delphi版的opengl入门.docx

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delphi版的opengl入门

第一、准备好OpenGL

　windows平台下：

　　OpenGL是由SGI公司开发的低层三维图形API，目前已经成为工业标准，由独立非赢利组织ARB管理。

它在WINDOWS中以动态链接库的形式存在，Win95osr2以上版本及WinNT自带有微软公司实现的OpenGL。

但本人推荐使用SGI实现的OpenGL来调试程序，快速可靠而且功能丰富，缺点是它是纯软件实现，无法利用硬件加速。

　　下载了opengl95.exe或opengl2.exe之后执行之，按提示安装即可。

默认情况情况下会在C：

\oglsdk，包括了VC和BC的库及头文件，还有两个演示程序，不妨看看，FlyintheSky在窗口中移动鼠标就可控制飞行了，还有一份说明书，也不妨看看。

　　相关文件请到资源区下载

　Linux平台下：

　　装一个Mesa好了，另外在gtk+（GtkGLArea）/qt（QGLWidget+QGLContext）中均包括了OpenGL支持构件（WIDGET），gnome下有许多OpenGL的应用。

注意在LD_LIBRARY_PATH加上必要的路径，详见各软件的安装说明（通常叫README或INSTALL）。

　Solaris：

OpenGLLibrary

装上随Solaris发售的OpenGLlibrary。

如果执行以下命令：

>cd/usr/openwin/lib

>lslibGL*

结果显示如下:

libGL.so@libGLU.so@libGLw.so@

libGL.so.1*libGLU.so.1*libGLw.so.1*

则意味着OpenGL运行库已经装好了。

通常LD_LIBRARY_PATH里会有该目录，如果没有自己加上就成。

在/usr/openwin/include/GL下有以下头文件：

gl.hglu.hglxmd.hglxtokens.h

glmacros.hglx.hglxproto.h

在sun的网站有OpenGL开发者FAQ，可参阅。

　　MacOS：

OpenGLSDKforApple

　　OS/2：

不详。

　　BeOS：

不详。

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本文的2.1-2.4部分是针对BorlandC++Builder用户的头文件是O

C++5.0以上版本的头文件也行。

将C:

\oglskd\bclib下的文件拷至$BCB\Lib下。

　　为便于编写代码，要将opengl的帮助文件加入搜索范围。

在BCB3.0中可用Help|Customize调出OpenHelp设定程

序，在每一页中用Edit|AddFiles到\programfile\common\BorlandShared\MSHelp下找到必要的文件。

　　说明：

系统安装的dll与程序链接时使用的lib要一致，否则像素格式设置调用会失败。

2.2、GLUT库

　　为了在初期简化编程负担，可以使用独立于平台的GLUT库，在网上可以找到库、源文件、说明书，基于GLUT的

WINDOWS应用程序是WIN32CONSOL程序，主程序是intmain（int,void**），在其中可以只用两三行打开一个窗口，

并以填写几个回调函数的方式实现程序功能，省掉了与窗口系统打交道的麻烦。

另外，该库是做跨平台应用的首选

，它在几乎所有的平台上都可用。

目前还没有找到将glut与VCL可视开发结合的方法，所以本教程并没使用它。

　　安装glut运行库：

将这些DLL文件（V3.6）（V3.7β）复制到windows\system下，其中有两种版本的dll，分别对应

MS（*32.dll）和SGI实现的OpenGL（*.dll）。

将其中的glut.h复制到$BCB\Include\gl下，用BCB的implib.exe制作导

入库（*.lib），放到$BCB\Lib下。

　　GLUT使用指南<稍候>

2.3、GLAUX库

　　有一个glaux库（即redBook所用的编程环境），可以大简化窗口界面设定过程，但太过简陋，不推荐使用。

可

是为了便于阅读RedBook，现将在BCB中使用glaux的方法简述如下：

　　安装glaux运行库：

将BCB版aux库的DLL文件复制到windows\system下，将其中的glauximp.lib复制到$BCB\lib

下，或者用BCB的implib.exe制作导入库（*.lib）再复制到$BCB\Lib下。

BCB中已经带有aux库的头文件，aux库的源

码在VC中带有。

在程序之前加入：

　　USELIB（"C:

\ProgramFiles\Borland\CBuilder3\Lib\glauximp.lib"）;

　　引号中为导入库所在的位置和名字。

　　GLAUX使用指南<稍候>

2.4、VCL元件

　　在CBuilder/Delphi环境下还可以使用各种VCL元件，常见的有：

　　下载并展开后，在BCB中加以安装即可，详情请自

行查阅其自带的readme，以后有空再逐个解说。

本人推荐使用DanielPlakosh的，简洁易用且带源程序，还可以用

BMP格式的图象作纹理。

本教程后期将会基于TOpenGLPanel，但前面会用通用的方法，不必借助任何附加元件。

　　DanielPlakoshsaid：

“Feelfreetowhateveryouwantwiththecomponent”

　　说明：

该控件对中文支持不灵，另外其内部会自动调用wglMakeCurrent（null,null），所以在OnMouse事件中进

行选取时要调用先MakeOpenGLPanelCurrent（）。

　　TOpenglPanel安装说明：

　　如果曾经装过老版本的TOpenGLPanel，请先御掉。

　　　在File菜单下选CloseAllFile以关闭所有文件。

　　　在Component菜单下选InstallComponent。

　　　在InstallComponent对话框中选IntoNewPackage页<必须IntoNewPackage>

　　　在InotNewPackage页中如下填写各项：

　　　UnitFileName：

填入或浏览（Browse）寻找含路径的单元文件名，如：

　　　C:

\OpenGLv0.3BCB3\Component\TOpenGLPanel.cpp//不必完全相同，就看你把文件放在哪了

　　　SearchPath：

这一条应该会自动填好。

如：

c:

\OpenGLv0.3BCB3\Component\

　　　PackageFileName：

应该填为OpenGLPanel_DP

　　　PackageDescription：

应该填为OpenGLPanelComponent

　　　单击OK按纽

　　　当提示“PackageOpenGLPanel_DP.bplwillbebuilttheninstalled.Conitnue？

”时点“Yes”。

　　　当编译完成后，在File菜单下选SaveAll，用默认的文件名！

　　　现在OpenGLPanelComponent就装好了，你可以在工具栏的最右端发现它。

　　调整BCB3的include及Lib的路径，例如：

　　　INCLUDE：

$（BCB）\include;$（BCB）\include\vcl;c:

\dplakosh\openglv0.3bcb3\component

　　　LIB：

$（BCB）\lib\obj;$（BCB）\lib;c:

\dplakosh\openglv0.3bcb3\component

　　　//不必完全一样，你的文件在哪就填哪

　　　$（BCB）代表CBuilder所在目录。

在你的系统路径中加入元件所在的目录，以便程序运行。

2.5、非BorlandC++Builder用户

　　BorlandC++/OWL

　　Delphi/Pascal+API

　　　VisiIt是很好用的，不过封装得太厉害，对于学习者

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　　如果使用Aux/Glut/VCL则可免去这一步。

　　如果在窗口系统中使用OpenGL则必须给窗口加上WS_CLIPCHILDREN和WS_CLIPSIBLINGS两个属性，否则只能得到

黑屏。

注：

只在MDI应用中需要这样做。

　　在BCB中可在任何窗口控件的CREATEPARAMS成员函数中加入如下语句使之支持OpenGL：

//--以TForm为例

//--记得在unit1.h中classTForm1的priviate部分加入原型：

//--void__fastcallCreateParams（TCreateParams&Params）;

//------------------------------------------

TForm1:

:

CreateParams（TCreateParams&Params）

{

　　//先调用父类中的成员函数，该函数继承自TWindowControl类

　　TForm:

:

CreateParams（Params）;

　　Params.Style|=（WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS）;

}

//--------------------------------------

　　样本工程

　　所谓窗口控件是指从TWindowControl派生出来的各类控件，通常可见的控件都是窗口件，前面提到过TOpenglP

anel就是以TCustomPanel为基类派生的，查看其源码就会发现它对窗口属性的修改与上面所述完全相同。

注：

这是

最简的示例，为使程序在256色等环境中能正常运行，还要在此处理调色板问题

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　　OpenGL是一种基于客户/服务器和管道（PipeLine）的图形库。

即一个应用程序（客户）将各种命令和数据写入管道，这命令和数据将被暂时保存起来，图形库（服务器）直到收到一条专门的指令才会开始处理它们，并将处理结果通过管道传给用户。

　　所以OpenGL应用程序的基本结构就是：

建立管道根据需要向管道中写入数据和指令关闭管道在Windows95/NT环境中，这个管道就是OpenGL着色环境——（OpenGLRenderContext）简称RC。

因此建立管道实际上就是获取一个可用的RC。

而在Windows的GDI系统中进行图形显示是通过图形设备上下文——（DeviceContext）简称DC——进行的。

所以获取RC就是：

①先获取一个DC，②调整这个DC的象素格式（PixelFormat）以便OpenGL库进行绘制，③用DC去调用wglCreateContext（hDC）建立一个RC，④调用wglMakeCurrent（hRC,hDC）将刚才建立的RC指定为当前的RC。

当一个RC不再使用时就可以删除它，方法是：

使RC不是“当前RC”：

wglMakeCurrent（NULL,NULL）;//不再有当前RCwglMakeCurrent（hAnotherRC,hDC）;//另一个RC成为当前RCwglDEleteContent（hRC）;//删除之

为了避免反复建设/删除RC所带来的不必要的开支，我们在TForm1中定义了hDC、hRC以保存DC和RC，并在TForm1的构造函数中建立并保存RC，直到清除这个Form即Destory（）成员函数运行时才删除RC和DC。

主要代码如下：

void__fastcallTForm1:

:

CreateParams（TCreateParams&Params）{//再次说明：

只在MDI应用有必要进行修改。

2000.2.17.　　TForm:

:

CreateParams（Params）;//调用原有函数预处理　　Params.Style|=WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS;//加上必要的属性}//----------------------------------------------------__fastcallTForm1:

:

TForm1（TComponent*Owner）　　　　:

TForm（Owner）{　　hDC=GetDC（Handle）;//获取一个DC，TForm1.Handle中保存有Form的窗口句柄　　SetDCPixelFormat（hDC）;//调整该DC的象素格式　　hRC=wglCreateContext（hDC）;//用这种DC去创建一个RC　　wglMakeCurrent（hDC,hRC）;//指定当前DC、当前RC为hDC、hRC}//-------------------------------------------------------------------void__fastcallTForm1:

:

SetDCPixelFormat（HDChDC）{　　//本函数用于调整DC的象素格式，如缓冲区、颜色数等　　//先不深究，只要知道它的作用就行intnPixelFormat;staticPIXELFORMATDESCRIPTORpfd={sizeof（PIXELFORMATDESCRIPTOR）,　　　　　　//Sizeofthisstructure　1,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Versionofthisstructure　PFD_DRAW_TO_WINDOW|　　　　　　　　　　　//DrawtoWindow（nottobitmap）　PFD_SUPPORT_OPENGL|　　　　　　　　　　　//SupportOpenGLcallsinwindow　PFD_DOUBLEBUFFER　　　　　　　　　　　　　//Doublebufferedmode　PFD_TYPE_RGBA,　　　　　　　　　　　　　　//RGBAColormode　24,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Want24bitcolor　0,0,0,0,0,0,　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　0,0,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　0,0,0,0,0,　　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　32,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Sizeofdepthbuffer　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　PFD_MAIN_PLANE,　　　　　　　　　　　　　　//Drawinmainplane　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　0,0,0};　　　　　　　　　　　　　　　　　//Notusedtoselectmode　　　　　　//ChooseapixelformatthatbestmatchesthatdescribedinpfdnPixelFormat=ChoosePixelFormat（hDC,&pfd）;　　　　　//SetthepixelformatforthedevicecontextSetPixelFormat（hDC,nPixelFormat,&pfd）;}//-----------------------------------------------------------------void__fastcallTForm1:

:

FormPaint（TObject*Sender）{　　//该Form的绘制响应函数glClearColor（0.5,0.7,0.9,1.0）;//指定背景颜色（依次为RGBA）glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//用背景色清窗口RenderScence（）;　　　　　　　　//场景绘制SwapBuffers（hDC）;　　//切交缓冲区，这就是可以启动图形库处理流程并得相应结果的两条命令之一　　//如果当前RC相联DC具有DoubleBuffer的PixelFormat则用本命令　　//否则就是单缓冲DC，用glFlush（void）进行更新。

}//-----------------------------------------------------void__fastcallTForm1:

:

FormDestroy（TObject*Sender）{wglMakeCurrent（NULL,NULL）;　//取消当前RC和当前DCwglDeleteContext（hRC）;　　　//删除该RCDeleteObject（hDC）;　　　　　//删除WindowsDC。

}//-------------------------------------------------------------------　

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如果用过3DS/LIGHTWAVE等任何一种三维图形软件包，就可以发现制作一个三维场景无非以下几项工作：

建模：

制作各种物体。

放置：

将做好的各物体通过平移、旋转等放到场景空间的适当位置。

上色：

给物体模型指定颜色或表面纹理。

打灯：

在场景中适当位置放置几盏灯以照亮场景。

摄像：

在空间适当位置放上适当角度的摄像机，以得到所需的视觉效果。

用OpenGL开发应用程序与之类似，通常是：

设定视见体

定义光源

生成场景

而三维图形生成的流程如下：

放置几何变换：

平移、旋转、缩放等

视见变换：

裁剪、消隐、投影等

视见体设定：

视见体有两种：

正投影体和透视投影体，正投影视见体中的物体在屏幕上的投影不会出现近大远小的现象，而透视投影视体则与人眼的观察结果类似，离观察点越远的物体在屏幕上的投影越小，因此透视投影体中的观察结果看起来更真实一些。

定义透视投影体的方法是：

glFrustum（left,right,bottom,top,near,far）;

//物体在这六个参数界定的范围内可见，超出边界将被裁掉。

//left,bottom,代表左下right,top代表右上

定义透视投影体的方法是：

glOrtho（left,right,bottom,top,near,far）;

//物体在这六个参数界定的范围内可见，超出边界将被裁掉。

综上所述，一个三维图形应用程序在建好OpenGLPipleline之后就要向管道发如下一系列的命令，以建立一个三维观察环境：

//1、设定视见体，在窗体的Resize事件时

void__fastcallTForm1:

:

FormResize（TObject*Sender）

{

   glViewport（0,0,Width,Height）;

   //使用Form窗体的指定区域为显示区

   //如改为Width/4,Height/4,Width/2,Width/2，

   //则只用Form1的-窗体的中间1/4进行显示

   glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//切换到投影矩阵栈

   glLoadIdentity（）;//清除投影矩阵

   glFrustum（1.0,-1.0,-1.0,1.0,1.0,-1.0）;

   //指定透视视见体范围

   //超出部分将被裁去

   //或正投影glOrtho（1.0,-1.0,-1.0,1.0,1.0,-1.0）;

   glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;//切换到模型视见矩阵栈

   glLoadIdentity（）;//清除视见矩阵

}

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OpenGL中从三维场景到屏幕图形要经历如下所示的变换过程：

　　其中四种坐标经常要在程序中用到：

世界坐标，物体坐标，设备坐标和眼坐标。

　　世界坐标是OpenGL中用来描述场景的坐标，Z+轴垂直屏幕向外，X+从左到右，Y+轴从下到上，是右手笛卡尔坐标系统。

我们用这个坐标系来描述物体及光源的位置。

　　将物体放到场景中也就是将物体平移到特定位置、旋转一定角度，这些操作就是坐标变换。

OpenGL中提供了glTranslate*/glRotate*/glScale*三条坐标变换命令，利用OpenGL的矩阵运算命令，则可以实现任意复杂的坐标变换。

　　非常重要：

OpenGL中有一个坐标变换矩阵栈（ModelView），栈顶就是当前坐标变换矩阵，进入OpenGL管道的每个坐标（齐次坐标）都会先乘上这个矩阵，结果才是对应点在场景中的世界坐标。

OpenGL中的坐标变换都是通过矩阵运算完成的，与图形学课本的描述完全一致。

要注意的是变换中的矩阵乘法是左乘，而矩阵乘法与算术乘法不同，不符合交换律（万一不明白去看矩阵代数书好了）。

　　glTranslate*（x,y,z）：

平移，参数为各轴向的移动量。

　　glRotate（d,x,y,z）：

旋转，第一个参数为转动的度数，后三个参数表明是否绕该轴旋转。

通常x,y,z中只有一个为1，其余为0，用连续几条旋转命令完成复杂旋转。

由于矩阵运算的左乘特点，旋转命令的顺序与旋转动作的顺序正好相反。

　　物体坐标是以物体某一点为原点而建立的“世界坐标”，该坐标系仅对该物体适用，用来简化对物体各部分坐标的描述。

物体放到场景中时，各部分经历的坐标变换相同，相对位置不变，所以可视为一个整体，与人类的思维习惯一致。

　　眼坐标是以视点为原点，以视线的方向为Z+轴正方向的坐标系中的方向。

OpenGL管道会将世界坐标先变换到眼坐标，然后进行裁剪，只有在视线范围（视见体）之内的场景才会进入下一阶段的计算。

　　同样的，有投影变换矩阵栈（Projection），栈顶矩阵就是当前投影变换矩阵，负责将场景各坐标变换到眼坐标，由所得到的结果是裁剪后的场景部分，称为裁剪坐标。

前面提到过的视见体设定其实就是在建立该矩阵。

　　OpenGL的重要功能之一就是将三维的世界坐标经过变换、投影等计