杭州电子科技大学《实时三维图形绘制》OpenGL大作业实验报告.docx
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杭州电子科技大学《实时三维图形绘制》OpenGL大作业实验报告
实时三维图形绘制
实验报告
基于粒子系统的雪花场景模拟
一、实验目的
通过一学期对《实时三维图形绘制》的学习，在熟练掌握OpenGL理论的前提下，动手实践，将课本知识转化为实际应用。
二、实验要求
编程实现绘制OpenGL场景并可交互式操作，体现课堂所学内容。
三、实验内容
1、搭建OpenGL程序框架
首先在VS2015中新建项目，在该项目中建立3个主要的类：
GLWindow、Keys和GLApplication，其中GLWindow类负责窗口属性的设置，包括建立、更新、删除窗口等操作。
Keys类负责读取键盘的输入，这样才能实现交互的要求。
GLApplication类负责建立我们的应用程序，包括初始化、更新、绘制图形等操作。
（1）窗口类GLWindow的设计
在新建项目中添加类GLWindow，它包括程序主窗口的属性，以及建立、改变和删除窗口的方法（具体程序见代码）。
/**windows窗口类*/
classGLWindow
{
public:
/**构造函数*/
GLWindow（）;
/**创建windows窗口*/
boolCreate（constchar*window_title,constchar*class_name,boolfullscreen,HINSTANCEh_instance,LPVOIDlpParam）;
/**删除OpenGL窗口*/
voidDestroy（）;
/**改变窗口的显示设置*/
boolChangeScreenSetting（）;
/**当窗口大小改变时，通知OpenGL调整大小*/
voidReshapeGL（）;
/**SwapBuffers（DoubleBuffering）*/
voidSwapBuffers（）{:
:
SwapBuffers（m_hDC）;}
/**设置窗口左上角的位置*/
voidSetPosX（intx）;
voidSetPosX（unsignedshortx）{SetPosX（（signedshort）x）;}
voidSetPosY（inty）;
voidSetPosY（unsignedshorty）{SetPosY（（signedshort）y）;}
/**返回窗口的大小*/
intGetWidth（）;
intGetHeight（）;
/**设置窗口的大小*/
voidSetWidth（intwidth）;
voidSetHeight（intheight）;
/**返回窗口左上角的位置*/
intGetPosX（）;
intGetPosY（）;
/**设置窗口的颜色位深*/
voidSetHiColor（）{m_BitsPerPixel=16;}
voidSetTrueColor（）{m_BitsPerPixel=32;}
/**重载运算符，可以让GL_Windowm_Window声明后的m_Window作为窗口句柄使用*/
operatorHWND（）{returnm_hWnd;}
private:
HWNDm_hWnd;/**<窗口句柄*/
HDCm_hDC;/**<设备描述表*/
HGLRCm_hRC;/**intm_WindowPosX;/**<窗口的左上角的X位置*/
intm_WindowPosY;/**<窗口的左上角的Y位置*/
intm_WindowWidth;/**<窗口的宽度*/
intm_WindowHeight;/**<窗口的高度*/
intm_ScreenWidth;/**<全屏的宽度*/
intm_ScreenHeight;/**<全屏的高度*/
intm_BitsPerPixel;/**<颜色位深*/
boolm_IsFullScreen;/**<是否全屏*/
};
（2）键盘类Keys的设计
定义键盘类Keys对我们的按键信息进行记录，用于程序达到交互的目的。
/**定义键盘类*/
classKeys
{
public:
/**构造函数*/
Keys（）{Clear（）;}
/**清空所有的按键信息*/
voidClear（）{ZeroMemory（&m_KeyDown,sizeof（m_KeyDown））;}
/**判断某个键是否按下*/
boolIsPressed（unsignedintkey）{return（key（m_KeyDown[key]==true）:
false;}
/**设置某个键被按下*/
voidSetPressed（unsignedintkey）{if（key/**设置某个键被释放*/
voidSetReleased（unsignedintkey）{if（keyprivate:
staticconstunsignedintMAX_KEYS=256;
boolm_KeyDown[MAX_KEYS];/**<保存256个按键的状态*/
};
（3）应用程序类GLApplication的设计
类GLApplication为我们的应用程序提供统一的接口，当我们实现不同的程序时不用再从头开始，只要实现其对应的接口方法即可。
/**基本的程序类，继承它用来创建OpenGL程序*/
classGLApplication
{
public:
/**创建一个全局的Create函数，这个函数必须被继承类实现*/
staticGLApplication*Create（constchar*class_name）;/**<创建你自己的子类*/
/**虚析构函数*/
virtual~GLApplication（）{};
protected:
/**下面的函数必须被继承类实现，完成基本的OpenGL渲染过程*/
virtualboolInit（）=0;/**virtualvoidUninit（）=0;/**virtualvoidUpdate（DWORDmilliseconds）=0;/**<执行OpenGL程序的更新*/
virtualvoidDraw（）=0;/**<绘制OpenGL场景*/
/**通用的函数*/
voidToggleFullscreen（）;/**<切换全屏/窗口模式*/
voidTerminateApplication（）;/**<结束程序*/
voidResizeDraw（boolenable）{m_ResizeDraw=enable;}/**<设置在窗口改变大小的时候，可以绘制*/
Keysm_Keys;/**<按键类*/
/**构造函数*/
GLApplication（constchar*class_name）;
private:
/**程序的主循环*/
friendintWINAPIWinMain（HINSTANCEhInstance,HINSTANCEhPrevInstance,LPSTRlpCmdLine,intnCmdShow）;
intMain（HINSTANCEhInstance,HINSTANCEhPrevInstance,LPSTRlpCmdLine,intnCmdShow）;
/**消息处理回调函数*/
friendLRESULTCALLBACKWindowProc（HWNDhWnd,UINTuMsg,WPARAMwParam,LPARAMlParam）;
LRESULTMessage（HWNDhWnd,UINTuMsg,WPARAMwParam,LPARAMlParam）;
staticconstUINTWM_TOGGLEFULLSCREEN=（WM_USER+1）;/**<自定义消息，在切换窗口模式的时候发送*/
GLWindowm_Window;/**constchar*m_ClassName;/**<程序名*/
boolm_IsProgramLooping;/**<程序循环标记，如果为false，则退出程序*/
boolm_CreateFullScreen;/**<若为true，则创建全屏模式*/
boolm_IsVisible;/**<窗口是否可见*/
boolm_ResizeDraw;/**<是否在改变大小时，调用了绘制函数*/
DWORDm_LastTickCount;/**<上一次计时器的值*/
};
2、纹理贴图
（1）BMP位图文件的载入
BMP格式是windows采用的常见的图像文件存储格式。
定义位图类CBMPLoader，实现位图文件的载入。
/**位图载入类*/
classCBMPLoader
{
public:
CBMPLoader（）;
~CBMPLoader（）;
boolLoadBitmap（constchar*filename）;/**<装载一个bmp文件*/
voidFreeImage（）;/**<释放图像数据*/
boolLoad（constchar*fileName）;/**<载入位图并创建纹理*/
unsignedintID;/**<生成纹理的ID号*/
intimageWidth;/**<图像宽度*/
intimageHeight;/**<图像高度*/
unsignedchar*image;/**<指向图像数据的指针*/
};
（2）绘制场景并纹理贴图
绘制正方体和球体，并贴图。
/**绘制球体*/
voidSnowDemo:
:
DrawSphere（）
{
glPushMatrix（）;
glTranslatef（3.0f,0.0f,-10.0f）;
glRotatef（rot,1.0f
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