形
glVertex3f（0.0f,1.0f,0.0f）;//上顶点
glVertex3f（-1.0f,-1.0f,0.0f）;//左下
glVertex3f（1.0f,-1.0f,0.0f）;//右下
glEnd（）;//三角形绘制结束
glTranslatef（3.0f,0.0f,0.0f）;//右移3单位
glColor3f（0.0,0.0,1.0）;
glBegin（GL_QUADS）;//绘制矩形
glVertex3f（-1.0f,1.0f,0.0f）;//左上
glVertex3f（1.5f,1.0f,0.0f）;//右上
glVertex3f（1.5f,-1.0f,0.0f）;//右下
glVertex3f（-1.0f,-1.0f,0.0f）;//左下
glEnd（）;//矩形绘制结束
glTranslatef（-2.0f,-2.5f,2.0f）;
glRotated（yAngle,0.0f,1.0f,0.0f
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