Qt+OpenGL教程.docx
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Qt+OpenGL教程
QtOpenGL教程
QtOpenGL的准备工作
第三课：
上色
第四课：
旋转
第一课：
创建一个OpenGL窗口
第二课：
你的第一个多边形
第五课：
向三维进军
第六课：
纹理映射
第七课：
纹理滤波、光源和键盘控制
第八课：
融合
第九课：
在三维空间中移动位图
第十课：
载入一个三维世界并在其中移动
第十一课：
旗的效果（波动纹理）
第十二课：
显示列表
第十三课：
位图字体
第十四课：
轮廓字体
第十五课：
使用纹理映射的轮廓字体
第十六课：
看起来很棒的雾
因为本教程是从NeHe的OpenGL教程迁移过来的，代码变为Qt实现的。
所以有的课程一时还没有实现成功，所以可能有些教程是跳跃的。
因本人时间有限，所以难免有错误出现，如果您发现了这些错误，或者有什么建议，请来信指教，谢谢。
QtOpenGL的准备工作
因为Qt存在很多版本，另外它支持的平台也很多，到目前为止我只实验了几个组合，所以就先把这些列出来吧，欢迎大家补充。
Unix/X11
Linux
Qt：
自由版或者企业版都支持OpenGL模块，而专业版则不能。
我现在使用的是3.1.0自由版和企业版。
gcc：
编译器。
我现在使用的是3.2。
X：
Linux下的图形环境。
我现在使用的是4.2.0。
Mesa：
自由的OpenGL。
我现在使用的是5.0。
Windows
Qt：
企业版支持OpenGL模块，而专业版则不能。
我现在使用的是3.1.0企业版。
MicrosoftVisualStudio：
编译器。
我现在使用的是6.0。
创建一个OpenGL窗口
我假设您对Qt编程已经有了一定的了解，如果您还没有熟悉Qt编程，建议您先学习一下Qt编程的基础知识。
Qt中已经包含了OpenGL模块，具体情况您可以参考QtOpenGL模块的相关内容。
NeHeWidget类
这就是我们继承QGLWidget类得到的OpenGL窗口部件类。
（由nehewidget.h展开。
）
#include
classNeHeWidget:
publicQGLWidget
{
Q_OBJECT
因为QGLWidget类被包含在qgl.h头文件中，所以我们的类就需要包含这个头文件。
Q_OBJECT是Qt中的一个专用的宏，具体说明请参见Qt的文档。
public:
NeHeWidget（QWidget*parent=0,constchar*name=0,boolfs=false）;
~NeHeWidget（）;
protected:
voidinitializeGL（）;
voidpaintGL（）;
voidresizeGL（intwidth,intheight）;
因为QGLWidget类已经内置了对OpenGL的处理，就是通过对initializeGL（）、paintGL（）和resizeGL（）这个三个函数实现的，具体情况可以参考QGLWidget类的文档。
因为我们的这个QtOpenGL教程取材于NeHeOpenGL教程，所以这里就用这个NeHeWidget类来继承QGLWidget类来使用相关OpenGL的功能。
initializeGL（）是用来初始化这个OpenGL窗口部件的，可以在里面设定一些有关选项。
paintGL（）就是用来绘制OpenGL的窗口了，只要有更新发生，这个函数就会被调用。
resizeGL（）就是用来处理窗口大小变化这一事件的，width和height就是新的大小状态下的宽和高了，另外resizeGL（）在处理完后会自动刷新屏幕。
voidkeyPressEvent（QKeyEvent*e）;
这是Qt里面的鼠标按下事件处理函数。
protected:
boolfullscreen;
用来保存窗口是否处于全屏状态的变量。
};
（由nehewidget.cpp展开。
）
#include"nehewidget.h"
NeHeWidget:
:
NeHeWidget（QWidget*parent,constchar*name,boolfs）
:
QGLWidget（parent,name）
{
fullscreen=fs;
保存窗口是否为全屏的状态。
setGeometry（0,0,640,480）;
设置窗口的位置，即左上角为（0,0）点，大小为640*480。
setCaption（"NeHe'sOpenGLFramework"）;
setWindowTitle（"NeHe'sOpenGLFramework"）;
设置窗口的标题为“NeHe'sOpenGLFramework”。
if（fullscreen）
showFullScreen（）;
如果fullscreen为真，那么就全屏显示这个窗口。
}
这个是构造函数，parent就是父窗口部件的指针，name就是这个窗口部件的名称，fs就是窗口是否最大化。
NeHeWidget:
:
~NeHeWidget（）
{
}
这个是析构函数。
voidNeHeWidget:
:
initializeGL（）
{
glShadeModel（GL_SMOOTH）;
这一行启用smoothshading（阴影平滑）。
阴影平滑通过多边形精细的混合色彩，并对外部光进行平滑。
我将在另一个教程中更详细的解释阴影平滑。
GL_FLAT/orGL_SMOOTH
glClearColor（0.0,0.0,0.0,0.0）;
这一行设置清除屏幕时所用的颜色。
如果您对色彩的工作原理不清楚的话，我快速解释一下。
色彩值的范围从0.0到1.0。
0.0代表最黑的情况，1.0就是最亮的情况。
glClearColor后的第一个参数是红色,第二个是绿色，第三个是蓝色。
最大值也是1.0，代表特定颜色分量的最亮情况。
最后一个参数是Alpha值。
当它用来清除屏幕的时候，我们不用关心第四个数字。
现在让它为0.0。
我会用另一个教程来解释这个参数。
通过混合三种原色（红、绿、蓝），您可以得到不同的色彩。
希望您在学校里学过这些。
因此，当您使用glClearColor（0.0,0.0,1.0,0.0），您将用亮蓝色来清除屏幕。
如果您用glClearColor（0.5,0.0,0.0,0.0）的话，您将使用中红色来清除屏幕。
不是最亮（1.0），也不是最暗（0.0）。
要得到白色背景，您应该将所有的颜色设成最亮（1.0）。
要黑色背景的话，您该将所有的颜色设为最暗（0.0）。
glClearDepth（1.0）;
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。
上面这三行必须做的是关于depthbuffer（深度缓存）的。
将深度缓存设想为屏幕后面的层。
深度缓存不断的对物体进入屏幕内部有多深进行跟踪。
我们本节的程序其实没有真正使用深度缓存，但几乎所有在屏幕上显示3D场景OpenGL程序都使用深度缓存。
它的排序决定那个物体先画。
这样您就不会将一个圆形后面的正方形画到圆形上来。
深度缓存是OpenGL十分重要的部分。
glHint（GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL_NICEST）;
真正精细的透视修正。
这一行告诉OpenGL我们希望进行最好的透视修正。
这会十分轻微的影响性能。
但使得透视图看起来好一点。
}
这个函数中，我们对OpenGL进行所有的设置。
我们设置清除屏幕所用的颜色，打开深度缓存，启用smoothshading（阴影平滑），等等。
这个例程直到OpenGL窗口创建之后才会被调用。
voidNeHeWidget:
:
paintGL（）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
清楚屏幕和深度缓存。
glLoadIdentity（）;
重置当前的模型观察矩阵。
}
这个函数中包括了所有的绘图代码。
任何您所想在屏幕上显示的东东都将在此段代码中出现。
以后的每个教程中我都会在例程的此处增加新的代码。
如果您对OpenGL已经有所了解的话，您可以在glLoadIdentity（）调用之后，函数返回之前，试着添加一些OpenGL代码来创建基本的形。
如果您是OpenGL新手，等着我的下个教程。
目前我们所作的全部就是将屏幕清除成我们前面所决定的颜色，清除深度缓存并且重置场景。
我们仍没有绘制任何东东。
voidNeHeWidget:
:
resizeGL（intwidth,intheight）
{
if（height==0）
{
height=1;
}
防止height为0。
glViewport（0,0,（GLint）width,（GLint）height）;
重置当前的视口（Viewport）。
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
选择投影矩阵。
glLoadIdentity（）;
重置投影矩阵。
gluPerspective（45.0,（GLfloat）width/（GLfloat）height,0.1,100.0）;
建立透视投影矩阵。
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;
选择模型观察矩阵。
glLoadIdentity（）;
重置模型观察矩阵。
}
上面几行为透视图设置屏幕。
意味着越远的东西看起来越小。
这么做创建了一个现实外观的场景。
此处透视按照基于窗口宽度和高度的45度视角来计算。
0.1，100.0是我们在场景中所能绘制深度的起点和终点。
glMatrixMode（GL_PROJECTION）指明接下来的两行代码将影响projectionmatrix（投影矩阵）。
投影矩阵负责为我们的场景增加透视。
glLoadIdentity（）近似于重置。
它将所选的矩阵状态恢复成其原始状态。
调用glLoadIdentity（）之后我们为场景设置透视图。
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）指明任何新的变换将会影响modelviewmatrix（模型观察矩阵）。
模型观察矩阵中存放了我们的物体讯息。
最后我们重置模型观察矩阵。
如果您还不能理解这些术语的含义，请别着急。
在以后的教程里，我会向大家解释。
只要知道如果您想获得一个精彩的透视场景的话，必须这么做。
这个函数的作用是重新设置OpenGL场景的大小，而不管窗口的大小是否已经改变（假定您没有使用全屏模式）。
甚至您无法改变窗口的大小时（例如您在全屏模式下），它至少仍将运行一次——在程序开始时设置我们的透视图。
OpenGL场景的尺寸将被设置成它显示时所在窗口的大小。
voidNeHeWidget:
:
keyPressEvent（QKeyEvent*e）
{
switch（e->key（））
{
caseQt:
:
Key_F2:
fullscreen=!
fullscreen;
if（fullscreen）
{
showFullScreen（）;
}
else
{
showNormal（）;
setGeometry（0,0,640,480）;
}
updateGL（）;
break;
如果按下了F2键，那么屏幕是否全屏的状态就切换一次。
然后再根据需要，显示所要的全屏窗口或者普通窗口。
caseQt:
:
Key_Escape:
close（）;
}
如果按下了Escape键，程序退出。
}
main.cpp
（由main.cpp展开。
）
#include
#include
Qt的应用程序都是一个QApplication类，所以qapplication.h必须要包含。
因为我们在进入OpenGL窗口之前让用户选择是否使用全屏窗口，所以使用了QMessageBox类，所以qmessagebox.h也要包含。
#include"nehewidget.h"
intmain（intargc,char**argv）
{
boolfs=false;
我们把这个布尔型变量的初始值设置为false。
QApplicationa（argc,argv）;
每一个Qt应用程序都使用QApplication类。
switch（QMessageBox:
:
information（0,
"StartFullScreen?
",
"WouldYouLikeToRunInFullscreenMode?
",
QMessageBox:
:
Yes,
QMessageBox:
:
No|QMessageBox:
:
Default））
{
caseQMessageBox:
:
Yes:
fs=true;
break;
caseQMessageBox:
:
No:
fs=false;
break;
}
这里弹出一个消息对话框，让用户选择是否使用全屏模式。
NeHeWidgetw（0,0,fs）;
创建一个NeHeWidget对象。
a.setMainWidget（&w）;
设置应用程序的主窗口部件为w。
w.show（）;
显示w。
returna.exec（）;
程序返回。
}
本课程的源代码。
你的第一个多边形
上一课中，我教您如何创建一个OpenGL窗口。
这一课中，我将教您如何创建三角形和四边形。
我们讲使用GL_TRIANGLES来创建一个三角形，GL_QUADS来创建一个四边形。
我们只要修改第一课中的NeHeWidget类中的paintGL（）函数就可以了。
NeHeWidget类
（由nehewidget.cpp展开。
）
voidNeHeWidget:
:
paintGL（）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
清除屏幕和深度缓存。
GlLoadIdentity（）;
重置当前的模型观察矩阵。
当您调用glLoadIdentity（）之后，您实际上将当前点移到了屏幕中心，X坐标轴从左至右，Y坐标轴从下至上，Z坐标轴从里至外。
OpenGL屏幕中心的坐标值是X和Y轴上的0.0点。
中心左面的坐标值是负值，右面是正值。
移向屏幕顶端是正值，移向屏幕底端是负值。
移入屏幕深处是负值，移出屏幕则是正值。
glTranslatef（-1.5,0.0,-6.0）;
glTranslatef（x,y,z）沿着X,Y和Z轴移动。
根据前面的次序，下面的代码沿着X轴左移1.5个单位，Y轴不动（0.0），最后移入屏幕6.0个单位。
注意在glTranslatef（x,y,z）中当您移动的时候，您并不是相对屏幕中心移动，而是相对与当前所在的屏幕位置。
现在我们已经移到了屏幕的左半部分，并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景－创建三角形。
glBegin（GL_TRIANGLES）;
开始绘制三角形。
glBegin（GL_TRIANGLES）的意思是开始绘制三角形，glEnd（）告诉OpenGL三角形已经创建好了。
通常您会需要画3个顶点，可以使用GL_TRIANGLES。
在绝大多数的显卡上，绘制三角形是相当快速的。
如果要画四个顶点，使用GL_QUADS的话会更方便。
但据我所知，绝大多数的显卡都使用三角形来为对象着色。
最后，如果您想要画更多的顶点时，可以使用GL_POLYGON。
本节的简单示例中，我们只画一个三角形。
如果要画第二个三角形的话，可以在这三点之后，再加三行代码（3点）。
所有六点代码都应包含在glBegin（GL_TRIANGLES）和glEnd（）之间。
在他们之间再不会有多余的点出现，也就是说，（GL_TRIANGLES）和glEnd（）之间的点都是以三点为一个集合的。
这同样适用于四边形。
如果您知道实在绘制四边形的话，您必须在第一个四点之后，再加上四点为一个集合的点组。
另一方面，多边形可以由任意个顶点，（GL_POLYGON）不在乎glBegin（GL_TRIANGLES）和glEnd（）之间有多少行代码。
glVertex3f（0.0,1.0,0.0）;
上顶点。
glBegin之后的第一行设置了多边形的第一个顶点，glVertex的第一个参数是X坐标，然后依次是Y坐标和Z坐标。
第一个点是上顶点，然后是左下顶点和右下顶点。
glEnd（）告诉OpenGL没有其他点了。
这样将显示一个填充的三角形。
CKer注：
这里要注意的是存在两种不同的坐标变换方式，glTranslatef（x,y,z）中的x,y,z是相对与您当前所在点的位移，但glVertex（x,y,z）是相对于glTranslatef（x,y,z）移动后的新原点的位移。
因而这里可以认为glTranslate移动的是坐标原点，glVertex中的点是相对最新的坐标原点的坐标值。
glVertex3f（-1.0,-1.0,0.0）;
左下顶点。
glVertex3f（1.0,-1.0,0.0）;
右下顶点。
glEnd（）;
三角形绘制结束。
glTranslatef（3.0,0.0,0.0）;
在屏幕的左半部分画完三角形后，我们要移到右半部分来画正方形。
为此要再次使用glTranslate。
这次右移，所以X坐标值为正值。
因为前面左移了1.5个单位，这次要先向右移回屏幕中心（1.5个单位），再向右移动1.5个单位。
总共要向右移3.0个单位。
glBegin（GL_QUADS）;
开始绘制四边形。
glVertex3f（-1.0,1.0,0.0）;
左上顶点。
glVertex3f（1.0,1.0,0.0）;
右上顶点。
glVertex3f（1.0,-1.0,0.0）;
右下顶点。
glVertex3f（-1.0,-1.0,0.0）;
左下顶点。
glEnd（）;
四边形绘制结束。
}
本课程的源代码。
上色
上一课中我教给您三角形和四边形的绘制方法。
这一课我将教您给三角形和四边形添加两种不同类型的着色方法。
使用单调着色（Flatcoloring）给四边形涂上固定的一种颜色。
使用平滑着色（Smoothcoloring）将三角形的三个顶点的不同颜色混合在一起，创建漂亮的色彩混合。
我们只要修改第二课中的NeHeWidget类中的paintGL（）函数就可以了。
NeHeWidget类
（由nehewidget.cpp展开。
）
voidNeHeWidget:
:
paintGL（）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
glLoadIdentity（）;
glTranslatef（-1.5,0.0,-6.0）;
glBegin（GL_TRIANGLES）;
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;
红色。
如果您还记得上节课的内容，这段代码在屏幕的左半部分绘制三角形。
这一行代码是我们第一次使用命令glColor3f（r,g,b）。
括号中的三个参数依次是红、绿、蓝三色分量。
取值范围可以从0.0到1.0。
类似于以前所讲的清除屏幕背景命令。
我们将颜色设为红色（纯红色，无绿色，无蓝色）。
glVertex3f（0.0,1.0,0.0）;
上顶点。
接下来的一行代码设置三角形的第一个顶点（三角形的上顶点），并使用当前颜色（红色）来绘制。
从现在开始所有的绘制的对象的颜色都是红色，直到我们将红色改变成别的什么颜色。
glColor3f（0.0,1.0,0.0）;
绿色。
glVertex3f（-1.0,-1.0,0.0）;
左下顶点。
glColor3f（0.0,0.0,1.0）;
蓝色。
glVertex3f（1.0,-1.0,0.0）;
右下顶点。
glEnd（）;
glEnd（）出现后，三角形将被填充。
但是因为每个顶点有不同的颜色，因此看起来颜色从每个角喷出，并刚好在三角形的中心汇合，三种颜色相互混合。
这就是平滑着色。
glTranslatef（3.0,0.0,0.0）;
glColor3f（0.5,0.5,1.0）;
一次性将颜色设置为蓝色。
现在我们绘制一个单调着色——蓝色的正方形。
最重要的是要记住，设置当前色之后绘制的所有东东都是当前色的。
以后您所创建的每个工程都要使用颜色。
即便是在完全采用纹理贴图的时候，glColor3f仍旧可以用来调节纹理的色调。
等等...，以后再说吧。
我们必须要做的事只需将颜色一次性的设为我们想采用的颜色（本例采用蓝色），然后绘制场景。
每个顶点都是蓝色的，因为我们没有告诉OpenGL要改变顶点的颜色。
最后的结果是.....全蓝色的正方形。
再说一遍，顺时针绘制的正方形意味着我们所看见的是四边形的背面。
glBegin（GL_QUADS）;
glVertex3f（-1.0,1.0,0.0）;
glVertex3f（1.0,1.0,0.0）;
glVertex3f（1.0,-1.0,0.0）;
glVertex3f（-1.0,-1.0,0.0）;
glEnd（）;
}
在这一课中，我试着尽量详细的解释如何为您的OpenGL多边形添加单调和平滑的着色效果的步骤。
改改代码中的红绿蓝分量值，看看最后有什么样的结果。
本课程的源代码。
旋转
上一课中我教给您三角形和四边形的着色。
这一课我将教您如何将这些彩色对象绕着坐标轴旋转。
其实只需在上节课的代码上增加几行就可以了。
我们将在NeHeWidget类中增加两个变量来控制这两个对象的旋转。
它们是浮点类型的变量，使得我们能够非常精确地旋转对象。
浮点数包含小数位置，这意味着我们无需使用1、2、3...的角度。
你会发现浮点数是OpenGL编程的基础。
新变量中叫做rTri的用来旋转三角形，rQuad旋转四边形。
NeHeWidget类
（由nehewidget.h展开。
）
protected:
boolfullscreen;
GLfloatrTri;
GLfloatrQuad;
};
上面就是添加的两个变量。
rTri是用于三角形的角度，rQuad是用于四边形的角度。
（由nehewidget.cpp展开。
）
NeHeWidget:
:
NeHeWidget（QWidget*parent,constchar*name,bool
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