L6V1：OPENGL 1:概述

1.OpenGL简介

1）图形编程接口（Graphics API），介于编程者和实际的图形硬件；

2）执行的统一指令集具有可移植性。

2.为什么需要OpenGL？
面向三维计算机图形的高级语言，具备许多2D/3D图形的基本处理功能。

3.OpenGL渲染管线

 

OpenGL具备对图形和图像的初始处理功能，其实际上是一个使用扫描转换器的光栅化程序。主流程第一步，针对图形，首先利用顶点着色器进行几何初始运算处理，而图像，则是进行像素操作；第二步则是进行扫描转换（光栅化），确定屏幕上图形顶点所具体对应的像素；主流程第三步，片元操作，确定每个形状的可见像素的输出颜色，最后输出到帧缓存。

L6V2：OPENGL 1:缓存和矩阵

1.缓存分类：颜色缓存（GLUT_RGB）、深度缓存（GLUT_DEPTH）、累积缓存（GLUT_ACCUM）、模板缓存（GLUT_STENCIL）、单缓存（GLUT_SINGLE）、双缓存（GLUT_DOUBLE）;

2.为了移植性，OpenGL没有包含任何窗口系统交互的特性；但可以使用替代品：GLUT和一些其它的工具包（Motif、GLX、Tcl/Tk），均实现了回调，可以相应鼠标和键盘消息。

3.基本模式设置：

 

 1 int main(int argc, char** argv)
 2 {
 3     ...
 4 
 5     glutInit(&argc, argv);
 6 
 7     // Requests the type of buffers (Single, RGB).
 8     // Think about what buffers you would need...
 9 
10     glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
11     
12     glutInitWindowSize (500, 500); 
13     glutInitWindowPosition (100, 100);
14     glutCreateWindow ("Simple Demo with Shaders");
15 
16     GLenum err = glewInit() ; 
17     if (GLEW_OK != err) { 
18         std::cerr << "Error: " << glewGetString(err) << std::endl; 
19     } 
20 
21     init(); 
22 
23     ...
24 }

 

4.消息回调：

1     // Now, we define callbacks and functions for various tasks.
2     glutDisplayFunc(display); 
3     glutReshapeFunc(reshape) ;
4     glutKeyboardFunc(keyboard);
5     glutMouseFunc(mouse) ;
6     glutMotionFunc(mousedrag) ;

5.视图（取决于物体位置和摄像机的属性）

1）两种矩阵栈（旧式风格）：GL_MODELVIEW_MATRIX、GL_PROJECTION_MATRIX，用于物体和摄像机的矩阵变换；

2）一般情况下，摄像机位于坐标系原点上，朝向-Z方向；

3）在OpenGL中，矩阵元素存储是列优先的；在新的GLM中，矩阵元素存储为行优先，在编码中需要重点注意；

6.Base initialization code for viewing

 1 void init (void) 
 2 {
 3     ...
 4 
 5     /* select clearing color     */
 6     glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
 7 
 8     /* initialize viewing values  */
 9     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
10     glLoadIdentity();//读入单位矩阵
11 
12     // Think about this.  Why is the up vector not normalized?
13     glMatrixMode(GL_MODELVIEW) ;
14     glLoadIdentity() ;//读入单位矩阵
15 
16     gluLookAt(0,-eyeloc,eyeloc,0,0,0,0,1,1) ;//OpenGL会自动进行单位化
17         
18         ...
19 }

L6V3：OPENGL 1:窗口系统交互和回调函数

1.窗口系统交互 -> GLUT（Not part of OpenGL）

2.reshape()和mousedrag()

1）reshape( )始终保持投影区域的宽高比与窗口一致

 1 void reshape(int w, int h)
 2 {
 3     windowWidth = w;
 4     windowHeight = h;
 5     glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
 6     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 7     glLoadIdentity();
 8     gluPerspective(30.0, (GLdouble)w/(GLdouble)h, 1.0, 10.0) ;
 9 }

2）mousedrag( )：通过按住鼠标键拖动，来修改摄像机坐标来实现缩放功能

 1 void mousedrag(int x, int y) {
 2     int yloc = y - mouseoldy  ;    // We will use the y coord to zoom in/out
 3     eyeloc  += 0.005*yloc ;         // Where do we look from
 4     if (eyeloc < 0) eyeloc = 0.0 ;
 5     mouseoldy = y ;
 6 
 7     /* Set the eye location */
 8     glMatrixMode(GL_MODELVIEW) ;
 9     glLoadIdentity() ;
10     gluLookAt(0,-eyeloc,eyeloc,0,0,0,0,1,1) ;
11 
12     glutPostRedisplay() ;
13 }

其中，glutPostRedisplay()告诉GLUT尽可能快地排队等候显示函数，然后重绘场景进行显示。

L6V4：OPENGL 1：绘制

 

1.Geometry：

1）Point(GL_POINTS)；

2）Line segments(GL_LINES)；

3）Polygons（复杂图形采用GLU进行三角化）；

4）其他特殊图形（GLUT引入），如Sphere、teapot、cube。

2.旧式绘制方法（采用客户服务器模型形式） ->易上手

1）将顶点添加在 glBegin()...glEnd()中间；

2）在定义顶点前，必须先定义颜色；

 

 1 void display(void){
 2     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 3 
 4     glBegin(GL_POLYGON);
 5 
 6     glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
 7     glVertex3f(0.5, 0.5, 0.0);
 8     glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
 9     glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.0);
10     glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
11     glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.0);
12     glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
13     glVertex3f(0.5, -0.5, 0.0);
14
15     glEnd();
16     glFlush();
17 }

 

其中，glFlush( )为同步指令，清理队列。

 

3.新式绘制方法（Vertex Buffer Objects）

1）定义多种类型的信息，分为顶点数组、颜色数组、索引数组；

2）建立顶点缓存对象、图元类型、缓存偏移量；

3）绑定缓存；

备注：此处详细看作业代码部分。

L6V5：OPENGL 1：初始化着色器

1.步骤：

1）Create shader(Vertex and Fragment);

2）Compile shader;

3）Attach shader to program;

4）Link program;

5）Use program。