OpenGL 編程入門

編程入門

　　OpenGL作圖非常方便，故日益流行，但對許多人來說，是在微機上進行的，首先碰到的問題是，如何適應微機環境。這往往是最關鍵的一步，雖然也是最初級的。一般的,我不建議使用glut 包.那樣難以充分發揮 windows 的界面上的功能.

　　OpenGL 在VC環境下的編程步驟：

　　建立基于OpenGL的應用程序框架

　　創建項目：在file -> New中建立項目，基于單文檔，View類基于Cview

　　添加庫：在project->Setting中指定庫

　　初始化：選擇View->Class Wizard,打開MFC對話框，添加相應的定義

　　添加類成員說明

　　基于OpenGL的程序框架已經構造好，以后用戶只需要在對應的函數中添加程序代碼即可。

　　下面介紹如何在 VC++ 上進行 OpenGL 編程。 OpenGL 繪圖的一般過程可以看作這樣的,先用 OpenGL 語句在 OpenGL 的繪圖環境 RenderContext (RC)中畫好圖, 然后再通過一個 Swap buffer 的過程把圖傳給操作系統的繪圖環境 DeviceContext (DC)中,實實在在地畫出到屏幕上.

　　下面以畫一條 Bezier 曲線為例，詳細介紹VC++ 上 OpenGL編程的方法。文中給出了詳細注釋，以便給初學者明確的指引。一步一步地按所述去做，你將順利地畫出第一個 OpenGL 平臺上的圖形來。

　　一、產生程序框架 Test.dsw

　　New Project | MFC Application Wizard (EXE) | "Test" | OK

　　*注* : 加“”者指要手工敲入的字串

　　二、導入 Bezier 曲線類的文件

　　用下面方法產生 BezierCurve.h BezierCurve.cpp 兩個文件：

　　WorkSpace | ClassView | Test Classes| <右擊彈出> New Class | Generic Class(不用MFC類) | "CBezierCurve" | OK

　　三、編輯好 Bezier 曲線類的定義與實現

　　寫好下面兩個文件：

　　BezierCurve.h BezierCurve.cpp

　　四、設置編譯環境：

　　1. 在 BezierCurve.h 和 TestView.h 內各加上：

　　#include <GL/gl.h>

　　#include <GL/glu.h>

　　#include <GL/glaux.h>

　　2. 在集成環境中

　　Project | Settings | Link | Object/library module | "opengl32.lib glu32.lib glaux.lib" | OK

　　五、設置 OpenGL 工作環境：(下面各個操作，均針對 TestView.cpp )

　　1. 處理 PreCreateWindow(): 設置 OpenGL 繪圖窗口的風格

　　cs.style |= WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN | CS_OWNDC;

　　2. 處理 OnCreate():創建 OpenGL 的繪圖設備。

　　OpenGL 繪圖的機制是: 先用 OpenGL 的繪圖上下文 Rendering Context (簡稱為 RC )把圖畫好，再把所繪結果通過 SwapBuffer() 函數傳給 Window 的 繪圖上下文 Device Context (簡記為 DC).要注意的是，程序運行過程中，可以有多個 DC，但只能有一個 RC。因此當一個 DC 畫完圖后，要立即釋放 RC，以便其它的 DC 也使用。在后面的代碼中，將有詳細注釋。

　　3. m_hDC是DC的句柄，句柄是一個常量，在程序中不會變化。而m_pDC是DC的指針，是一個不安全的存在，可能導致OpenGL繪制不出圖像之類的問題。所以建議用句柄代替指針作參數。

　　int CTestView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) 

　　{ 

　　if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1) 

　　return -1; 

　　myInitOpenGL(); 

　　return 0; 

　　} 

　　void CTestView::myInitOpenGL() 

　　{ 

　　m_pDC = new CClientDC(this); //創建 DC 

　　ASSERT(m_pDC != NULL); 

　　m_hDC = m_pDC->GetSafeHdc(); 

　　if (!mySetupPixelFormat()) //設定繪圖的位圖格式，函數下面列出 

　　return; 

　　m_hRC = wglCreateContext(m_hDC);//創建 RC 

　　wglMakeCurrent(m_hDC, m_hRC); //RC 與當前 DC 相關聯 

　　} //CClient * m_pDC;HDC m_hDC; HGLRC m_hRC; 是 CTestView 的成員變量 

　　BOOL CTestView::mySetupPixelFormat() 

　　{//我們暫時不管格式的具體內容是什么,以后熟悉了再改變格式 

　　static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = 

　　{ 

　　sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // size of this pfd 

　　1, // version number 

　　PFD_DRAW_TO_WINDOW | // support window 

　　PFD_SUPPORT_OPENGL | // support OpenGL 

　　PFD_DOUBLEBUFFER, // double buffered 

　　PFD_TYPE_RGBA, // RGBA type 

　　24, // 24-bit color depth 

　　0, 0, 0, 0, 0, 0, // color bits ignored 

　　0, // no alpha buffer 

　　0, // shift bit ignored 

　　0, // no accumulation buffer 

　　0, 0, 0, 0, // accum bits ignored 

　　32, // 32-bit z-buffer 

　　0, // no stencil buffer 

　　0, // no auxiliary buffer 

　　PFD_MAIN_PLANE, // main layer 

　　0, // reserved 

　　0, 0, 0 // layer masks ignored 

　　}; 

　　int pixelformat; 

　　if ( (pixelformat = ChoosePixelFormat(m_hDC, &pfd)) == 0 ) 

　　{ 

　　MessageBox("ChoosePixelFormat failed"); 

　　return FALSE; 

　　} 

　　if (SetPixelFormat(m_hDC, pixelformat, &pfd) == FALSE) 

　　{ 

　　MessageBox("SetPixelFormat failed"); 

　　return FALSE; 

　　} 

　　return TRUE; 

　　} 

　　3. 處理 OnDestroy() 

　　void CTestView::OnDestroy() 

　　{ 

　　wglMakeCurrent(m_hDC,NULL); //釋放與m_hDC 對應的 RC 

　　wglDeleteContext(m_hRC); //刪除 RC 

　　if (m_pDC) 

　　delete m_pDC; //刪除當前 View 擁有的 DC 

　　CView::OnDestroy(); 

　　} 

　　4. 處理 OnEraseBkgnd() 

　　BOOL CTestView::OnEraseBkgnd(CDC* pDC) 

　　{ 

　　// TODO: Add your message handler code here and/or call default 

　　// return CView::OnEraseBkgnd(pDC); 

　　//把這句話注釋掉，若不然，Window 

　　//會用白色背景來刷新，導致畫面閃爍 

　　return TRUE;//只要空返回即可。 

　　} 

　　5. 處理 OnDraw() 

　　void CTestView::OnDraw(CDC* pDC) 

　　{ 

　　wglMakeCurrent(m_hDC,m_hRC);//使 RC 與當前 DC 相關聯 

　　myDrawScene( ); //具體的繪圖函數，在 RC 中繪制 

　　SwapBuffers(m_hDC);//把 RC 中所繪傳到當前的 DC 上，從而 

　　//在屏幕上顯示 

　　wglMakeCurrent(m_hDC,NULL);//釋放 RC，以便其它 DC 進行繪圖 

　　} 

　　void CTestView::myDrawScene( ) 

　　{ 

　　glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);//設置背景顏色為黑色 

　　glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT); 

　　glPushMatrix(); 

　　glTranslated(0.0f,0.0f,-3.0f);//把物體沿(0,0,-1)方向平移 

　　//以便投影時可見。因為缺省的視點在(0,0,0),只有移開 

　　//物體才能可見。 

　　//本例是為了演示平面 Bezier 曲線的，只要作一個旋轉 

　　//變換，可更清楚的看到其 3D 效果。 

　　//下面畫一條 Bezier 曲線 

　　bezier_curve.myPolygon();//畫Bezier曲線的控制多邊形 

　　bezier_curve.myDraw(); //CBezierCurve bezier_curve 

　　//是 CTestView 的成員變量 

　　//具體的函數見附錄 

　　glPopMatrix(); 

　　glFlush(); //結束 RC 繪圖 

　　return; 

　　} 

　　6. 處理 OnSize() 

　　void CTestView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy) 

　　{ 

　　CView::OnSize(nType, cx, cy); 

　　VERIFY(wglMakeCurrent(m_hDC,m_hRC));//確認RC與當前DC關聯 

　　w=cx; 

　　h=cy; 

　　VERIFY(wglMakeCurrent(NULL,NULL));//確認DC釋放RC 

　　} 

　　7 處理 OnLButtonDown() 

　　void CTestView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) 

　　{ 

　　CView::OnLButtonDown(nFlags, point); 

　　if(bezier_curve.m_N>MAX-1) 

　　{ 

　　MessageBox("頂點個數超過了最大數MAX=50"); 

　　return; 

　　} 

　　//以下為坐標變換作準備 

　　GetClientRect(&m_ClientRect);//獲取視口區域大小 

　　w=m_ClientRect.right-m_ClientRect.left;//視口寬度 w 

　　h=m_ClientRect.bottom-m_ClientRect.top;//視口高度 h 

　　//w,h 是CTestView的成員變量 

　　centerx=(m_ClientRect.left+m_ClientRect.right)/2;//中心位置， 

　　centery=(m_ClientRect.top+m_ClientRect.bottom)/2;//取之作原點 

　　//centerx,centery 是 CTestView 的成員變量 

　　GLdouble tmpx,tmpy; 

　　tmpx=scrx2glx(point.x);//屏幕上點坐標轉化為OpenGL畫圖的規范坐標 

　　tmpy=scry2gly(point.y); 

　　bezier_curve.m_Vertex[bezier_curve.m_N].x=tmpx;//加一個頂點 

　　bezier_curve.m_Vertex[bezier_curve.m_N].y=tmpy; 

　　bezier_curve.m_N++;//頂點數加一 

　　InvalidateRect(NULL,TRUE);//發送刷新重繪消息 

　　} 

　　double CTestView::scrx2glx(int scrx) 

　　{ 

　　return (double)(scrx-centerx)/double(h); 

　　} 

　　double CTestView::scry2gly(int scry) 

　　{ 

　　} 

　　附錄： 

　　1.CBezierCurve 的聲明: (BezierCurve.h) 

　　#include "stdafx.h" 

　　#include <GL/gl.h> 

　　#include <GL/glu.h> 

　　#include <GL/glaux.h> 

　　struct myPOINT2D 

　　{ 

　　GLdouble x,y; 

　　}; 

　　#define MAX 50 

　　class CBezierCurve 

　　{ 

　　public: 

　　myPOINT2D m_Vertex[MAX];//控制頂點，以數組存儲 

　　//myPOINT2D 是一個存二維點的結構 

　　//成員為Gldouble x,y 

　　int m_N; //控制頂點的個數 

　　public: 

　　CBezierCurve(); 

　　virtual ~CBezierCurve(); 

　　void bezier_generation(myPOINT2D P[MAX],int level); 

　　//算法的具體實現 

　　void myDraw();//畫曲線函數 

　　void myPolygon(); //畫控制多邊形 

　　};　 

　　2. CBezierCurve 的實現: (BezierCurve.cpp) 

　　#include "stdafx.h" 

　　#include "bezierCurve.h" 

　　#define LEVEL 7 

　　CBezierCurve::CBezierCurve() 

　　{ 

　　m_N=4; 

　　m_Vertex[0].x=-0.5f; 

　　m_Vertex[0].y=-0.5f; 

　　m_Vertex[1].x=-0.5f; 

　　m_Vertex[1].y=0.5f; 

　　m_Vertex[2].x=0.5f; 

　　m_Vertex[2].y=0.5f; 

　　m_Vertex[3].x=0.5f; 

　　m_Vertex[3].y=-0.5f; 

　　} 

　　CBezierCurve::~CBezierCurve() 

　　{} 

　　void CBezierCurve::myDraw() 

　　{ 

　　bezier_generation(m_Vertex,LEVEL); 

　　} 

　　void CBezierCurve::bezier_generation(myPOINT2D P[MAX], int level) 

　　{ 

　　//算法的具體描述，請參考相關書本 

　　int i,j; 

　　level--; 

　　if(level<0)return; 

　　if(level==0) 

　　{ 

　　glColor3f(1.0f,1.0f,1.0f); 

　　glBegin(GL_LINES);//畫出線段 

　　glVertex2d(P[0].x,P[0].y); 

　　glVertex2d(P[m_N-1].x,P[m_N-1].y); 

　　glEnd();//結束畫線段 

　　return; //遞歸到了最底層，跳出遞歸 

　　} 

　　myPOINT2D Q[MAX],R[MAX]; 

　　for(i=0;i <m_N; i++) 

　　{ 

　　Q[i].x=P[i].x; 

　　Q[i].y=P[i].y; 

　　} 

　　for(i=1;i<m_N;i++) 

　　{ 

　　R[m_N-i].x=Q[m_N-1].x; 

　　R[m_N-i].y=Q[m_N-1].y; 

　　for(j=m_N-1;j>=i;j--) 

　　{ 

　　Q[j].x=(Q[j-1].x+Q[j].x)/double(2); 

　　Q[j].y=(Q[j-1].y+Q[j].y)/double(2); 

　　} 

　　} 

　　R[0].x=Q[m_N-1].x; 

　　R[0].y=Q[m_N-1].y; 

　　bezier_generation(Q,level); 

　　bezier_generation(R,level); 

　　} 

　　void CBezierCurve::myPolygon() 

　　{ 

　　glBegin(GL_LINE_STRIP); //畫出連線段 

　　glColor3f(0.2f,0.4f,0.4f); 

　　for(int i=0;i<m_N;i++) 

　　{ 

　　//glVertex2d(m_Vertex.x,m_Vertex.y); 

　　glVertex2d(m_Vertex[i].x,m_Vertex[i].y); 

　　} 

　　glEnd();//結束畫連線段 

　　} 

參考書籍

　　《OpenGL超級寶典(第5版)》

　　人民郵電出版社

　　與DirectX的區別

　　OpenGL 只是圖形函數庫。

　　DirectX包含圖形, 聲音, 輸入, 網絡等模塊。

　　OpenGL穩定，可跨平臺使用。DirectX僅能用于Windows系列平臺，包括Windows Mobile/CE系列以及XBOX/XBOX360。

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　　1995年至1996年，微軟實行了一項新計劃，以支持在Windows95上運行游戲，目標是把市場擴展到被任天堂和世嘉控制的游戲領域。然而，微軟不想用已經在NT上提供的OpenGL技術。微軟收購了Rendermorphics,Ltd.并得到他的被稱作RealityLab的3D API。經重新整理，微軟發布了新的3D API——Direct3D。

　　微軟，推行Direct3D，凍結OpenGL！

　　微軟當時拒絕了在Window95上支持OpenGL。不止如此，微軟采取異常手段收回對OpenGL的MCD驅動接口的支持，以致硬件廠商不得不放棄已經進入最后測試的OpenGL驅動。微軟的市場部門開始向游戲開發商、硬件廠商、新聞出版機構推銷Direct3D，同時排斥OpenGL。

　　API之戰！

　　Silicon Graphics和很多OpenGL用戶都依賴OpenGL創新且高性能的技術。但很明顯微軟打算用Direct3D代替OpenGL，盡管D3D有很多問題而且不能像OpenGL那樣被硬件廠商擴展。Silicon Graphics決定在1996 SIGGRAPH會議上作一項演示。演示證明OpenGL至少和D3D一樣快，從而駁倒微軟的市場論調。因為OpenGL是業界公認標準，比D3D功能豐富，而且圖像質量要高一些，所以演示在計算機圖形和游戲開發社區導致了激烈論戰。

　　游戲開發者要求OpenGL和D3D站在同等地位！

　　當技術和市場問題暴露，強烈的支持OpenGL行動開始了。Doom的開發者John Carmack聲明拒絕D3D，Chris Hecker在游戲開發雜志上發表了兩套API的全面分析，以微軟應放棄D3D為結論。游戲開發者先后兩次向微軟遞交請愿書。第一次由56名首席游戲開發者要求微軟發行OpenGL MCD驅動，但未成功，因為會讓OpenGL與D3D競爭。第二次的公開信由254人簽名開始，截止時達到1400人。微軟的回答仍是重申舊市場立場。盡管請愿者清楚的要求兩套API同等競爭以促進發展，微軟卻以增加D3D的投資、更加減少OpenGL的投資為回應。

　　Fahrenheit——D3D與OpenGL的合并？

　　Silicon Graphics，Microsoft, HP，Intel達成協議聯合開發下一代3D API——Fahrenheit。但不了了之，因為微軟的打算是把OpenGL的技術用到D3D里并且以此之名驅除OpenGL的威脅。（估計DirectX 8 Graphics即是剩下微軟獨自開發的Fahrenheit，吸收了OpenGL的很多東西。）

　　OpenGL豪氣不減當年！

　　OpenGL依然是唯一能與微軟單獨控制的D3D對立的API，盡管Silicon Graphics不再以任何微軟不能接受的方式推行OpenGL。游戲開發這是獨立的，并且很多關鍵人物在用OpenGL，因此，硬件廠商正努力提高對其支持。D3D仍不能支持高端圖像和專業應用，而OpenGL主宰著這些土地。在開放原碼社區，Mesa項目正提供獨立于微軟的OpenGL驅動。

　　譯者注：表面上好像D3D比OpenGL支持更多的功能，其實由于D3D不支持硬件擴展，如硬件全景陰影，硬件渲染順序無關半透明材質等新技術根本無法使用，而D3D（特指D3D8）本身提供的功能只有一小部分能在使用HAL且硬件不支持時模擬，你要用大量代碼分析硬件能力和采取不同策略。