OpenGL高级课题和纹理映射技术
计算机图形学(C语言)教案
计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域。
解释图形和图像的区别。
1.2 图形学基本概念什么是点、线、面和体。
坐标系统和变换。
图形表示方法和存储结构。
1.3 图形处理流程图形输入、输出和显示。
图形裁剪和映射。
图形渲染和着色。
1.4 常见图形算法直线、圆和椭圆的算法。
填充算法和图像处理算法。
第二章：C语言基础2.1 C语言简介介绍C语言的历史和特点。
解释C语言在计算机图形学中的应用。
2.2 基本数据类型和语法整型、浮点型、字符型数据。
变量、常量和运算符。
2.3 控制语句条件语句和循环语句。
分支语句和循环控制语句。
2.4 函数和数组函数的定义和调用。
一维、二维数组和字符串。
第三章：图形库和API3.1 图形库简介什么是图形库和API。
常见的图形库和API介绍。
3.2 图形库的使用方法图形库的安装和配置。
图形库的基本函数和功能。
3.3 图形API的调用过程初始化图形环境。
创建图形对象和操作图形对象。
处理图形事件和关闭图形环境。
3.4 示例：绘制简单的图形使用图形库绘制点、线、圆等基本图形。
调整图形属性和颜色。
第四章：图形绘制和变换4.1 图形绘制基础绘制基本图形和文本。
使用图形属性调整图形外观。
4.2 图形变换坐标变换和几何变换。
矩阵和变换矩阵的运算。
4.3 图形裁剪和映射裁剪原理和算法。
映射原理和算法。
4.4 示例：绘制复杂的图形使用图形变换绘制复杂的图形。
应用图形裁剪和映射技术。
第五章：图形渲染和着色5.1 图形渲染基础什么是图形渲染和着色。
光和材质的模型。
5.2 颜色模型和转换RGB颜色模型和HSV颜色模型。
颜色转换和混合。
5.3 图形着色和光照基本着色算法和纹理映射。
点光源、聚光灯和环境光。
5.4 示例：实现简单的光照效果使用图形着色和光照技术绘制三维图形。
调整光照参数和观察光照效果。
第六章：图形界面设计6.1 图形界面设计基础界面设计原则和概念。
采用OpenGL实现的三维游戏引擎设计与开发
采用OpenGL实现的三维游戏引擎设计与开发近年来，随着游戏产业的蓬勃发展，三维游戏引擎成为游戏开发领域的热门话题。
采用OpenGL实现的三维游戏引擎设计与开发，成为众多游戏开发者关注的焦点。
本文将深入探讨采用OpenGL实现的三维游戏引擎的设计与开发过程，带领读者一窥其奥秘。
一、三维游戏引擎概述三维游戏引擎是指用于开发三维游戏的软件框架，它提供了各种功能和工具，帮助开发者创建出高质量、逼真的三维游戏。
OpenGL作为一种跨平台的图形库，被广泛应用于三维游戏引擎的开发中。
采用OpenGL实现的三维游戏引擎具有良好的跨平台性和性能表现，因此备受开发者青睐。
二、OpenGL简介OpenGL（Open Graphics Library）是一种用于渲染2D、3D矢量图形的跨平台图形库。
它提供了一系列的函数接口，帮助开发者利用硬件加速来进行图形渲染。
OpenGL具有强大的图形处理能力和良好的跨平台性，适合用于开发各种类型的图形应用程序，尤其是三维游戏引擎。
三、三维游戏引擎设计1. 游戏引擎架构在设计三维游戏引擎时，首先需要考虑其架构设计。
一个典型的三维游戏引擎包括渲染引擎、物理引擎、场景管理器、资源管理器等模块。
渲染引擎负责处理图形渲染相关任务，物理引擎处理物体之间的碰撞和运动等物理效果，场景管理器负责管理游戏场景中的各种对象，资源管理器则负责加载和管理游戏所需的资源文件。
2. 图形渲染技术在采用OpenGL实现的三维游戏引擎中，图形渲染技术是至关重要的一环。
OpenGL提供了丰富的图形渲染功能，包括顶点着色器、片元着色器、纹理映射等功能。
通过合理地利用这些功能，可以实现出色彩丰富、逼真度高的画面效果。
3. 物理模拟技术除了图形渲染技术外，物理模拟技术也是三维游戏引擎不可或缺的一部分。
通过物理引擎模拟物体之间的碰撞、重力等物理效果，可以使得游戏更加真实和具有交互性。
在设计三维游戏引擎时，需要合理地集成物理模拟技术，以提升游戏体验。
带纹理映射的牙膏体构造法及其OpenGL实现
中图法分类号 ： Ｐ ９ Ｔ ３１
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：００７２ ２０ ） ８４ ６ —３ １０．０４（０ ８ １—７２０
Ｔ ｏ —ａｔ ｏｊｃｍｏ ｅｎ ｔ ｘｕｅ ｐ ｉｇ ｎ ｓ ｐｎ Ｌｉ ｌ ｎａｏ ｏ ｔ ｐｓ ｔ ｄｌ ｇ ｈ ｅｔｒ ｍａｐｎ ｄｉ ｅＧ ｅ ｔ ｉ ｈ ｅ ｂｅ ｉ ｗｉ ｔ ａ ｔＯ ｍｐ ｍｅ ｔ ｎ
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Ｚ Ｈ０Ｕ ｉ Ｓ Ｈｏ ｇ ｇ ｎ Ｌ ． Ｕ ｎ ． ｅ
基于OpenGL的纹理映射技术绘制地质栅状图剖面
面上的钻孔联系起来， 在空问上整体地反映钻孔分布区域内油 气藏的分布状况。 在进行地层对比和综合解释方面有其独特的 作用。而在绘制地质栅状图剖面时， 要求利用岩性图例自动填 充剖面区域。 本文介绍利用 Ｏ ｅＧ 的纹理映射技术实现岩性 ｐｎ Ｌ
ｖ ｉ ｇ ｅ Ｐ ｒｍｅ ｒ｝ ］ Ｌ ｎ ｒ ｔｒｅ．Ｌ ｎ ｍ ｐ ａ ． ｏｄ ｌ ｘ ａ Ｔ ａ ｔ ｛ ［ （ ｅ ｕｎ ａｇｔ ｅ ｕ ｎｍｅ ｅ Ｉｖ Ｇ ｆ Ｇ
维普资讯
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Ｃｏ ｕｅ ｒ ． ０ ６ ｍｐ ｔｒＥ ａ Ｎｏ ４ ２ ０
基于０ ｅＧ 的纹理映射技术绘制地质栅状图剖面 ｐｎ Ｌ
汪生珠 ，杨麦 顺 ’ 庆兵 ，何
（ 西安 交通大学电子与信息工程学院，陕西 西安 ７０４ ； １ ． １０９ ２ 中国石油长庆油田分公 司勘探开发研 究院１ ．
同样基于 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ能够 开发 出效果很好的三维地质栅状图。 地
ｖ ｉ ｇ ｅ ｌａ ｅ ＤＧＬｎ ｍ，ｒｅ．Ｌ ｔｌ ｅ．Ｌ ｔ ｏ ｌ ｘ ｇ ２ （ ｅ ｕ ｔ ｇｔ ｉ ｖ １ ｉ ｄ Ｔ ｍ ａ Ｇ ｎ ｅ Ｇ ｎ
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一
台的开放式图形编程接 口｛ ３ １ 。
纹理坐标可以超出（，） ， Ｏ１ 范围 并且在纹理 映射 过程 中可 以 从程序开发人员的角度来看， ｐｎ Ｌ是一组绘图命令的 重复映射或缩限映射。 Ｏ ｅＧ 在重复映射的情况下， 纹理可以在 ｓｔ ， 方 Ａ Ｉ 合。利用这些 Ａ Ｉ 够方便地 描述二 维和三维 几何形 向上重复。 Ｐ集 Ｐ能
高级计算机图形学OpenGL纹理映射
GLboolean glIsTexture(GLuint textureName);
• •
void glBindTexture(GLenum target, GLuint textureName); void glDeleteTextures(GLsizei n, const GLuint *textureNames);
• GLubyte • •
my_texels[512][512][3];
定义纹理图像所用的像素图
扫描图像 由应用程序代码创建
激活纹理映射
• glEnable(GL_TEXTURE_2D); • OpenGL支持一至四维纹理映射
9
把图像定义为纹理
void glTexImage2D(GLenum target, GLint level, GLint internalFormat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid *pixels);
本节只讨论从二维纹理到曲面的映射
4
基本策略
应用纹理需要下面三个步骤
•
•
•
• • •
• •
指定纹理
读入或生成图像 赋给纹理 激活纹理映射功能
由应用程序建立适当的映射函数 环绕(wrapping), 滤波(filtering)
5
给每个顶点赋纹理坐标 指定纹理参数
纹理映射
几何体
屏幕
图像
6
纹理示例
mipmapped 的线性滤波
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opengl面试题
opengl面试题OpenGL（Open Graphics Library）是一种跨平台的图形程序接口，被广泛应用于计算机图形学、游戏开发和虚拟现实等领域。
在面试中，对于应聘者来说，熟悉和掌握OpenGL相关知识是非常重要的。
本文将针对OpenGL面试题，从基础知识到高级概念进行详细讲解。
一、OpenGL基础知识1. 什么是OpenGL？OpenGL是一种开放的、跨平台的图形程序接口，由一系列函数库组成，用于渲染2D和3D图形。
它提供了丰富的绘图函数和状态管理函数，可以用于创建和操控渲染管线，实现图形的绘制、变换、光照等操作。
2. OpenGL的版本有哪些？它们之间有何区别？OpenGL的版本包括OpenGL 1.0、OpenGL 2.0、OpenGL 3.0、OpenGL 4.0等。
每个版本都有自己特定的功能和特性，新版本通常会引入更强大的功能和更高效的实现方式。
主要的区别在于对硬件和图形特性的支持程度上有所不同。
3. 什么是渲染管线？渲染管线是OpenGL中的一个重要概念，它描述了图形的处理过程。
渲染管线包括几个阶段，如顶点处理、光栅化、片段处理等。
每个阶段都有特定的功能和输入输出。
熟悉渲染管线的工作原理是理解OpenGL的关键。
4. 什么是顶点缓冲对象（VBO）？顶点缓冲对象是OpenGL中用于存储顶点数据的缓冲区。
通过创建和绑定VBO，可以将顶点数据传输到显存中，从而提高渲染效率。
VBO可以存储顶点的位置、颜色、纹理坐标等信息。
二、OpenGL高级概念1. 什么是着色器（Shader）？着色器是OpenGL中用于控制图形渲染过程的程序。
着色器分为顶点着色器（Vertex Shader）和片段着色器（Fragment Shader）。
顶点着色器用于处理顶点相关计算，如位置变换、法线变换等；片段着色器用于处理每个像素的光照、纹理采样等操作。
2. 什么是纹理（Texture）？纹理是二维图像的映射，可以应用到模型的表面上。
纹理映射技术
2. 如何映射
• 利用纹理坐标来定义从图片到几何的映射:
– 要将该纹理映射到一个三角形上, 需设置三角形的 三个顶点在图像空间上的纹理坐标[tx ty], 再对应计 算每个几何像素在纹理图像上的对应RGB颜色;
– 一般一个四边形的纹理坐标: (0,0)(0,1)(1,0)(1,1)
– 3D Game Studio.
3. 纹理插值
• 我们只指定了三角形顶点处的纹理坐标,中间每个象素 的纹理坐标(ti, tj)可用线性插值;
• 一般双线性插值;
• 从而三角形上每个象素点都可对应地到纹理图片上去 取颜色．
思考？
• 图像与几何体的尺寸不一致怎么办？
• 几何对应的纹理空间超出[0,1)纹理空间怎么办？ • 几何物体本身有颜色怎么办?
(1,1)
t1
v1
y
t2 t0
(0,0)
x
Texture Space
v0
v2
Triangle (in any space)
纹理空间与模型空间的对应
基本实现步骤:
• Three steps
-Specify texture
• Read or generate image • Assign to texture • Enable texturing
Texture Space
(1,1) (0,0)
Mirroring
常用对应函数
• wrap or tile: 纹理图像在表面重复。例子：地上的大理石 贴图
• mirror: 纹理图像在表面重复, 但每隔一幅进行翻转 (flipped)。这样在纹理的边界处，纹理可以保持连续。
• clamp : 把[0,1)范围之外的进行截断。截断到[0,1)内的半 个纹素。
基于OpenGL的纹理映射的实现与应用
在 最简单情 况下 ， 纹理 是单个 图像 ； 在通常情 况下 ， 纹理 是二维 的，即纹 理数据是 一个矩 形数组 ． Ｏ ｅＧＬ 在 ｐｎ
中定义二维纹理使用的函数是ｇＴｘｍ ｇ２ ０其函数原型可参考相关书籍， ｌｅＩ ａｅＤ ， 在我们的应用实例（ 柳编工艺品的三 维真实感模拟 Ｉ） 也可以采用别的方法实现纹理的定义． ２ 中，
模 拟 中的应 用．
关键 词 ：Ｏ ｅＧＬ ｐ ｎ ；纹 理 映射 ；柳 编 工 艺品 ：真 实 感 图形
中图分类号 ： Ｐ ０ ． Ｔ ３１ ６
文献标识码 ：Ａ
１ 引言
在利用计算机对现实物体进行真实感绘制 时， ¨ 如果加入了光照， 物体将会具有立体感， 如果又给出了物
体表面的材质 、 颜色等， 物体将会变得丰富多彩并且还会具有一定的质感， 从而使绘制出的图形具有了一定的真 实感． 但在有些情况下， 仅仅使用材质属性等是不能获得更为真实的图形的， 这时就需要使用纹理映射技术来 绘制物体表面的每一个三维细节．
２３ 纹理的 映射方式 ＿
在一般情况下， 纹 图像是直接作为颜色画到多边形上的． 实际上， ｐｎ Ｌ 还可以用纹理 中的值来 在Ｏ ｅＧ 中， 调整多边形甚至曲面原本的颜色， 或者用纹理图像中的颜色与多边形甚至曲面原本的颜色进行融合， 这就是纹 理 的映射方 式 ． Ｏ ｅＧＬ 在 ｐｎ ＠控 制纹理 映射方 式 的函数是 ｇ ｅＥ ｖ （共有 三种模式 ：（）Ｌ Ｍ ＯＤ Ｕ ＬＡＴＥ， 纹 ｌ ｘ ｎ ） Ｔ ， １Ｇ 理图像 以透明方式贴在物体表面上 ； ２Ｇ Ｌ Ｎ ， （） Ｌ Ｂ Ｅ Ｄ 使用一个Ｒ Ｂ 常量来融合物体原色和纹理图像的颜色； Ｇ Ａ （） Ｌ Ｄ Ｃ ，即贴纸 纹理 映射方式 ． ３Ｇ Ｅ ＡＬ