OpenGL | 搭建OpenGL 画画框架

一、搭建OpenGL 画画框架

1.3D场景初始化

（1） 代码

void Init()
{
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);     //将当前矩阵指定为投影矩阵,对投影矩阵操作
    gluPerspective(50.0f, 800.0f / 600.0f, 0.1f, 1000.0f);//创建一个对称的透视投影矩阵，并且用这个矩阵乘以当前矩阵
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);      //将当前矩阵指定为模型视图矩阵，对模型视图矩阵操作
    glLoadIdentity();                //把矩阵设为单位矩阵
}

（2）相关函数介绍

a. glMatrixMode 指定矩阵模式

glMatrixMode()命令将当前矩阵设置成参数所指定的模式，以满足不同绘图所需执行的矩阵变换。一般而言：

• 在需要绘制出对象或要对所绘制对象进行几何变换时，需要将变换矩阵设置成模型视图模式；

• 而当需要对绘制的对象设置某种投影方式时，则需要将变换矩阵设置成投影模式；

• 只有在进行纹理映射时，才需要将变换矩阵设置成纹理模式。

与glLoadIdentity()一同使用，glLoadIdentity()功能是重置当前指定的矩阵为单位矩阵。

void glMatrixMode(GLenum mode)

mode 指定哪一个矩阵堆栈是下一个矩阵操作的目标，可选值:　

• GL_MODELVIEW：对模型视图矩阵堆栈应用随后的矩阵操作。可以在执行此命令后，输出自己的物体图形了。

• GL_PROJECTION：对投影矩阵堆栈应用随后的矩阵操作。可以在执行此命令后，为我们的场景增加透视。

• GL_TEXTURE：对纹理矩阵堆栈应用随后的矩阵操作。可以在执行此命令后，为我们的图形增加纹理贴图。

b. gluPerspective 创建透视投影矩阵

OpenGL支持两种类型的投影变换，即透视投影和正交投影。

void gluPerspective(GLdouble fovy,GLdouble aspect,GLdouble zNear, GLdouble zFar);

创建一个对称的透视投影矩阵，并且用这个矩阵乘以当前矩阵。

• 参数fovy定义视野在Y-Z平面的角度，范围是[0.0, 180.0]；

• 参数aspect是投影平面宽度与高度的比率；

• 参数Near和Far分别是近远裁剪面到视点(沿Z负轴)的距离，它们总为正值。

2. 绘制一个独立的三角形

将每个三元顶点视为独立的三角形。 顶点 3n - 2、 3n - 1 和 3n 定义三角形 n。 绘制 N/3 个三角形。

（1）代码

void Draw()
{
    glClearColor(1, 1, 1, 1.0f);  //白色背景
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glBegin(GL_TRIANGLES);        //注意是逆时针绘制
    glColor4ub(0, 0, 255, 255);   //蓝
    glVertex3f(-0.2f, -0.2f, -1.5f);
    
    glColor4ub(255, 0, 0, 255);   //红
    glVertex3f(0.2f, -0.2f, -1.5f);

    glColor4ub(0, 255, 0, 255);   //绿
    glVertex3f(0.0f, 0.2f, -1.5f);
    glEnd();
}

注意：绘制完成三角形之后，需要SwapBuffers交换缓冲区，否则画面绘制不出三角形。

//... 
//防止窗口一闪而过
    MSG msg;
    while (true)
    {
        if (PeekMessage(&msg, NULL, NULL, NULL, PM_REMOVE))
        {
            if (msg.message == WM_QUIT)
            {
                break;
            }
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
        }
        //实时绘制
        Draw();
        SwapBuffers(dc);    //交换缓冲区
    }
//...

（2）绘制效果

默认情况下 OpenGL 会绘制正面及背面两面。 点的正面方向是逆时针方向的 , 因此绘制的时候 , 默认是逆时针绘制 , 即第一个点连接第二个点 , 第二个点连接第三个点 , 第三个点连接第一个点 , 这样绘制。

正面就是摄像机对着的那一面，即：我们人眼看时呈逆时针绘制的那一面。

绘制三角形面时 , 在 glBegin 方法中传入 GL_TRIANGLES 参数 , 然后在 glBegin 和 glEnd 之间设置多个点 , OpenGL 会自动将三个点组成一个三角形面 , 绘制出来 。其中每个点都可以设置一个颜色值 , 面上的颜色都是通过三个点的颜色差值出来的。

（3）相关函数介绍

a. glClearColor

指定刷新颜色缓冲区时所用的颜色。注意：glClearColor只起到Set的作用，并不Clear。所以要和glClear联合使用。

b. glClear

清除缓冲区颜色，并设置为预设值。有四个参数：

GL_COLOR_BUFFER_BIT	当前为颜色写入启用的缓冲区。
GL_DEPTH_BUFFER_BIT	深度缓冲区。
GL_ACCUM_BUFFER_BIT	累积缓冲区。
GL_STENCIL_BUFFER_BIT	模具缓冲区。

3.绘制一个连接的三角形

绘制一组连接的三角形。 为前两个顶点之后呈现的每个顶点定义一个三角形。 对于奇数 n、顶点 n、 n + 1 和 n + 2 定义三角形 n。 对于偶数 n，顶点 n + 1、 n 和 n + 2 定义三角形 n。 绘制 N - 2 个三角形。

（1）代码

void Draw()
{
    glClearColor(1, 1, 1, 1.0f);  //白色背景
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    //绘制连接的三角形
    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
    glColor4ub(0, 0, 255, 255);   //蓝
    glVertex3f(-0.2f, -0.2f, -1.5f);

    glColor4ub(255, 0, 0, 255);   //红
    glVertex3f(0.2f, -0.2f, -1.5f);

    glColor4ub(0, 255, 0, 255);   //绿
    glVertex3f(0.0f, 0.2f, -1.5f);

    glColor4ub(0, 255, 255, 255); //青
    glVertex3f(0.4f, 0.2f, -1.5f);

    glEnd();
}

（2）绘制效果

4.参考文档

• OpenGL 简介 - Win32 apps | Microsoft Learn

• OpenGL之glMatrixMode函数的用法_草上爬的博客-CSDN博客_glmatrixmode

• OpenGL中涉及到的矩阵变换_-yanhui-的博客-CSDN博客_opengl变换矩阵

• opengl常用头文件 - IceArrow - 博客园 (cnblogs.com)