实验三 基于OpenGL的圆柱绘制 OpenGL纹理光照

实验三基于OpenGL的圆柱绘制

1. 实验目的

通过圆柱的绘制，掌握OpenGL编程环境的设置，基本图元的使用，光照的设置以及纹理的设置，理解曲面绘制的基本原理。

2. 实验内容

（1）设置OpenGL编程环境；

（2）利用三角形和四边形等基本图元绘制底面圆圆心在坐标原点，半径为r，高为h，方向沿z轴方向的圆柱；

（3）设置光照

（4）设置纹理：在圆柱的侧面上显示一张图片

3.主要问题&结果截图

①如何绘制圆柱？

一种方法是调用gluc中的函数gluCylinder

但本实验要求利用三角形和四边形等基本图元绘制

所以这里主要采用类似微积分的方式绘制，就是将椭圆的侧面用多个四边形，底面用多个三角形来表示

关键代码

void Circle()底面的圆形void Cylinder()圆柱的侧面

glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);//扇形连续填充三角形串

glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);//圆心：这是三角形作为圆心的顶点

int i = 0;

for (i = 0; i <= 360; i += 15) glBegin(GL_QUAD_STRIP);//连续填充四边形串int i = 0;

for (i = 0; i <= 360; i += 15)

{

float p = i * 3.14 / 180;

glTexCoord2f(p/10,0.1f);

{

float p = i * 3.14 / 180;

glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);//圆周：这是三角形作为扇形弧端点的顶点（p的值取0-2PI）就能画出一个类似圆形

}

glEnd();

glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f);//这个1.0f 指定的是高度

glTexCoord2f(p/10,0.0f);

glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);

}

glEnd();

效果：

再调用画圆形的函数画上两个底面

Circle();

glTranslatef(0, 0, 1);//设定高度为1，画

上底面

Circle();

效果：

②如何纹理贴图？

关键代码：

glEnable(GL_TEXTURE_2D);//执行纹理映射，启用二维文理

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);//允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理

//ID ——纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用

纹理贴图的原理是纹理映射，即将纹理图片上的点和图形中的点建立对应关系。所以，我们需要glEnable底下的点定义之前关联上与之对应的纹理坐标

即先调用glTexCoord2f设置纹理，再调用glVertex3f绘制点

例如之前的圆形：

glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);//扇形连续填充三角形串

glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); //将纹理图（0，0）映射到圆心

glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);

int i = 0;

for (i = 0; i <= 360; i += 15)

{

float p = i * 3.14 / 180;

glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);//将纹理图（1，0）映射到圆周

glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);

}

glEnd();

这实际上不是一个贴图的效果，因为圆心到圆周上距离相等的点对应的纹理点都是一样的，是一个同心圆的图样

效果：纹理

那么再看圆柱侧面：

glBegin(GL_QUAD_STRIP);//连续填充四边形串

int i = 0;

for (i = 0; i <= 360; i += 15)

{

float p = i * 3.14 / 180;

glTexCoord2f(p/10,0.1f);//p和圆周是相对应的，这里让纹理的横坐标随圆周扫过的角度一起改变，就能够将纹理图“刷”上去了，而纵坐标设置为图像的高度和纹理高度的对应，这里合适的参数是根据实际测试得到的glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f);

glTexCoord2f(p/10,0.0f);

glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);

}

glEnd();

这是最终的效果图：

是不是很像一段木桩呢？

③如何设置光照？

//定义光源

GLfloat ambient[]={0.0,0.0,0.0,1.0};

GLfloat diffuse[]={9.0,9.0,9.0,9.0};

GLfloat position[]={i/6,2.0,2.0,0.0};

//我把光源位置设置得和旋转时用到的角度相关联

//把定义值给GL_LIGHT1

glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient);//设置环境光

glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse);//设置漫反射光

glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,position);//设置光源位置

glEnable(GL_LIGHTING);//启用光照

glEnable(GL_LIGHT1);//启用1号光源

效果：可以观察到物体亮度明暗交替的变化

4.实验总结

这次实验，我算花了比较多心思的。不过我也不是从零开始写的代码，其实原本对于Opengl我也没有很好的基础。我先是从网上找到了几个demo，有的是只能完成贴图的，有的是只能画圆的，有的是只能画侧面的，这些小型的程序比较简单易懂，我通过学习它们的源码，举一反三，最终按照实验要求完成了自己的程序。其中，自己看代码最难理解的就是纹理映射的方式，看懂了之后会发现很简单，学习Opengl，就要理解它状态机的基本思想，自己动手实践一下，改改代码，就很容易理解。

附录：源码

main.cpp

#include

#include

#include

#include

#include

#include "texture.h"

void Circle()

{

glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);

//glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//有l这个会把圆柱侧面清掉

glEnable(GL_TEXTURE_2D);//执行纹理映射，启用二维文理

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);//允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理

//ID ——纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);//扇形连续填充三角形串

glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);

glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);

int i = 0;

for (i = 0; i <= 360; i += 15)

{

float p = i * 3.14 / 180;

glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);

glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);

}

glEnd();

glDisable(GL_TEXTURE_2D);

}

void Cylinder()

{

glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);

//glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//有l这个会把圆柱侧面清掉

glEnable(GL_TEXTURE_2D);//执行纹理映射，启用二维文理

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);//允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理

//ID ——纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用

glBegin(GL_QUAD_STRIP);//连续填充四边形串

int i = 0;

for (i = 0; i <= 360; i += 15)

{

float p = i * 3.14 / 180;

glTexCoord2f(p/10,0.1f);

glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f);

glTexCoord2f(p/10,0.0f);

glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);

}

glEnd();

glDisable(GL_TEXTURE_2D);

Circle();

glTranslatef(0, 0, 1);

Circle();

}

void renderScene(void)

{

static float i = 0;

i += 0.1;//旋转速度

if (i > 360)

i = 0;

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

glLoadIdentity();

glPushMatrix();

//glColor3f(0, 1, 1);//设置颜色

glTranslatef(0.0, 0.0, -7);//指定位置，大小

glRotatef(i, 1, 1 ,1);//旋转轴

//定义光源

GLfloat ambient[]= {0.0,0.0,0.0,1.0};

GLfloat diffuse[]= {9.0,9.0,9.0,9.0};

GLfloat position[]= {i/6,2.0,2.0,0.0};

//把定义值给GL_LIGHT1

glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient);//设置环境光glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse);//设置漫反射光

glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,position);//设置光源位置

glEnable(GL_LIGHTING);//启用光照

glEnable(GL_LIGHT1);//启用1号光源

Cylinder();//绘制圆柱

//Circle();

glDisable(GL_TEXTURE_2D);

glPopMatrix();

glutSwapBuffers();

}

void changeSize(int w, int h)

{

// 防止除数即高度为0

// (你可以设置窗口宽度为0).

if (h == 0)

h = 1;

float ratio = 1.0* w / h;

// 单位化投影矩阵。

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

// 设置视口大小为整个窗口大小

glViewport(0, 0, w, h);

// 设置正确的投影矩阵

gluPerspective(45, ratio, 1, 1000);

//下面是设置模型视图矩阵

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadIdentity();

gluLookAt(0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, -1.0, 0.0f, 1.0f, 0.0f);//设置观测点}

int main(int argc, char * argv[])

{

glutInit(&argc, argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA);

glutInitWindowPosition(100, 100);

glutInitWindowSize(400, 400);

glutCreateWindow("圆柱by陈羽丰");

glutDisplayFunc(renderScene);

glutIdleFunc(renderScene); //指定程序空闲时调用函数

glutReshapeFunc(changeSize); //指定窗口形状变化时的回调函数

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

init();

glutMainLoop();

return 0;

}

texture.h

#include

#include

#include

using std::vector;

using std::cout;

using std::endl;

unsigned int ID;

int LoadBitmap(const char *file)

{

unsigned int ID; //纹理的id

int width,height,i;

byte *image,t; //接受图像数据

FILE *fp; //文件指针

BITMAPFILEHEADER FileHeader; //接受位图文件头

BITMAPINFOHEADER InfoHeader; //接受位图信息头

fp=fopen(file,"rb");

if (fp == NULL)

{

perror("LoadBitmap"); //打开文件失败

return -1;

}

fread(&FileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp);

if(FileHeader.bfType != 0x4D42) //确保文件是一个位图文件，效验文件类型{

printf("Error: This file is not a bmp file!");

fclose(fp);

return -1;

}

fread(&InfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);

width=InfoHeader.biWidth;

height=InfoHeader.biHeight;

if (InfoHeader.biSizeImage == 0) //确保图像数据的大小

{

InfoHeader.biSizeImage = width*height*3;

}

fseek(fp, FileHeader.bfOffBits, SEEK_SET); //将文件指针移动到实际图像数据处

image=(byte *)malloc(sizeof(byte)*InfoHeader.biSizeImage); //申请空间

if (image == NULL)

{

free(image);

printf("Error: No enough space!");

return -1;

}

fread(image, 1, InfoHeader.biSizeImage, fp);

for(i=0; i

{

t=image[i];

image[i]=image[i+2];

image[i+2]=t;

}

fclose(fp);

glGenTextures(1, &ID);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_CLAMP);

gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D, 3, width,

height, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,

image);

return ID;

}

void Update()

{

glutPostRedisplay();

}

void Reshape(int w,int h)

{

w=w>h?h:w;

glViewport(0,0,(GLsizei)w,(GLsizei)w); }

void init()

{

ID=LoadBitmap("cyf.bmp");

if (ID == -1)

exit(0);

}