[Opengl]OpenGL图形编程项目实战1-3章代码


目录

  • 第一章 计算机图形学概论
  • 第二章 图形变换
  • 第三章 图形建模
    • 绘制二维几何体
    • 绘制奥运五环
    • 绘制贝塞尔曲线

运行环境：
系统：

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O

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u

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11.0.1

macOS\ Big\ Sur \ 11.0.1

macOS Big Sur 11.0.1
IDE：

X

c

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d

e

V

e

r

s

i

o

n

12.2

(

12

B

45

b

)

Xcode\ Version\ 12.2\ (12B45b)

Xcode Version 12.2 (12B45b)
采用的OpenGL第三方库：

G

L

U

T

GLUT

GLUT

第一章 计算机图形学概论

调用OpenGL提供的茶壶、圆柱、圆锥等基本几何体的接口函数，通过直接调用接口函数简化程序，从而达到测试链接的目的。

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#ifdef __APPLE__
/* Defined before OpenGL and GLUT includes to avoid deprecation messages */
#define GL_SILENCE_DEPRECATION
#include <OpenGL/gl.h>
#include <GLUT/glut.h>
#else
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glut.h>
#include <GL/glaux.h>
#endif

using namespace std;

void init(){<!-- -->
  glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
  glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
}

void display(){<!-- -->

  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);  //清楚屏幕所有内容

//  glutWireTeapot(0.8);

//  glutSolidCube(1);

  gluLookAt(1.0,1.0,0.5,0.5,0.0,0.0,0.0,1.0,0.0); //  //确定了一个可用于为摄像机定位和定向的矩阵，涉及的参数包括摄像机的位置(视点eye),被观察点(点at)以及所期望的up方向。

  glutWireCube(1);

//  gluSphere(<#GLUquadric *quad#>, <#GLdouble radius#>, <#GLint slices#>, <#GLint stacks#>);

//  gluCylinder(<#GLUquadric *quad#>, <#GLdouble base#>, <#GLdouble top#>, <#GLdouble height#>, <#GLint slices#>, <#GLint stacks#>);

   

  glFlush();

}



void myReshape(GLsizei w, GLsizei h){<!-- -->  //重置窗口大小

  glViewport(0, 0, w, h);

  glMatrixMode(GL_PROJECTION);  //选择投影矩阵

  glLoadIdentity();  //重置投影矩阵

  if (w <= h) {<!-- -->
    //需要根据画的对象的大小不同比例来修改参数，为了将实际坐标转化成-1到1之间的值。
?    glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.50*(GLfloat)h/(GLfloat)w, -10.0, 10.0);
  }
  else
  {<!-- -->
?    glOrtho(-1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.50*(GLfloat)h/(GLfloat)w, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);
  }
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  glLoadIdentity();
}



int main(int argc, char ** argv)
{<!-- -->
  glutInit(&argc, argv);

  // single是单焕存
  glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);

  glutInitWindowSize(500, 500);

  glutInitWindowPosition(0, 0);

  glutCreateWindow("zhongguo");

  init();

  glutReshapeFunc(myReshape);

  glutDisplayFunc(display);

  glutMainLoop();

  return 0;
}

运行结果：

正方体：

在这里插入图片描述

茶壶：

在这里插入图片描述

第二章 图形变换

采用OpenGL变换技术实现了从三维空间到二维计算机屏幕图形的转换。

下面C++代码为三角形变换：

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// 没有写出的函数 则和第一章对应的函数相同
void myinit (void)
{<!-- -->
    glShadeModel (GL_FLAT);
}

void drawTriangle(){<!-- -->
//    glBegin(GL_TRIANGLES);    //实心填充
    glBegin(GL_LINE_LOOP);  //只画线
    glVertex2f(0.0, 1.0);   //范围在－1到1，线条画了，但在屏幕外面
    glVertex2f(1.0, -1.0);
    glVertex2f(-1.0, -1.0);
    glEnd();
}

void CALLBACK display(){<!-- -->
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
   
    glLoadIdentity();
    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
    drawTriangle();
   
    glLoadIdentity();
    glTranslatef(-0.5, 0.0, 0.0);
    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
    drawTriangle();
   
    glLoadIdentity();
    glScalef(1.5, 0.5, 1.0);
    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
    drawTriangle();
   
    glLoadIdentity();
    glRotatef(90.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glColor3f(1.0, 0.0, 1.0);
    drawTriangle();
   
    glLoadIdentity();
    glScalef(1.0, -0.5, 1.0);
    glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
    drawTriangle();
    glFlush();
}

第三章 图形建模

绘制二维几何体

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// 没有写出的函数 则和第一章对应的函数相同
// 如果没有显示图形可能是坐标没有归一化到-1和1范围内，可以调整reshape函数的参数。
void CALLBACK display(){<!-- -->
    glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
    draw_my_obj();
    glFlush();
}

void CALLBACK draw_my_obj(){<!-- -->
    //    画点
    glBegin(GL_POINTS);
    glColor3f(1.0,1.0,1.0);
    glVertex2f(-1.0,15.0);
    glColor3f(1.0,1.0,0.0);
    glVertex2f(1.0,15.0);
    glColor3f(0.0,1.0,1.0);
    glVertex2f(3.0,15.0);
    glEnd();
   
    //   画不闭合折线
    glBegin(GL_LINE_STRIP);
    glColor3f(1.0,0.0,0.0);
    glVertex2f(-3.0,9.0);
    glVertex2f(2.0,6.0);
    glVertex2f(3.0,9.0);
    glVertex2f(-2,6.0);
    glVertex2f(-3.0,9.0);
    glEnd();
   
    //    画闭合折线
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
    glColor3f(0.0,0.0,1.0);
    glVertex2f(7.0,7.0);
    glVertex2f(9.0,9.0);
    glVertex2f(10.0,8.0);
    glVertex2f(11.0,9.0);
    glVertex2f(13.0,7.0);
    glVertex2f(11.0,5.0);
    glVertex2f(10.0,6.0);
    glVertex2f(9.0,5.0);
    glEnd();
   
    //    画填充多边形
    glBegin(GL_POLYGON);
    glColor3f(1.0,1.0,0.2);
    glVertex2f(-10.0,4.0);
    glVertex2f(-8.0,4.0);
    glVertex2f(-6.0,1.0);
    glVertex2f(-8.0,-2.0);
    glVertex2f(-10.0,-2.0);
    glVertex2f(-12.0,1.0);
    glEnd();
   
    //    画线型连续填充三角形串
    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
    glVertex2f(-1.0,-8.0);
    glVertex2f(-2.5,-5.0);
   
    glColor3f(0.8,0.8,0.0);
    glVertex2f(1.0,-7.0);
   
    glColor3f(0.0,0.8,0.8);
    glVertex2f(2.0,-4.0);
   
    glColor3f(0.8,0.0,0.8);
    glVertex2f(4.0,-6.0);
   
    glEnd();
   
    //    画扇形连续填充三角形串
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
   
    glVertex2f(8.0,-6.0);
    glVertex2f(10.0,-3.0);
    glColor3f(0.8,0.2,0.5);
    glVertex2f(12.5,-4.5);
    glColor3f(0.2,0.5,0.8);
    glVertex2f(13.0,-7.5);
    glColor3f(0.8,0.5,0.2);
    glVertex2f(10.5,-9.0);
   
    glEnd();
}

绘制奥运五环

采用双缓冲方式，避免屏幕的闪烁。双缓冲的使用：

  1. 在调用 glutInitDisplayMode函数时， 开启GLUT_DOUBLE，即 glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE);。这里将我们惯用的GLUT_SINGLE替换为GLUT_DOUBLE，意为要使用 双缓冲而非单缓冲。

  2. 调用 glutDisplayFunc(display)注册 回调函数时， 在回调函数中所有绘制操作完成后调用glutSwapBuffers()交换两个缓冲区指针。

  3. 调用 glutIdleFunc注册一个空闲时绘制操作函数， 注册的这个函数再调用display函数。

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#ifdef __APPLE__
/* Defined before OpenGL and GLUT includes to avoid deprecation messages */
#define GL_SILENCE_DEPRECATION
#include <OpenGL/gl.h>
#include <GLUT/glut.h>
#else
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glut.h>
#include <GL/glaux.h>
#endif

using namespace std;

GLfloat z = -5.0f;     // Depth Into The Screen
GLUquadricObj *quadric = gluNewQuadric();   //二次几何体定义变量

int myinit(void)
{<!-- -->
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    // Enable Texture Mapping
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
    glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    // 启用深度测试，格局坐标的远近自动隐藏被遮住的图形
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    // 指定深度缓冲比较值，如果输入的深度值小于参考值，则配合上面一条语句使用
    glDepthFunc(GL_LESS);
    glClearDepth(1.0f);
    // Depth Buffer Setup
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    // The Type Of Depth Testing To Do
    glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);
    // Really Nice Perspective Calculations
    return 1;
}

//圆环函数
void DrawQuadric(float x, float y, float z)
{<!-- -->
    glPushMatrix();
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
    glPopMatrix();
}

void myReshape(GLsizei w, GLsizei h){<!-- -->  //重置窗口大小
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(60.0, 1.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 1.0, 30.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    glTranslatef(0.0, 0.0, -3.6);
}

// 显示函数，采用堆栈的方式
void display(){<!-- -->
    glClearColor(1,1,1,0);  // set background color as white
    // 清楚颜色缓冲区和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
   
    glLoadIdentity();   // 设置单位矩阵
    glTranslatef(0.0f,0.0f,z);
   
    glLoadIdentity();
    glRotatef(1,1.0f,0.0f,0.0f);
   
    glPushMatrix();     // 绘制蓝色圆环
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
    glColor4f(0,0,1,0.7);
    glTranslatef(-2.4f,1.0f,z);
    // 圆盘绘制函数: 二次几何体、圆盘内径、圆盘外径、沿z轴细分数目、圆盘横截面上的细分数目
    gluDisk(quadric,1.0f,1.2,32,32);
    glPopMatrix();
   
    glPushMatrix(); // 绘制黄色圆环
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
    glColor4f(1,1,0,0.7);
    glTranslatef(-1.2f,0.0f,z);
    gluDisk(quadric,1.0f,1.2,32,32);
    glPopMatrix();
   
    glPushMatrix(); //绘制黑色圆环
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
    glColor4f(0,0,0,0.7);
    glTranslatef(0.1f,1.0f,z);
    gluDisk(quadric,1.0f,1.2,32,32);
    glPopMatrix();
   
    glPushMatrix(); //绘制绿色圆环
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
    glColor4f(0,1,0,0.7);
    glTranslatef(1.4f,0.0f,z);
    gluDisk(quadric,1.0f,1.2,32,32);
    glPopMatrix();
   
    glPushMatrix(); //绘制红色圆环
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
    glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
    glColor4f(1,0,0,0.7);
    glTranslatef(2.6f,1.0f,z);
    gluDisk(quadric,1.0f,1.2,32,32);
    glPopMatrix();
   
    glFlush();
    glutSwapBuffers();  // 交换前后缓冲,实现双缓冲
}

int main(int argc, char ** argv){<!-- -->
    glutInit(&argc, argv);
    // double 用双缓冲
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA);
    glutInitWindowSize(500, 300);
    glutInitWindowPosition(0, 0);
    glutCreateWindow("五环");
   
    myinit();
    glutReshapeFunc(myReshape);
    glutDisplayFunc(display);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

绘制贝塞尔曲线

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#ifdef __APPLE__
/* Defined before OpenGL and GLUT includes to avoid deprecation messages */
#define GL_SILENCE_DEPRECATION
#include <OpenGL/gl.h>
#include <GLUT/glut.h>
#else
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glut.h>
#include <GL/glaux.h>
#endif

using namespace std;

// 定义顶点 4*3 分别表示四个贝塞尔控制点的三维坐标
GLfloat ctrlpoints[4][3] = {<!-- -->
    {<!-- --> -5.0, -0.0, 0.0}, {<!-- --> -3.0, 3.0, 0.0},
   
    {<!-- --> 3.0, 3.0, 0.0 }, {<!-- --> 5.0, 0.0, 0.0 }
};

// 初始化函数
void myinit(void)
{<!-- -->
    // 设置屏幕背景色为黑色
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
   
    // glMap1f(<#GLenum target#>, <#GLfloat u1#>, <#GLfloat u2#>, <#GLint stride#>, <#GLint order#>, <#const GLfloat *points#>)
    // target:指定控制顶点的意义，并确定了points应该提供多少值
    // u1和u2参数表示变量u的变化范围
    // stride表示每个存储块之间单精度或双精度浮点数的数量
    // order参数的值就是控制点的数量
    // points参数海子乡第一个控制点的第一个坐标
    glMap1f(GL_MAP1_VERTEX_3, 0.0, 1.0, 3, 4, &ctrlpoints[0][0]);
    glEnable(GL_MAP1_VERTEX_3); // 启用求值器
}

void CALLBACK display(void)
{<!-- -->
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
   
    glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
   
    glBegin(GL_LINE_STRIP);     // 采用不闭合折线绘制方式
   
    // 分30个小段绘制，分段越细则绘制的贝塞尔曲线越精确，但是程序所消耗的时间也会相应加长
    for (int i = 0; i <= 30; i++)
    {<!-- -->
        glEvalCoord1f((GLfloat) i/30.0);
    }
   
    glEnd();
   
    /* 显示控制点 */
    glPointSize(5.0);
    glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
    glBegin(GL_POINTS);
    for (int i = 0; i < 4; i++){<!-- -->
        glVertex3fv(&ctrlpoints[i][0]); //使用数组方式传递参数
    }
    glEnd();
    glFlush();
}

void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h)
{<!-- -->
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
   
    if (w <= h)
    {<!-- -->
        glOrtho(-5.0, 5.0, -5.0*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 5.0*(GLfloat)h/(GLfloat)w, -5.0, 5.0);
    }
    else
    {<!-- -->
        glOrtho(-5.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 5.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -5.0, 5.0, -5.0, 5.0);
    }
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

int main(int argc, char ** argv){<!-- -->
    glutInit(&argc, argv);
    // double 用双缓冲
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA);
    glutInitWindowSize(500, 300);
    glutInitWindowPosition(0, 0);
    glutCreateWindow("Bezier Curves");
   
    myinit();
    glutReshapeFunc(myReshape);
    glutDisplayFunc(display);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

大部分代码来源于清华大学出版社《OpenGl图形编程项目实战》一书配套源码（可以到官网下载），经过修改可以在

M

a

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MacOS

MacOS上运行，且抛弃了原来代码使用的已经deprecated的

G

L

/

g

l

a

u

x

.

h

GL/glaux.h

GL/glaux.h库，直接使用

G

L

U

T

GLUT

GLUT库。