实验一 OpenGL初识

计算机图形学基础实验报告

实验1 OpenGL初识

一、实验目的

熟悉编程环境；了解光栅图形学显示器的特点，了解计算机绘图的特点；利用VC++OpenGL作为开发平台设计程序，已能够在屏幕上生成任意一个像素点作为本实验的目标。

二、实验内容

（1）了解和使用VC的开发环境，理解简单的OpenGL程序结构

（2）掌握OpenGL提供的基本图形函数，尤其是生成点函数。

三、实验原理

（1）基本语法

常用的程序设计语言，如C、C++、Pascal、Fortran和Java 等，都支持OpenGL 的开发。这里只讨论C版本下OpenGL的语法。

OpenGL基本函数均使用g1作为函数名的前缀,如glClearColor();实用函数则使用glu 作为函数名的前缀, 如gluSphere()。OpenGL基本常量的名字以GL_开头,如GL_LINE_LOOP;实用常量的名字以GLU_开头,如GLU_FILL。一些函数如glColor*().(定义颜色值), 函数名后可以接不同的后缀以支持不同的数据类型和格式。如glColor3(…)、glColor3d(…)、glColor3f(…)和glCo1or3bv(…)等,这几个函数在功能上是相似的,只是适用于不同的数据类型和格式,其中3表示该函数带有三个参数, b、d、f 分别表示参数的类型是字节型、双精度浮点型和单精度浮点型, v 则表示这些参数是以向量形式出现的。

为便于移植, OpenGL定义了一些自己的数据类型,如GLf1oat、GLvoid,它们其实就是C语言中的float和void。在gl.h文件中可以看到以下定义:

…

typedef float GLfloat;

typedef void GLvoid;

…

一些基本的数据类型都有类似的定义项。

(2)程序的基本结构

OpenGL程序的基本结构可分为三个部分:

第一部分是初始化部分。主要是设置一些OpenGL的状态开关,如颜色模式(RGBA 或Alpha)的选择、.是否作光照处理(若有的话,还需设置光源的特性)、深度检测、.裁剪等。这些状态一般都用函数glEnable(_), glDisable(,..)来设置, “_”表示特定的状态。

第二部分设置观察坐标系下的取景模式和取景框位置大小。主要利用了三个函数。

函数void glViewport(1eft,to p,right,bottom):设置在屏幕上的窗口大小. 四个参数描述屏幕窗口四个角上的坐标(以像素表示) 。

函数voidg10rtho(1efi,right,bottom,top,near,far):设置投影方式为正交投影(平行投影) ,其取景体积是一个各面均为矩形的六面体。

函数void gluPerspective(fovy,aspect,zNear,zFar):设置投影方式为透视投影, 其取景体积是一个截头锥体。.

第三部分是OpenGL的主要部分,使用OpenGL的库函数构造几何物体对象的数学描述,包括点线面的位置和拓扑关系、几何变換、光照处理等。

以上三个部分是OpenGL程序的基本框架,即使移植到使用MFC的Windows程序中, 也是如此。只是由于Windows 自身有一套显示方式, 需要进行一些必要的改动以协调这两种不同显不方式。

(3)状态机制

OpenGL的工作方式是一种状态机制,它可以进行各种状态或模式设置,这些状态或模式在重新改变它们之前一直有效。例如,当前颜色就是一个状态变量,在这个状态改变之前, 绘制的每个像素都将使用该颜色, 直到当前颜色被设置为其他颜色为止。OpenGL 中大量使用了这种状态机制,如颜色模式、投影模式、单双显不1缓存区的设置、背景色的设置、光源的位置和特性等。许多状态变量可以通过glEnable0、glDisable0这两个函数来设置成有效或无效状态, 如是否设置光照、是否进行深度检测等; 在被设置成有效状态之后,绝大部分状态变量都有一个默认值。通常情况下,可以用下列四个函数来获取某个状态变量的值: glGetBooleanv、glGetDouble.、. glGetF1oatv 和glGetIntegerv。究竟选择哪个函数应该根据所要获得的返回值的数据类型来决定。还有些状态变量有特殊的査询函数, 如glGetLight*、glGetError和glPolygonStipple 等。另外,使用glPushAttrib和glPopAttrib函数,可以存储和恢复最近的状态变量的值。只要有可能,都应该使用这些函数,因为它们比其他査询函数的效率更局。

四、实验代码

#include//头文件所在目录

void myDisplay(void){

glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);//颜色清空

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glColor3f(1.0f,1.0f,1.0f);

glRectf(-0.5f,-0.5f,0.5f,0.5f);//矩形

glBegin(GL_TRIANGLES);//三角形

glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex2f(0.0f,1.0f);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(0.8f,-0.5f);

glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex2f(-0.8f,-0.5f);

glEnd();

glPointSize(3);//设置点大小

glBegin(GL_POINTS);

glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex2f(-0.4f,-0.4f);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(0.0f,0.0f);

glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);glVertex2f(0.4f,0.4f);

glEnd();

glBegin(GL_LINES);//线条

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(-1.0f,0.8f);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(1.0f,0.8f);

glEnd();

glBegin(GL_LINES);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(-1.0f,0.8f);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(0.0f,-0.8f);

glEnd();

glBegin(GL_LINES);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(1.0f,0.8f);

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);glVertex2f(0.0f,-0.8f);

glEnd();

glFlush();

}

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

glutInit(&argc,argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);

glutInitWindowPosition(100,100);

glutInitWindowSize(400,400);

glutCreateWindow("Hello World!");

glutDisplayFunc(&myDisplay);

glutMainLoop();

return 0;

}

五、实验结果

以下是实验结果截图：

六、实验分析

1.文件存放目录不同，头文件中格式也不同

2.在坐标设定中，以窗口中心为坐标原点进行计算设置，以原点到边线的距离为一个单位长度