OpenGL上机实验全
计算机图形学上机实验报告
计算机图形学实验报告姓名：学号：班级：目录实验一OpenGL程序结构练习 (3)实验二基本图形生成 (6)实验三交互式控制 (9)实验四图形基本变换 (12)实验五三维图形生成及显示 (15)实验六三维图形生成及显示 (19)实验一OpenGL程序结构练习【实验目的】1.熟悉C语言环境下OpenGL的使用方法；2.了解OpenGL程序的基本结构。
【实验原理】绝大多数OpenGL程序具有类似的结构，包含下述函数main():定义回调函数，打开一个或多个具有指定属性的窗口，进入事件循环（最后一条可执行语句）init():设置状态变量、视图、属性、回调、显示函数、输入和窗口函数#include <GL/glut.h> // glut.h includes gl.h and glu.hvoid display(){ ……}void init(){ ……}int main( intargc, char **argv){ ……}【实验内容】1.了解程序中各个结构的功能；2.用OpenGL生成三角形。
【实验步骤及结果】1.导入OpenGL的glut32.lib和glut.h文件：将.lib文件存放到C 语言程序文件夹的Library下，.h文件放到Include下；导入应用程序扩展文件glut32.dll，存放到system文件夹下。
2.打开VC 6.0，新建工程，并命名为text1，如图1.图 13.在工程text1下新建源文件，并命名为text1.cpp。
4.编写代码并编译链接，如图2所示。
图 25.运行，结果如图3所示。
图 3实验二基本图形生成【实验目的】1.熟悉OpenGL的程序结构，并了解各部分的功能。
2.学会应用OpenGL语言绘制出点，线，多边形。
【实验原理】1.GLUT函数glutInit使得应用程序可以获取命令行参数并初始化系统。
glutInitDisplayMode设置窗口的属性、RGB颜色、单缓冲区、属性按照逻辑或组合在一起。
计算机图形学上机实验指导
计算机图形学上机实验指导指导教师：张加万老师助教：张怡2009-10-10目录1.计算机图形学实验(一) – OPENGL基础 ..................................... - 1 -1.1综述 (1)1.2在VC中新建项目 (1)1.3一个O PEN GL的例子及说明 (1)2.计算机图形学实验(二) – OPENGL变换 ..................................... - 5 -2.1变换 (5)3.计算机图形学实验(三) - 画线、画圆算法的实现....................... - 9 -3.1MFC简介 (9)3.2VC6的界面 (10)3.3示例的说明 (11)4.计算机图形学实验（四）- 高级OPENGL实验...................... - 14 -4.1光照效果 (14)4.2雾化处理 (16)5.计算机图形学实验（五）- 高级OPENGL实验........................ - 20 -5.1纹理映射 (20)5.2反走样 (24)6.计算机图形学实验(六) – OPENGL IN MS-WINDOWS .......... - 27 -6.1 实验目标： (27)6.2分形 (28)1.计算机图形学实验(一) – OpenGL基础1.1综述这次试验的目的主要是使大家初步熟悉OpenGL这一图形系统的用法，编程平台是Visual C++，它对OpenGL提供了完备的支持。
OpenGL提供了一系列的辅助函数，用于简化Windows操作系统的窗口操作，使我们能把注意力集中到图形编程上，这次试验的程序就采用这些辅助函数。
本次实验不涉及面向对象编程，不涉及MFC。
1.2在VC中新建项目1.2.1新建一个项目选择菜单File中的New选项，弹出一个分页的对话框，选中页Projects中的Win32 Console Application项，然后填入你自己的Project name，如Test，回车即可。
opengl实验报告
opengl实验报告OpenGL实验报告引言：OpenGL（Open Graphics Library）是一种跨平台的图形编程接口，被广泛应用于计算机图形学、游戏开发和科学可视化等领域。
本实验报告将介绍我对OpenGL的实验研究和学习成果。
一、实验目的本次实验的主要目的是掌握OpenGL的基本概念和使用方法，了解图形渲染的原理和过程，以及学习如何在OpenGL中创建和操作图形对象。
二、实验环境本次实验使用的是OpenGL的最新版本，并在Windows操作系统下进行开发。
使用的开发工具是Visual Studio和OpenGL的开发库。
三、实验过程1. 熟悉OpenGL的基本概念在开始实验之前，我先学习了OpenGL的基本概念，包括OpenGL的坐标系统、图形渲染管线、着色器等。
了解这些概念对于后续的实验非常重要。
2. 创建窗口和上下文在OpenGL中，我们需要先创建一个窗口和一个OpenGL上下文，以便进行图形渲染。
通过调用相关的OpenGL函数，我成功创建了一个窗口，并初始化了OpenGL的上下文。
3. 绘制基本图形接下来，我开始尝试绘制一些基本的图形，比如点、线和三角形。
通过设置顶点坐标和颜色，我成功绘制出了这些基本图形，并在窗口中显示出来。
4. 添加纹理为了使图形更加逼真和丰富，我学习了如何在OpenGL中添加纹理。
通过加载图片并设置纹理坐标，我成功将纹理贴在了绘制的图形上，使其具有了更加真实的效果。
5. 光照和阴影效果为了增加图形的立体感和真实感，我学习了如何在OpenGL中添加光照和阴影效果。
通过设置光源的位置和属性，以及材质的属性，我成功实现了光照和阴影的效果，使图形看起来更加逼真。
6. 动画效果为了使图形具有动态效果，我学习了如何在OpenGL中实现简单的动画效果。
通过每帧更新顶点的位置和纹理坐标，我成功实现了图形的旋转和平移动画，使其具有了动态的效果。
四、实验结果和分析通过以上的实验过程，我成功掌握了OpenGL的基本概念和使用方法，并实现了一些基本的图形渲染效果。
OpenGL上机报告
目录实验一中点算法 (2)一、实验目的和要求 (2)二、主要算法描述 (2)三、代码实现 (4)四、实验结果 (7)实验二Bezier曲线画茶壶 (11)一、实验目的和要求 (11)二、主要算法描述 (11)三、代码实现 (12)四、实验结果 (15)心得体会： (16)实验一 中点算法一、实验目的和要求学习使用OpenGL ，初步了解基本的OpenGL 编程方法。
熟练掌握中点算法，知道如何运用中点算法编程绘制直线、椭圆和圆。
编制中点画圆程序，上机实现在给定条件下下用中点算法画出圆形。
二、主要算法描述试验设计思路：圆是一个八分对称的图形，因此在计算圆上像素点的坐标时，可以只计算八分之一个圆，再依照对称原理算出其他七段的像素点（如下图）。
设圆方程的隐函数表示为 类似于中点法绘制直线的原理，我们将平面点划分为圆内和圆外（如下图）：圆弧外的点：F(X ，Y)＞0；圆弧内的点：F(X ，Y)＜0；),(222=-+=R y x y x F假设在),(i i y x 绘制了一个像素，则下一步必须确定像素位置是),1(i i y x +还是)1,1(-+i i y x 更接近圆。
一次由两个点的中点决定，若中点)21,1(-+i i y x 在圆内，则说明)1,1(-+i i y x 更接近圆，否则说明),1(i i y x +更接近圆（如下图）。
为了在计算中避开计算圆的方程时会遇到的平方与开方，故运用迭代方法由式1211++=++i i i x p p 与111212+++-++=i i i i y x p p 计算决定参数。
试验编程思路：1. 输入圆半径r 和圆心),(c c y x ，并得到圆周（圆心在原点）上的第一个点：),0(),(00r y x =2. 计算决策参数的初值：r p -=103. 在每个k x 位置，从0=k 开始，完成下列测试：加入0<k p ，圆心在原点的下一个点位),(1k k y x +，并且1211++=++k k k x p p否则，圆的下一个点是)1,1(-+k k y x ，并且111212+++-++=k k k k y x p p其中11+=+k k x x 且11-=+k k y y4.确定其他七个八分圆中的对称点。
OpenGl实验报告
计算机图形学综合实验报告烟台大学计算机学院软件工程专业班级：计103-3学号：201058503334姓名：公茂华指导教师：孔繁茹完成日期：2012.11.10综合试验：太阳系模型一、实验目的与要求1、学习和掌握OpenGL的使用2、掌握矩阵堆栈的实现方法3、根据自己的创意实现实验内容，进一步掌握和理解OpenGL的使用二、实验内容1、请编写地球围绕太阳自动旋转的方式2、请再加上一个月亮, 并围绕地球旋转，并添加轨道3、实现用户通过键盘或鼠标加入或减少行星和卫星三、实验结果1、开始运行2、增加地球和月亮（按键L或l）或其他任意行星及其若干卫星3、按照提示用鼠标和键盘增加或减少行星和卫星转换视角：4、异常提示：要将Color.txt文件放到当前文件夹下四、体会通过本次试验的实践，使我更加了解和初步掌握了OpenGL的用法，对使用OpenGl绘制球体等图形有了充分认识，并对平移矩阵堆栈和旋转矩阵堆栈的使用有了初步的掌握。
虽然以前没有接触过OpenGl，但是通过学习计算机图形学这门课程的知识，以及通过多次上机实验，已使我对OpenGL有了一定了解，不过具体使用和其它方面还需要进一步理解和学习。
最后，感谢老师的悉心指导。
五、源程序注：红色注释为新加#include <windows.h>#include <gl/glut.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <math.h>static float fE = 0.0f; //绕太阳或行星旋转的角度static int i=0, j=0, m; //for循环计数static GLint x=7, y=3; //转换视角，以太阳为中心static int a[8]; //计数第几颗行星的卫星的数量static bool lag = false; //键盘L(l)增加行星的标志，true为增加int k[8][3]; //读取文件数据FILE *fp;void Initial(){glEnable(GL_DEPTH_TEST); //启用深度测试glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);//设置背景颜色}void Change(int w, int h){glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);//设置视区尺寸glMatrixMode(GL_PROJECTION); //指定当前操作投影矩阵堆栈glLoadIdentity(); //重置投影矩阵GLfloat fAspect;fAspect = (float)w/(float)h;gluPerspective(45, fAspect, 1.0, 600.0);//设置透视投影矩阵glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();}void Satellite() //增加卫星{for (int n=0; n< a[i]; n++){glPushMatrix();glRotatef(30.0f+6*n, 0.0f, 0.0f, 1.0f); //绕z轴旋转30度glRotatef(fE*10*(3*n+1), 0.0f, 1.0f, 0.0f); //公转速度fE*10*(3*n+1)glTranslated(-5.0f*m, 1.0f, 0.0f);glColor3f(256.0f, 256.0f, 0.0f);glutWireSphere(1.0f, 20, 20); //卫星glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);glPopMatrix();}}void Planet() //增加行星{if (lag==true) //键盘L(l)增加行星i=j-1;elsei=0;for (;i<j;i++){if (i<5){if (i==3)m=1.9;//模拟火星elsem=i+1;}elsem=9-i;glPushMatrix(); //保存当前的模型视图矩阵glColor3f(0,0,9);glutWireTorus(20.0f*(i+1), 0, 100, 1); //轨道glRotatef(fE*(9-i), 0.0f, 1.0f, 0.0f); //绕y轴旋转一定的角度glTranslated(20.0f*(i+1), 0.0f, 0.0f); //平移一段距离glColor3f(k[i][0], k[i][1], k[i][2]);glutWireSphere(2.0f*m, 20, 20); //行星glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);Satellite();glPopMatrix();}}void Display(){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);//将缓存清除为预先的设置值glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //指定当前矩阵glLoadIdentity(); //重置视图矩阵glTranslated(0.0f, 0.0f, -300.0f); //将图形沿z轴负方向移动glRotatef(60.0f, x, y, 0);glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);glutWireSphere(16.0f, 20, 20); //太阳半径glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);Planet();fE += 1.0f; //增加旋转步长if (fE > 360.0f)fE = 1.0f;glutSwapBuffers();}void Timer(int value){glutPostRedisplay();glutTimerFunc(100,Timer,1); //100毫秒后调用回调函数}void MouseMove(GLint xMouse, GLint yMouse)//以鼠标移动，变换视角{x=xMouse;y=yMouse;}void MousePlot(GLint button, GLint action, GLint xMouse, GLint yMouse){if (button == GLUT_LEFT_BUTTON && action == GLUT_DOWN)//增加行星{// if (lag==true) //取消键盘L(l)增加的行星，取消的部分// {// lag=false;// a[j-1]=0;// j=-1;// }if (j<8 && lag == false)//最大数量限制{a[j]=0;j++;}}if (button == GLUT_RIGHT_BUTTON && action == GLUT_DOWN)//减少行星{if (lag==true) //取消键盘L(l)增加的行星{lag=false;a[j-1]=0;j=0;}if (j>0) //最少数量限制{j--;a[j] = 0;}}}void Keyboard(unsigned char key, int x, int y){switch(key){case 'q': //增加卫星if (a[0]<1) //最大限制a[0]++;break;case 'Q': //减少卫星if (a[0]>0) //最小限制a[0]--;break;case 'w':if (a[1]<2)a[1]++;break;case 'W':if (a[1]>0)a[1]--;break;case 'e':if (a[2]<5)a[2]++;break;case 'E':if (a[2]>0)a[2]--;break;case 'r':if (a[3]<7)a[3]++;break;case 'R':if (a[3]>0)a[3]--;break;case 'a':if (a[4]<8)a[4]++;break;case 'A':if (a[4]>0)a[4]--;break;case 's':if (a[5]<6)a[5]++;break;case 'S':if (a[5]>0)a[5]--;break;case 'd':if (a[6]<4)a[6]++;break;case 'D':if (a[6]>0)a[6]--;break;case 'f':if (a[7]<3)a[7]++;break;case 'F':if (a[7]>0)a[7]--;break;case 'l': // L(l)键case 'L':lag = true;printf("1、水星 2、金星 3、地球 4、火星 5、木星 6、土星 7、天王星 8、海王星\n");printf("请输入行星代号：");scanf("%d", &j);if(j<1 || j>8)exit(0);printf("请输入卫星数量(不小于0,不大于12)：");scanf("%d", &a[j-1]);if(a[j-1]<0 || a[j-1]>12)//控制卫星数量exit(0);printf("转换视角时，按下鼠标不动!\n");break;case 27: //退出ESCexit(0);break;default:break;}}int main(int argc, char * argv[]){printf("太阳系模型按键操作：\n\t1、鼠标左键增加行星数量，右键减少行星数量；\n\t");printf("2、键盘q、w、e、r、a、s、d、f依次增加行星的卫星；\n\t");printf("3、键盘Q、W、E、R、A、S、D、F依次减少行星的卫星；\n\t");printf("4、键盘L(l)可以增加任意一个指定行星及其若干卫星；\n\t");printf("5、鼠标右键取消第4步操作!\n\t");printf("转换视角时，按下鼠标左键移动!\n");Sleep(2000);if (NULL == (fp = fopen("Color.txt", "r")))//读取颜色信息{printf("file not open or file not exist!\n");Sleep(1000);exit(0);}for(int q =0; q<8; q++)for (int ii=0; ii<3; ii++)fscanf(fp, "%d", &k[q][ii]);//fp文件指针fclose(fp);glutInit(&argc, argv);glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);glutInitWindowSize(1000, 700);glutInitWindowPosition(10, 10);glutCreateWindow("太阳系简单模型");glutReshapeFunc(Change);glutDisplayFunc(Display);glutKeyboardFunc(Keyboard);glutMouseFunc(MousePlot);glutMotionFunc(MouseMove);glutTimerFunc(500, Timer, 1);//制定定时器回调函数Initial();glutMainLoop();return 0;}。
OpenGL上机实验全
OpenGL上机实验全⽬录1 OpenGL的基本框架1.1 OpenGL简介 (1)1.2 OpenGL的⼯作⽅式 (2)1.3 OpenGL的操作步骤 (3)1.4 OpenGL的组成 (3)1.5 OpenGL的数据类型 (4)1.6 OpenGL函数命名约定 (4)1.7 ⽤OpenGL绘制图形 (4)1.8 ⽤OpenGL制作动画 (9)2 图形的绘制2.1 空间点的绘制 (13)2.2 直线的绘制 (14)2.3多边形⾯的绘制 (18)2.4平⾯多⾯体的绘制 (24)3 图形变换3.1OpenGL中的变换 (30)3.2模型视图矩阵 (31)3.3 矩阵堆栈 (35)4 OpenGL中的颜⾊、光照和材质4.1 颜⾊ (42)4.2 光照模型 (42)4.3 材质属性 (43)4.4 使⽤光照 (43)4.5 使⽤光源 (48)附录：参考函数1.1 颜⾊使⽤ (58)1.2 绘制⼏何图元 (59)1.3 坐标转换 (63)1.4 堆栈操作 (66)1.5 使⽤光照和材质 (68)1.6 帧缓存操作 (72)1.7 查询函数 (72)1.8 窗⼝初始化和启动事件处理 (75)1.9 窗⼝管理 (77)1.10 菜单管理 (80)1.11 注册回调函数 (82)1.12 ⼏何图形绘制 (84)1OpenGL的基本框架1.1OpenGL简介在计算机发展初期，⼈们就开始从事计算机图形的开发，但直到20世纪80年代末90年代初，三维图形才开始迅速发展。
于是各种三维图形⼯具软件包相继推出，如GL，RenderMan等，但没有⼀种软件包能够在三维图形建模能⼒和编程⽅便程度上与OpenGL相⽐拟。
OpenGL（Open Graphics Library，开放图形库），是⼀个三维的计算机图形和模型库，它源于SGI公司为其图形⼯作站开发的IRIS GL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。
SGI公司在1992年6⽉发布1.0版，后成为⼯业标准。
opengl学习指导实验 计算机图形学上机
计算机图形学实验指导书计算机科学与信息工程学院目录实验一OpenGL程序设计 (3)实验二二维基本图元的生成 (7)实验三二维图元的填充 (13)实验四二维图形的几何变换 (18)实验五裁剪 (23)实验六自由曲线 (26)实验七造型技术 (27)实验八交互式技术 (32)实验九真实感图形的绘制 (37)计算机图形学实验指导一、实验目的1、培养学生动手编程解决实际问题的能力。
2、训练学生分析问题和调试程序的能力。
3、锻炼学生撰写科技实验论文的能力。
二、实验要求1、问题分析充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么，用什么算法。
2、程序设计(1)根据所采用的算法，设计数据结构，画出流程图并编程。
(2)最后准备调试程序的数据及测试方案。
3、上机调试(1)对程序进行编译，纠正程序中可能出现的语法错误。
(2)调试前，先运行一遍程序看看究竟将会发生什么。
(3)如果情况很糟，根据事先设计的测试方案并结合现场情况进行错误跟踪，包括单步调试、设置观察窗输出中间变量值等手段。
4、整理实习报告三、实验报告1、实验内容：采用的算法名称2、问题描述：包括目标、任务、条件约束描述等。
3、设计：数据结构设计和核心算法设计。
主要功能模块的输入，处理（算法框架）和输出。
4、测试范例：测试结果的分析讨论，测试过程中遇到的主要问题及所采用的解决措施。
5、心得：包括程序的改进设想，经验和体会。
6、程序清单：源程序，其中包括变量说明及详细的注释。
实验一OpenGL程序设计一、实验学时2学时二、实验类型学习型实验三、实验目的和要求初步了解OpenGL程序设计结构；了解OpenGL的基本数据类型、核心函数及辅助函数的使用。
四、实验内容1、综述这次试验的目的主要是使大家初步熟悉OpenGL这一图形系统的用法，编程平台是Visual C++，它对OpenGL提供了完备的支持。
OpenGL提供了一系列的辅助函数，用于简化Windows操作系统的窗口操作，使我们能把注意力集中到图形编程上，这次试验的程序就采用这些辅助函数。
计算机图形学OpenGL版实验1-4
实验1 OpenGL初识一、实验目的：熟悉编程环境；了解光栅图形显示器的特点；了解计算机绘图的特点；利用VC+OpenGL作为开发平台设计程序，以能够在屏幕上生成任意一个像素点为本实验的结束。
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，尤其是生成点的函数。
三、该程序的作用是在一个黑色的窗口中央画一个矩形、三角形和三个点，如图所示。
下面对各行语句进行说明：首先，需要包含头文件#include <GL/glut.h>，这是GLUT的头文件。
然后看main函数。
int main(int argc, char *argv[])，这个是带命令行参数的main函数。
这种以glut开头的函数都是GLUT工具包所提供的函数，下面对用到的几个函数进行介绍；1）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。
其格式比较固定，一般都是glutInit(&argc, argv)就行；2) glutInitDisplayMode，设置显示方式，其中GLUT_RGB表示使用RGB颜色，与之对应的还有GLUT_INDEX（表示使用索引颜色）。
GLUT_SINGLE表示使用单缓冲，与之对应的还有GLUT_DOUBLE（使用双缓冲）。
更多信息，以后的实验教程会有讲解介绍；3) glutInitWindowPosition，设置窗口在屏幕中的位置；4) glutInitWindowSize，设置窗口的大小；5) glutCreateWindow，根据前述设置的信息创建窗口。
参数将被作为窗口的标题。
注意：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；6) glutDisplayFunc，设置一个函数，当需要进行画图时，这个函数就会被调用。
（暂且这样理解）；7) glutMainLoop，进行一个消息循环。
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目录1 OpenGL的基本框架1.1 OpenGL简介 (1)1.2 OpenGL的工作方式 (2)1.3 OpenGL的操作步骤 (3)1.4 OpenGL的组成 (3)1.5 OpenGL的数据类型 (4)1.6 OpenGL函数命名约定 (4)1.7 用OpenGL绘制图形 (4)1.8 用OpenGL制作动画 (9)2 图形的绘制2.1 空间点的绘制 (13)2.2 直线的绘制 (14)2.3多边形面的绘制 (18)2.4平面多面体的绘制 (24)3 图形变换3.1OpenGL中的变换 (30)3.2模型视图矩阵 (31)3.3 矩阵堆栈 (35)4 OpenGL中的颜色、光照和材质4.1 颜色 (42)4.2 光照模型 (42)4.3 材质属性 (43)4.4 使用光照 (43)4.5 使用光源 (48)附录：参考函数1.1 颜色使用 (58)1.2 绘制几何图元 (59)1.3 坐标转换 (63)1.4 堆栈操作 (66)1.5 使用光照和材质 (68)1.6 帧缓存操作 (72)1.7 查询函数 (72)1.8 窗口初始化和启动事件处理 (75)1.9 窗口管理 (77)1.10 菜单管理 (80)1.11 注册回调函数 (82)1.12 几何图形绘制 (84)1OpenGL的基本框架1.1OpenGL简介在计算机发展初期，人们就开始从事计算机图形的开发，但直到20世纪80年代末90年代初，三维图形才开始迅速发展。
于是各种三维图形工具软件包相继推出，如GL，RenderMan等，但没有一种软件包能够在三维图形建模能力和编程方便程度上与OpenGL相比拟。
OpenGL（Open Graphics Library，开放图形库），是一个三维的计算机图形和模型库，它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。
SGI公司在1992年6月发布1.0版，后成为工业标准。
目前，OpenGL标准由1992年成立的独立财团OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式产生，并制成规范文档公布，各软硬件厂商据此开发自己系统上的实现。
目前最新版规范是1999年5月通过的1.2.1。
OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面（API），它独立于硬件和窗口系统，在运行各种操作系统的各种计算机上都可用，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
OpenGL在军事、广播电视、CAD/CAM/CAE、娱乐、艺术造型、医疗影像、虚拟世界等领域都有着广泛的应用。
它具有以下功能。
1. 模型绘制OpenGL能够绘制点、线和多边形。
应用这些基本的形体，可以构造出几乎所有的三维模型。
OpenGL通常用模型的多边形的顶点来描述三维模型。
2. 模型观察在建立了三维景物模型后，就需要用OpenGL描述如何观察所建立的三维模型。
观察三维模型是通过一系列的坐标变换进行的。
模型的坐标变换在使观察者能够在视点位置观察与视点相适应的三维模型景观。
在整个三维模型的观察过程中，投影变换的类型决定观察三维模型的观察方式，不同的投影变换得到的三维模型的景象也是不同的。
最后的视窗变换则对模型的景象进行裁剪缩放，即决定整个三维模型在屏幕上的图象。
3. 颜色模式的指定OpenGL应用了一些专门的函数来指定三维模型的颜色。
程序开发者可以选择二个颜色模式，即RGBA模式和颜色表模式。
在RGBA模式中，颜色直接由RGB值来指定；在颜色表模式中，颜色值则由颜色表中的一个颜色索引值来指定。
开发者还可以选择平面着色和光滑着色二种着色方式对整个三维景观进行着色。
4. 光照应用用OpenGL绘制的三维模型必须加上光照才能更加与客观物体相似。
OpenGL提供了管理四种光(辐射光、环境光、镜面光和漫射光)的方法，另外还可以指定模型表面的反射特性。
5. 图象效果增强OpenGL提供了一系列的增强三维景观的图象效果的函数，这些函数通过反走样、混合和雾化来增强图象的效果。
反走样用于改善图象中线段图形的锯齿而更平滑，混合用于处理模型的半透明效果，雾使得影像从视点到远处逐渐褪色，更接近于真实。
6. 位图和图象处理OpenGL还提供了专门对位图和图象进行操作的函数。
7. 纹理映射三维景物因缺少景物的具体细节而显得不够真实，为了更加逼真地表现三维景物，OpenGL提供了纹理映射的功能。
OpenGL提供的一系列纹理映射函数使得开发者可以十分方便地把真实图象贴到景物的多边形上，从而可以在视窗内绘制逼真的三维景观。
8. 实时动画为了获得平滑的动画效果，需要先在内存中生成下一幅图象，然后把已经生成的图象从内存拷贝到屏幕上，这就是OpenGL的双缓存技术(double buffer)。
OpenGL提供了双缓存技术的一系列函数。
9. 交互技术目前有许多图形应用需要人机交互，OpenGL提供了方便的三维图形人机交互接口，用户可以选择修改三维景观中的物体。
1.2OpenGL的工作方式1.2.1 OpenGL的体系结构OpenGL是一套图形标准，它严格按照计算机图形学原理设计而成，符合光学和视觉原理，非常适合可视化仿真系统。
由于OpenGL是一种API，其中不包含任何窗口管理、用户交互或文件I/O函数。
每个主机环境（如Microsoft Windows）在这些方面都有自己的函数，由这些函数负责实现某些方法，以便把窗口或位图的绘制控制权移交给OpenGL。
通常，一个完整的窗口系统的OpenGL图形处理系统的结构如图1.1所示：最底层为图形硬件，第二层为操作系统，第三层为窗口系统，第四层为OpenGL，最上面的层为应用软件。
应用软件OpenGL窗口系统操作系统图形硬件图1.1 OpenGL图形处理系统的层次结构OpenGL在Windows NT上的实现是基于客户机/服务器模式的，应用程序发出OpenGL 命令，由动态链接库OpenGL32.DLL接受和打包后，发送到服务器端的WINSRV.DLL，然后由它通过DDI（Device Driver Interface，设备驱动程序接口）层发往视频显示驱动程序。
如果系统安装了硬件加速器，则由硬件相关的DDI来处理。
OpenGL/NT的体系结构图如图1.2所示。
图1.2 OpenGL/NT体系结构1.2.2 OpenGL的流水线当应用程序进行OpenGL API函数调用的时候，OpenGL命令将被放在一个命令缓冲区中，这样，命令缓冲区中包含了大量的命令、顶点数据和纹理数据。
当这个缓冲区被清空时，缓冲区中的命令和数据都将传递给流水线的下一个阶段，或者说，只有当命令缓冲区被清空时，OpenGL命令才会被执行。
图1.3显示了一条简化版的OpenGL流水线。
图1.3 一条简化版的OpenGL流水线在OpenGL中，命令缓冲区中的几何顶点数据通常还要进行几何变换以及光照计算，并通过指定的方法进行投影，为下一步光栅化做准备。
光栅化根据图形的几何形状、颜色和纹理数据产生一系列图像的帧缓存地址和图元的二维描述值，光栅化的结果最后被放置在帧缓存中。
帧缓存是图形显示设备的内存，这样图像就显示在屏幕上了。
1.2.3 OpenGL状态机OpenGL是一种直接模式的API，每条命令根据当前的渲染状态都会产生某种立即效果。
渲染状态是各种标记，他们指出哪些特性是打开的，哪些是关闭的，以及应该如何应用他们。
在OpenGL中，使用glEnable函数和glDisable函数来启用和禁用渲染特征。
1.3OpenGL的操作步骤在OpenGL中进行的图形操作直至在计算机屏幕上渲染绘制出三维图形景观的基本步骤如下：1. 根据基本图形单元建立景物模型，得到景物模型的数学描述（OpenGL中把点、线、多边形、图像和位图都作为基本图形单元）；2. 把景物模型放在三维空间中的合适的位置，并且设置视点(Viewpoint)以观察所感兴趣的景观；3. 计算模型中所有物体的色彩，同时确定光照条件、纹理粘贴方式等；4. 把景物模型的数学描述及其色彩信息转换至计算机屏幕上的像素，这个过程也就是光栅化(rasterization)。
在这些步骤的执行过程中，OpenGL可能执行其他的一些操作，例如自动消隐处理等。
另外，景物光栅化之后被送入帧缓冲器之前还可以根据需要对象素数据进行操作。
1.4OpenGL的组成OpenGL不是一种编程语言，而是一种API（应用程序编程接口），它实际上是一种图形与硬件的接口，包括了多个图形函数。
OpenGL主要由以下函数库组成。
1. OpenGL核心库OpenGL核心库中包含了115个最基本的命令函数，它们都是以“gl”为前缀，可以在任何OpenGL的工作平台上应用。
这部分函数用于常规的、核心的图形处理，如建立各种各样的几何模型，产生光照效果，进行反走样以及进行纹理映射，以及进行投影变换等等。
由于许多函数可以接收不同数据类型的参数，因此派生出来的函数原形有300多个。
2. OpenGL实用程序库OpenGL的实用程序库包含有43个函数，以“glu”为前缀，在任何OpenGL平台都可以应用。
这部分函数通过调用核心库的函数，来实现一些较为复杂的操作，如纹理映射、坐标变换、网格化、曲线曲面以及二次物体（圆柱、球体等）绘制等。
3. OpenGL编程辅助库OpenGL的辅助库包含31个函数，以“aux”为前缀，但它们不能在所有的OpenGL平台上使用。
OpenGL的辅助库的函数主要用于窗口管理、输入输出处理以及绘制一些简单的三维形体。
4. OpenGL实用程序工具包OpenGL实用程序工具包（OpenGL utility toolkit，GLUT）包含30多个函数，函数名前缀是“glut”。
其中的函数主要提供基于窗口的工具，如窗口系统的初始化，多窗口管理，菜单管理，字体以及一些较复杂物体的绘制等。
由于glut库中的窗口管理函数是不依赖于运行环境的，因此OpenGL中的工具库可以在所有的OpenGL平台上运行，在后面的示例中，我们均使用glut库建立OpenGL程序运行框架。
5. Windows专用库Windows专用库函数包含有6个，每个函数以wgl开头，用于连接OpenGL和Windows NT，这些函数用于在Windows NT环境下的OpenGL窗口能够进行渲染着色，在窗口内绘制位图字体以及把文本放在窗口的某一位置等这些函数把Windows和OpenGL揉合在一起。
6. Win32 API函数库这部分函数没有专用的前缀，主要用于处理像素存储格式和双帧缓存。
1.5OpenGL的数据类型由于OpenGL具有平台无关性，它定义了自己的数据类型，这些数据类型将映射为常规的C数据类型，在程序中也可以直接使用这些C数据类型，下表列出了在OpenGL中定义的数据类型。