openGL从零学起之入门介绍

　　最近项目中涉及到了一些特效，如字体描边、场景调色和精灵的一些着色等，接触到了openGl部分，再加上之前有过unity3d的开发经验，就越发的对openGl感兴趣，应该说是对3D感兴趣吧。其实自己一直都感兴趣的就是虚拟现实的仿真技术和人工智能，希望以后能有机会进入这两个领域。废话不多说，直接开始openGl之旅，这个以前没接触过，有什么理解不到位或者完全错误的地方，请大神们直接指出，在此谢过了。

　　当前，三维图形编程工具中最为突出的是SGI公司的OpenGL（Open Graphics Language，开放式的图形语言）,它已经成为一个工业标准的计算机三维图形软件开发接口。值得一提的是，虽然微软有自己的三维编程开发工具DirectX，但它也提供OpenGL图形标准，因此，OpenGL可以在微机中广泛应用。OpenGL非常接近硬件，是一个图形与硬件的接口，包括了100多个图形函数用来建立三维模型和进行三维实时交互。

　　简单地说，OpenGL具有建模、变换、色彩处理、光线处理、纹理影射、图像处理、动画及物体运动模糊等功能，具体内容会逐步学习。

　　大体概括一下openGl的渲染绘制过程：

①根据基本图元建模（OpenGL中把“点、线、多边形、图像和位图”都作为基本图形单元）。

②调整模型位置和设置视图观察点。

③渲染色彩，添加光照、材质和纹理映射。

④光栈化：把模型的数学描述信息和色彩信息转化为计算机屏幕上的像素，完成绘制。

库函数

　　开发基于OpenGL的应用程序，必须先了解OpenGL的库函数。它采用C语言风格，提供大量的函数来进行图形的处理和显示。

　　常用四种函数库来提供所需要的函数，分别是基本库、实用库、辅助库、工具库。我们需要记住一些常用函数是出自哪个库的，因为不同的库的函数前缀不同。

1、基本库：核心库

包含的函数有115个，提供最基本的函数，其前缀是“gl”；这部分函数用于常规的、核心的图形处理，由gl.dll来负责解释执行。

例如：

<1>绘制--基本--几何图元的函数

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

<2>矩阵操作、几何变换和投影变换的函数

　　矩阵入栈：glPushMatrix()                   位置变换：glTranslate*()　　        投影变换函数glOrtho()、glFrustum()  

　　矩阵出栈：glPopMatrix()                     旋转变换：glRotate*()                 视口变换函数glViewport()　  

　　装载矩阵：glLoadMatrix()                   缩放变换：glScale*()

　　矩阵相乘：glMultMatrix()                    

　　矩阵模式：glMatrixMode()

　　矩阵标准化：glLoadIdentity()

<3>颜色、光照和材质的函数

　　颜色：glColor*()、glIndex*()

　　光照：glLight*() 、glLightModel*()

　　材质：glMaterial*()

<4>显示列表函数

　　创建：glNewList()

　　结束：glEndList()

　　生成：glGenLists()

　　调用：glCallList()

　　删除：glDeleteLists()

<5>纹理映射函数

　　一维纹理：glTexImage1D()

　　二维纹理：glTexImage2D()

　　设置纹理参数：glTexParameter*()

　　纹理环境：glTexEnv*()

　　纹理坐标：glTetCoord*()

<6>特殊效果函数

　　融合函数glBlendFunc()、反走样函数glHint()和雾化效果glFog*()。

<7>光栅化、象素操作函数

　　像素位置：glRasterPos*()

　　线型宽度：glLineWidth()

　　多边形绘制模式：glPolygonMode()

　　读取象素：glReadPixel()

　　复制象素：glCopyPixel()

<8>曲线与曲面的绘制函数

　　生成曲线或曲面的函数glMap*()、glMapGrid*()，求值器的函数glEvalCoord*() glEvalMesh*()。

<9>状态设置与查询函数

　　glGet*()、glEnable()、glGetError()等。

 

2、实用库（OpenGL utility library，GLU）

包含的函数功能更高级一些，如绘制复杂的曲线曲面、高级坐标变换、多边形分割等，共有43个，前缀为“glu”。

Glu函数通过调用核心库的函数，为开发者提供相对简单的用法，实现一些较为复杂的操作，即做了一个封装。

库中常用函数：

<1>辅助纹理贴图函数

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

<2>坐标转换和投影变换函数

相对于基本库，这里的变换函数更高级一些，个人感觉体现在维度的不同，偏三维更复杂。

　　透视投影：gluPerspective()

　　正交投影：gluOrtho2D()

　　三维视点(观察点)：gluLookAt()

<3>二次曲面绘制工具

　　创建和删除二次曲面：gluNewQuadric()、gluDeleteQuadric()

　　球面：gluSphere()

　　圆柱面：gluCylinder()

<4>错误反馈工具

　　获取出错信息的字符串gluErrorString()等。

 

3、OpenGL辅助库（OpenGL auxiliarylibrary，GLAUX）

包括简单的窗口管理、输入事件处理、某些复杂三维物体绘制等函数，共有31个，前缀为aux。

创建aux库是为了学习和编写OpenGL程序，它更像是一个用于测试创意的预备基础接管。

Aux库在windows实现有很多错误，因此很容易导致频繁的崩溃。在跨平台的编程实例和演示中，aux很大程度上已经被glut库取代。OpenGL中的辅助库不能在所有的OpenGL平台上运行。

因此这里就不再研究，重点研究的工具库。

4、OpenGL工具库（OpenGL Utility ToolKit）

包含大约30多个函数，函数名前缀为“glut”，此函数由glut.dll来负责解释执行。

常用函数包括：

<1>窗口操作函数

　　窗口初始化：glutInit()，对GLUT进行初始化，这个函数必须在其它的GLUT使用之前调用一次。其格式比较死板，一般照抄这句glutInit(&argc, argv)就可以了。

　　窗口显示模式：glutInitDisplayMode()，设置显示方式。

　　窗口大小：glutInitWindowSize()。

　　窗口位置：glutInitWindowPosition()

　　窗口创建：glutCreateWindow("窗口标题")，根据前面设置的信息创建窗口。窗口被创建后，并不立即显示到屏幕上，需要调用glutMainLoop才能看到窗口。

　　设置绘图函数：glutDisplayFunc()，传入一个用来绘图的函数进行绘制。

　　开启绘图循环：glutMainLoop，死循环，监听所有事件处理。

<2>回调函数

　　响应刷新消息、键盘消息、鼠标消息、定时器函数等，GlutDisplayFunc()、glutPostRedisplay()、 glutReshapeFunc()、glutTimerFunc()、glutKeyboardFunc()、 glutMouseFunc()。

<3>创建复杂的三维物体

　　实心球体：glutSolidSphere()

　　网状球体：glutWireSphere()

<4>菜单函数

　　创建添加菜单的函数GlutCreateMenu()、glutSetMenu()、glutAddMenuEntry()、glutAddSubMenu() 和glutAttachMenu()。

 

OpenGl数据类型

 和C语言中的类型差不多，只不过在类型名前添加前缀：GL

如：GLint整型、GLfloat浮点型、GLvoid空类型等

OpenGl函数命名规律

以点系列函数名为例：glVertex*()系列

glVertex2d

glVertex2f

glVertex3f

glVertex3fv

数字表示参数的个数，2表示有两个参数，3表示三个，4表示四个。

字母表示参数的类型：

　　s   短整型，表示16位整数（OpenGL中将这个类型定义为GLshort），

　　i    整型，表示32位整数（OpenGL中将这个类型定义为GLint和GLsizei），

　　f   浮点型，表示32位浮点数（OpenGL中将这个类型定义为GLfloat和GLclampf），

　　d   双精度浮点型，表示64位浮点数（OpenGL中将这个类型定义为GLdouble和GLclampd）。

　　v   数组型，表示传递的几个参数将使用指针的方式。

GLfloat VertexArr3[] = {1.0f, 3.0f, 0.0f};//这三个参数以数组的形式传递过去

glVertex3fv(VertexArr3);

 

说了这么多，都是一些基本概念，下一篇开始对每一个知识点进行梳理并写出完整的小例子。