OpenGL（四）之颜色篇

时间：2024-01-29 14:29:29

本次学习的是颜色的选择。终于要走出黑白的世界了~~


OpenGL支持两种颜色模式：一种是RGBA，一种是颜色索引模式。
无论哪种颜色模式，计算机都必须为每一个像素保存一些数据。不同的是，RGBA模式中，数据直接就代表了颜色；而颜色索引模式中，数据代表的是一个索引，要得到真正的颜色，还必须去查索引表。

1. RGBA颜色
RGBA模式中，每一个像素会保存以下数据：R值（红色分量）、G值（绿色分量）、B值（蓝色分量）和A值（alpha分量）。其中红、绿、蓝三种颜色相组合，就可以得到我们所需要的各种颜色，而alpha不直接影响颜色，它将留待以后介绍。
在RGBA模式下选择颜色是十分简单的事情，只需要一个函数就可以搞定。
glColor*系列函数可以用于设置颜色，其中三个参数的版本可以指定R、G、B的值，而A值采用默认；四个参数的版本可以分别指定R、G、B、A的值。例如：
void glColor3f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue);
void glColor4f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue, GLfloat alpha);
（还记得吗？3f表示有三个浮点参数~请看第二课中关于glVertex*函数的叙述。）
将浮点数作为参数，其中0.0表示不使用该种颜色，而1.0表示将该种颜色用到最多。例如：
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);    表示不使用绿、蓝色，而将红色使用最多，于是得到最纯净的红色。
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);    表示使用绿、蓝色到最多，而不使用红色。混合的效果就是浅蓝色。
glColor3f(0.5f, 0.5f, 0.5f);    表示各种颜色使用一半，效果为灰色。
注意：浮点数可以精确到小数点后若干位，这并不表示计算机就可以显示如此多种颜色。实际上，计算机可以显示的颜色种数将由硬件决定。如果OpenGL找不到精确的颜色，会进行类似“四舍五入”的处理。

大家可以通过改变下面代码中glColor3f的参数值，绘制不同颜色的矩形。

1 void myDisplay(void)
2 {
3      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
4      glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
5      glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f);
6      glFlush();
7 }


效果：


注意：glColor系列函数，在参数类型不同时，表示“最大”颜色的值也不同。
采用f和d做后缀的函数，以1.0表示最大的使用。
采用b做后缀的函数，以127表示最大的使用。
采用ub做后缀的函数，以255表示最大的使用。
采用s做后缀的函数，以32767表示最大的使用。
采用us做后缀的函数，以65535表示最大的使用。
这些规则看似麻烦，但熟悉后实际使用中不会有什么障碍。

2、索引颜色
在索引颜色模式中，OpenGL需要一个颜色表。这个表就相当于画家的调色板：虽然可以调出很多种颜色，但同时存在于调色板上的颜色种数将不会超过调色板的格数。试将颜色表的每一项想象成调色板上的一个格子：它保存了一种颜色。
在使用索引颜色模式画图时，我说“我把第i种颜色设置为某某”，其实就相当于将调色板的第i格调为某某颜色。“我需要第k种颜色来画图”，那么就用画笔去蘸一下第k格调色板。
颜色表的大小是很有限的，一般在256~4096之间，且总是2的整数次幂。在使用索引颜色方式进行绘图时，总是先设置颜色表，然后选择颜色。

2.1、选择颜色
使用glIndex*系列函数可以在颜色表中选择颜色。其中最常用的可能是glIndexi，它的参数是一个整形。
void glIndexi(GLint c);
是的，这的确很简单。

2.2、设置颜色表
OpenGL 并直接没有提供设置颜色表的方法，因此设置颜色表需要使用操作系统的支持。我们所用的Windows和其他大多数图形操作系统都具有这个功能，但所使用的 函数却不相同。正如我没有讲述如何自己写代码在Windows下建立一个窗口，这里我也不会讲述如何在Windows下设置颜色表。
GLUT工具 包提供了设置颜色表的函数glutSetColor，但我测试始终有问题。现在为了让大家体验一下索引颜色，我向大家介绍另一个OpenGL工具包： aux。这个工具包是VisualStudio自带的，不必另外安装，但它已经过时，这里仅仅是体验一下，大家不必深入。

 1 #include <windows.h>
 2 #include <GL/glut.h>　　　　
 3 #include <GL/glaux.h>
 4 
 5 #pragma comment (lib, "opengl32.lib")
 6 #pragma comment (lib, "glaux.lib")
 7 
 8 #include <math.h>
 9 const GLdouble Pi = 3.1415926536;
10 void myDisplay(void)
11 {
12      int i;
13      for(i=0; i<8; ++i)
14          auxSetOneColor(i, (float)(i&0x04), (float)(i&0x02), (float)(i&0x01));
15      glShadeModel(GL_FLAT);
16      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
17      glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
18      glVertex2f(0.0f, 0.0f);
19      for(i=0; i<=8; ++i)
20      {
21          glIndexi(i);
22          glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
23      }
24      glEnd();
25      glFlush();
26 }
27 
28 int main(void)
29 {
30      auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_INDEX);
31      auxInitPosition(0, 0, 400, 400);
32      auxInitWindow(L"");
33      myDisplay();
34      Sleep(10 * 1000);
35      return 0;
36 }

 

效果：

其它部分大家都可以不管，只看myDisplay函数就可以了。首先，使用auxSetOneColor设置颜色表中的一格。循环八次就可以设置八格。
glShadeModel等下再讲，这里不提。
然后在循环中用glVertex设置顶点，同时用glIndexi改变顶点代表的颜色。
最终得到的效果是八个相同形状、不同颜色的三角形。

索 引颜色虽然讲得多了点。索引颜色的主要优势是占用空间小（每个像素不必单独保存自己的颜色，只用很少的二进制位就可以代表其颜色在颜色表中的位置），花费 系统资源少，图形运算速度快，但它编程稍稍显得不是那么方便，并且画面效果也会比RGB颜色差一些。“星际争霸”可能代表了256色的颜色表的画面效果， 虽然它在一台很烂的PC上也可以运行很流畅，但以目前的眼光来看，其画面效果就显得不足了。
目前的PC机性能已经足够在各种场合下使用RGB颜色，因此PC程序开发中，使用索引颜色已经不是主流。当然，一些小型设备例如GBA、手机等，索引颜色还是有它的用武之地。


3、指定清除屏幕用的颜色
我们写：glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);意思是把屏幕上的颜色清空。
但实际上什么才叫“空”呢？在宇宙中，黑色代表了“空”；在一张白纸上，白色代表了“空”；在信封上，信封的颜色才是“空”。
OpenGL用下面的函数来定义清楚屏幕后屏幕所拥有的颜色。
在RGB模式下，使用glClearColor来指定“空”的颜色，它需要四个参数，其参数的意义跟glColor4f相似。
在索引颜色模式下，使用glClearIndex来指定“空”的颜色所在的索引，它需要一个参数，其意义跟glIndexi相似。

1 void myDisplay(void)
2 {
3      glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
4      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
5      glFlush();
6 }

效果：


呵，这个还真简单~


4、指定着色模型
OpenGL允许为同一多边形的不同顶点指定不同的颜色。例如：

 1 #include <math.h>
 2 const GLdouble Pi = 3.1415926536;
 3 void myDisplay(void)
 4 {
 5      int i;
 6      // glShadeModel(GL_FLAT);
 7      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 8      glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
 9      glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
10      glVertex2f(0.0f, 0.0f);
11      for(i=0; i<=8; ++i)
12      {
13          glColor3f(i&0x04, i&0x02, i&0x01);
14          glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
15      }
16      glEnd();
17      glFlush();
18 }

效果：


在 默认情况下，OpenGL会计算两点顶点之间的其它点，并为它们填上“合适”的颜色，使相邻的点的颜色值都比较接近。如果使用的是RGB模式，看起来就具 有渐变的效果。如果是使用颜色索引模式，则其相邻点的索引值是接近的，如果将颜色表中接近的项设置成接近的颜色，则看起来也是渐变的效果。但如果颜色表中 接近的项颜色却差距很大，则看起来可能是很奇怪的效果。
使用glShadeModel函数可以关闭这种计算，如果顶点的颜色不同，则将顶点之间的其它点全部设置为与某一个点相同。（直线以后指定的点的颜色为准，而多边形将以任意顶点的颜色为准，由实现决定。）为了避免这个不确定性，尽量在多边形中使用同一种颜色。
glShadeModel的使用方法：
glShadeModel(GL_SMOOTH);    // 平滑方式，这也是默认方式
glShadeModel(GL_FLAT);      // 单色方式

 

对于上面的代码运用带色模式效果如下：

 


小结：
本课学习了如何设置颜色。其中RGB颜色方式是目前PC机上的常用方式。
可以设置glClear清除后屏幕所剩的颜色。
可以设置颜色填充方式：平滑方式或单色方式。

=====================    第四课 完    =====================
=====================TO BE CONTINUED=====================

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