openGL從零學起之入門介紹

　　最近項目中涉及到了一些特效，如字體描邊、場景調色和精靈的一些着色等，接觸到了openGl部分，再加上以前有過unity3d的開發經驗，就愈加的對openGl感興趣，應該說是對3D感興趣吧。其實本身一直都感興趣的就是虛擬現實的仿真技術和人工智能，但願之後能有機會進入這兩個領域。廢話很少說，直接開始openGl之旅，這個之前沒接觸過，有什麼理解不到位或者徹底錯誤的地方，請大神們直接指出，在此謝過了。

　　當前，三維圖形編程工具中最爲突出的是SGI公司的OpenGL（Open Graphics Language，開放式的圖形語言）,它已經成爲一個工業標準的計算機三維圖形軟件開發接口。值得一提的是，雖然微軟有本身的三維編程開發工具DirectX，但它也提供OpenGL圖形標準，所以，OpenGL能夠在微機中普遍應用。OpenGL很是接近硬件，是一個圖形與硬件的接口，包括了100多個圖形函數用來創建三維模型和進行三維實時交互。

　　簡單地說，OpenGL具備建模、變換、色彩處理、光線處理、紋理影射、圖像處理、動畫及物體運動模糊等功能，具體內容會逐步學習。

　　大致歸納一下openGl的渲染繪製過程：

①根據基本圖元建模（OpenGL中把「點、線、多邊形、圖像和位圖」都做爲基本圖形單元）。

②調整模型位置和設置視圖觀察點。

③渲染色彩，添加光照、材質和紋理映射。

④光棧化：把模型的數學描述信息和色彩信息轉化爲計算機屏幕上的像素，完成繪製。

庫函數

　　開發基於OpenGL的應用程序，必須先了解OpenGL的庫函數。它採用C語言風格，提供大量的函數來進行圖形的處理和顯示。

　　經常使用四種函數庫來提供所須要的函數，分別是基本庫、實用庫、輔助庫、工具庫。咱們須要記住一些經常使用函數是出自哪一個庫的，由於不一樣的庫的函數前綴不一樣。

一、基本庫：核心庫

包含的函數有115個，提供最基本的函數，其前綴是「gl」；這部分函數用於常規的、核心的圖形處理，由gl.dll來負責解釋執行。

例如：

<1>繪製--基本--幾何圖元的函數

　　glBegain()、glEnd()、glNormal*()、glVertex*()

<2>矩陣操做、幾何變換和投影變換的函數

　　矩陣入棧：glPushMatrix()                   位置變換：glTranslate*()　　        投影變換函數glOrtho()、glFrustum()  

　　矩陣出棧：glPopMatrix()                     旋轉變換：glRotate*()                 視口變換函數glViewport()　  

　　裝載矩陣：glLoadMatrix()                   縮放變換：glScale*()

　　矩陣相乘：glMultMatrix()                    

　　矩陣模式：glMatrixMode()

　　矩陣標準化：glLoadIdentity()

<3>顏色、光照和材質的函數

　　顏色：glColor*()、glIndex*()

　　光照：glLight*() 、glLightModel*()

　　材質：glMaterial*()

<4>顯示列表函數

　　建立：glNewList()

　　結束：glEndList()

　　生成：glGenLists()

　　調用：glCallList()

　　刪除：glDeleteLists()

<5>紋理映射函數

　　一維紋理：glTexImage1D()

　　二維紋理：glTexImage2D()

　　設置紋理參數：glTexParameter*()

　　紋理環境：glTexEnv*()

　　紋理座標：glTetCoord*()

<6>特殊效果函數

　　融合函數glBlendFunc()、反走樣函數glHint()和霧化效果glFog*()。

<7>光柵化、象素操做函數

　　像素位置：glRasterPos*()

　　線型寬度：glLineWidth()

　　多邊形繪製模式：glPolygonMode()

　　讀取象素：glReadPixel()

　　複製象素：glCopyPixel()

<8>曲線與曲面的繪製函數

　　生成曲線或曲面的函數glMap*()、glMapGrid*()，求值器的函數glEvalCoord*() glEvalMesh*()。

<9>狀態設置與查詢函數

　　glGet*()、glEnable()、glGetError()等。

 

二、實用庫（OpenGL utility library，GLU）

包含的函數功能更高級一些，如繪製複雜的曲線曲面、高級座標變換、多邊形分割等，共有43個，前綴爲「glu」。

Glu函數經過調用核心庫的函數，爲開發者提供相對簡單的用法，實現一些較爲複雜的操做，即作了一個封裝。

庫中經常使用函數：

<1>輔助紋理貼圖函數

　　gluScaleImage() 、gluBuild1Dmipmaps()、gluBuild2Dmipmaps()。

<2>座標轉換和投影變換函數

相對於基本庫，這裏的變換函數更高級一些，我的感受體如今維度的不一樣，偏三維更復雜。

　　透視投影：gluPerspective()

　　正交投影：gluOrtho2D()

　　三維視點(觀察點)：gluLookAt()

<3>二次曲面繪製工具

　　建立和刪除二次曲面：gluNewQuadric()、gluDeleteQuadric()

　　球面：gluSphere()

　　圓柱面：gluCylinder()

<4>錯誤反饋工具

　　獲取出錯信息的字符串gluErrorString()等。

 

三、OpenGL輔助庫（OpenGL auxiliarylibrary，GLAUX）

包括簡單的窗口管理、輸入事件處理、某些複雜三維物體繪製等函數，共有31個，前綴爲aux。

建立aux庫是爲了學習和編寫OpenGL程序，它更像是一個用於測試創意的預備基礎接管。

Aux庫在windows實現有不少錯誤，所以很容易致使頻繁的崩潰。在跨平臺的編程實例和演示中，aux很大程度上已經被glut庫取代。OpenGL中的輔助庫不能在全部的OpenGL平臺上運行。

所以這裏就再也不研究，重點研究的工具庫。

四、OpenGL工具庫（OpenGL Utility ToolKit）

包含大約30多個函數，函數名前綴爲「glut」，此函數由glut.dll來負責解釋執行。

經常使用函數包括：

<1>窗口操做函數

　　窗口初始化：glutInit()，對GLUT進行初始化，這個函數必須在其它的GLUT使用以前調用一次。其格式比較死板，通常照抄這句glutInit(&argc, argv)就能夠了。

　　窗口顯示模式：glutInitDisplayMode()，設置顯示方式。

　　窗口大小：glutInitWindowSize()。

　　窗口位置：glutInitWindowPosition()

　　窗口建立：glutCreateWindow("窗口標題")，根據前面設置的信息建立窗口。窗口被建立後，並不當即顯示到屏幕上，須要調用glutMainLoop才能看到窗口。

　　設置繪圖函數：glutDisplayFunc()，傳入一個用來繪圖的函數進行繪製。

　　開啓繪圖循環：glutMainLoop，死循環，監聽全部事件處理。

<2>回調函數

　　響應刷新消息、鍵盤消息、鼠標消息、定時器函數等，GlutDisplayFunc()、glutPostRedisplay()、 glutReshapeFunc()、glutTimerFunc()、glutKeyboardFunc()、 glutMouseFunc()。

<3>建立複雜的三維物體

　　實心球體：glutSolidSphere()

　　網狀球體：glutWireSphere()

<4>菜單函數

　　建立添加菜單的函數GlutCreateMenu()、glutSetMenu()、glutAddMenuEntry()、glutAddSubMenu() 和glutAttachMenu()。

 

OpenGl數據類型

 和C語言中的類型差很少，只不過在類型名前添加前綴：GL

如：GLint整型、GLfloat浮點型、GLvoid空類型等

OpenGl函數命名規律

以點系列函數名爲例：glVertex*()系列

glVertex2d

glVertex2f

glVertex3f

glVertex3fv

數字表示參數的個數，2表示有兩個參數，3表示三個，4表示四個。

字母表示參數的類型：

　　s   短整型，表示16位整數（OpenGL中將這個類型定義爲GLshort），

　　i    整型，表示32位整數（OpenGL中將這個類型定義爲GLint和GLsizei），

　　f   浮點型，表示32位浮點數（OpenGL中將這個類型定義爲GLfloat和GLclampf），

　　d   雙精度浮點型，表示64位浮點數（OpenGL中將這個類型定義爲GLdouble和GLclampd）。

　　v   數組型，表示傳遞的幾個參數將使用指針的方式。

GLfloat VertexArr3[] = {1.0f, 3.0f, 0.0f};//這三個參數以數組的形式傳遞過去

glVertex3fv(VertexArr3);

 

說了這麼多，都是一些基本概念，下一篇開始對每個知識點進行梳理並寫出完整的小例子。