OpenGL基础图形编程 - 位图和图像

时间:2022-09-10 17:24:28
11.1、位图

   11.1.1 位图Bitmap与字符Font
  位图是以元素值为0或1的矩阵形式存储的,通常用于对窗口中相应区域的绘图屏蔽。比如说,当前颜色设置为红色,则在矩阵元素值为1的地方象素用红色来取代,反之,在为0的地方,对应的象素不受影响。位图普遍用于字符显示,请看下面例子:

   例11-1 位图字符例程font.c

   #include "glos.h"
   #include <GL/gl.h>
  #include <GL/glu.h>
  #include <GL/glaux.h>

  void myinit(void);
  void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h);
  void CALLBACK display(void);

  GLubyte rasters[12] = {
    0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xfc,
    0xfc, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xff, 0xff};

  void myinit(void)
  {
    glPixelStorei (GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
    glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  }

  void CALLBACK display(void)
  {
    glColor3f (1.0, 0.0, 1.0);
    glRasterPos2i (100, 200);
    glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 20.0, 20.0, rasters);
    glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, rasters);

    glColor3f (1.0, 1.0, 0.0);
    glRasterPos2i (150, 200);
    glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, rasters);

    glFlush();
  }

  void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h)
  {
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho (0, w, 0, h, -1.0, 1.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  }

  void main(void)
  {
    auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA);
    auxInitPosition (0, 0, 500, 500);
    auxInitWindow ("Bitmap");
    myinit();
    auxReshapeFunc (myReshape);
    auxMainLoop(display);
  }


  以上程序运行结果是显示三个相同的字符F。OpenGL函数库只提供了最底层操作,即用glRasterPos*()和glBitmap()在屏幕上定位和画一个位图,图11-1显示了F的位图和相应的位图数据。

OpenGL基础图形编程 - 位图和图像
图11-1 字符F位图显示

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图11-2 字符F位图及其相应数据

  在图中,字符大小为12*8的方阵,每一行数据用8位16进制表示。 注意:位图数据总是按块存储,每块的位数总是8的倍数,但实际位图的宽并不一定使8的倍数。组成位图的位从位图的左下角开始画:首先画最底下的一行,然后是这行的上一行,依此类推。这个程序中的几个重要函数的解释将在下面几个小节,其中函数glPixelstorei()描述了位图数据在计算机内存中存储的方式。

   11.1.2 当前光栅位置
  当前光栅位置函数就是:

   void glRasterPos{234}{SIFD}[V](TYPE x,TYPE y,TYPE z,TYPE w);

  设置当前所画位图或图像的原点。其中参数x、y、z、w给出了光栅位置坐标。在变换到屏幕坐标时(即用模型变换和透视变换),光栅位置坐标与glVertex*()提供的坐标同样对待。也就是说,变换后要么确定一个有效点,要么认为位于视口以外的点的当前光栅位置无效。
  在上一例中,颜色设置的位置与当前光栅位置函数调用的位置有关,glColor*()必须放 在glRasterPos*()前,则紧跟其后的位图就都继承当前的颜色,例前两个紫色的F;若要改变当前位图颜色,则需重新调用glColor*()和glRasterPos*(),如第三个黄色字符F的显示。

   11.1.3 位图显示
  当设置了光栅位置后,就可以调用glBitmap()函数来显示位图数据了。这个函数形式为:

   void glBitmap( GLsizei width,GLsizei height,GLfloat xbo,GLfloat ybo,
          GLfloat xbi,GLfloat ybi,const GLubyte *bitmap);


  显示由bitmap指定的位图,bitmap是一个指向位图的指针。位图的原点放在最近定义的当前光栅位置上。若当前光栅位置是无效的,则不显示此位图或其一部分,而且当前光栅位置仍然无效。参数width和height一象素为单位说明位图的宽行高。宽度不一定是8的倍数。参数xbo和ybo定义位图的原点(正值时,原点向上移动;负值时,原点向下移动)。参数xbi和ybi之处在位图光栅化后光栅位置的增量。在上一例中:

   glColor3f (1.0, 0.0, 1.0);
  glRasterPos2i (100, 200);
  glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 20.0, 20.0, rasters);
  glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, rasters);


  第一个字符F与第二个字符F的间距是由glBitmap()的两个增量参数决定的,即第二个字符F在第一个字符F的基础上分别向X正轴和Y负轴移动20个象素单位。

11.2 图像
  一般来说,OpenGL图像( image)操作包括象素读写、象素拷贝和图像缩放,下面分别来介绍。

   11.2.1 象素读写
  OpenGL提供了最基本的象素读和写函数,它们分别是:

  读取象素数据:

   void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLsizesi width,GLsizei height,
           GLenum format,GLenum type,GLvoid *pixel);


  函数参数(x, y)定义图像区域左下角点的坐标,width和height分别是图像的高度和宽度,*pixel是一个指针,指向存储图像数据的数组。参数format指出所读象素数据元素的格式(索引值或R、G、B、A值,如表11-1所示),而参数type指出每个元素的数据类型(见表11-2)。
  写入象素数据:

   void glDrawPixels(GLsizesi width,GLsizei height,GLenum format,
           GLenum type,GLvoid *pixel);


  函数参数format和type与glReadPixels()有相同的意义,pixel指向的数组包含所要画的象素数据。注意,调用这个函数前必须先设置当前光栅位置,若当前光栅位置无效,则给出该函数时不画任何图形,并且当前光栅位置仍然保持无效。

名称 象素数据类型
GL_INDEX 单个颜色索引
GL_RGB 先是红色分量,再是绿色分量,然后是蓝色分量
GL_RED 单个红色分量
GL_GREEN 单个绿色分量
GL_BLUE 单个蓝色分量
GL_ALPHA 单个Alpha值
GL_LUMINANCE_ALPHA 先是亮度分量,然后是Alpha值
GL_STENCIL_INDEX 单个的模板索引
GL_DEPTH_COMPONENT 单个深度分量
表11-1 函数glReadPixels()及glDrawPixels()的象素格式

名称 数据类型
GL_UNSIGNED_BYTE 无符号的8位整数
GL_BYTE 8位整数
GL_BITMAP 无符号的8位整数数组中的单个数位
GL_UNSIGNED_SHORT 无符号的16位整数
GL_SHORT 16位整数
GL_UNSIGNED_INT 无符号的32位整数
GL_INT 32位整数
GL_FLOAT 单精度浮点数
表11-2 函数glReadPixels()及glDrawPixels()的象素数据类型

  图像的每个元素按表11-2给出的数据类型存储。若元素表示连续的值,如红、绿、蓝或亮度分量,每个值都按比例放缩使之适合于可用的位数。例如,红色分量是0.0到1.0之 间的浮点值。若它需要放到无符号单字节整数中,也仅有8位精度保存下来,其他无符号整数类型同理。对于有符号的数据类型还要少一位,例如颜色索引存到有符号的8位整数中,它的第一位被0xfe屏蔽掉了(即这个掩码包含7个1)。若类型是GL_FLOAT,索引值简单地转化成单精度浮点值,例如索引17转化成17.0,同理。

   11.2.2 象素拷贝
  象素拷贝函数是:

   void glCopyPixels(GLint x,GLint y,GLsizesi width,GLsizei height, GLenum type);

  这个函数使用起来有点类似于先调用glReadPixels()函数后再调用glDrawPixels()一样,但它不需要将数据写到内存中去,因它只将数据写到framebuffer里。函数功能就是拷贝framebuffer中左下角点在(x, y)尺寸为width、height的矩形区域象素数据。数据拷贝到一个新的位置,其左下角点在当前光栅的位置,参数type可以是GL_COLOR、GL_STENCIL、GL_DEPTH。在拷贝过程中,参数type要按如下方式转换成format:
  1)若type为GL_DEPTH或GL_STENCIL,那么format应分别是GL_DEPTH_COMPONENT或GL_STENCIL_INDEX;
  2)若type为GL_COLOR,format则用GL_RGB或GL_COLOR_INDEX,这要依赖于图形系统是处于RGBA方式还是处于颜色表方式。

   11.2.3 图像缩放
  一般情况下,图像的一个象素写到屏幕上时也是一个象素,但是有时也需要将图像放大或缩小,OpenGL提供了这个函数:

   void glPixelZoom(GLfloat zoomx,GLfloat zoomy);

  设置象素写操作沿X和Y方向的放大或缩小因子。缺省情况下,zoomx、zoomy都是1.0。如果它们都是2.0,则每个图像象素被画到4个屏幕象素上面。 注意:小数形式的缩放因子和负数因子都是可以的。

   11.2.4 图像例程
  下面举出一个图像应用的例子:

   例11-2 图像应用例程image.c

   #include "glos.h"
  #include <GL/gl.h>
  #include <GL/glu.h>
  #include <GL/glaux.h>

  void myinit(void);
  void triangle(void);
  void SourceImage(void);
  void CALLBACK display(void);
  void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h);

  void myinit (void)
  {
    glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  }

  void triangle(void)
  {
    glBegin (GL_TRIANGLES);
      glColor3f (0.0, 1.0, 0.0);
       glVertex2f (2.0, 3.0);
      glColor3f(0.0,0.0,1.0);
       glVertex2f (12.0, 3.0);
      glColor3f(1.0,0.0,0.0);
       glVertex2f (7.0, 12.0);
      glEnd ();
  }

  void SourceImage(void)
  {
    glPushMatrix();
      glLoadIdentity();
      glTranslatef(4.0,8.0,0.0);
      glScalef(0.5,0.5,0.5);
      triangle ();
    glPopMatrix();
  }

  void CALLBACK display(void)
  {
    int i;


     /* 绘制原始图像 */
     SourceImage();

     /* 拷贝图像 */
     for(i=0;i<5;i++)
    {
      glRasterPos2i( 1+i*2,i);
      glCopyPixels(160,310,170,160,GL_COLOR);
    }

    glFlush ();
  }

  void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h)
  {
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    if (w <= h)
      gluOrtho2D (0.0, 15.0, 0.0, 15.0 * (GLfloat) h/(GLfloat) w);
    else
      gluOrtho2D (0.0, 15.0 * (GLfloat) w/(GLfloat) h, 0.0, 15.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  }

  void main(void)
  {
    auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA);
    auxInitPosition (0, 0, 500, 500);
    auxInitWindow ("Pixel Processing");
    myinit();
    auxReshapeFunc (myReshape);
    auxMainLoop(display);
  }


  以上程序运行的结果是在屏幕正上方显示一个最初的五彩三角形,然后在下半部显示一串拷贝的三角形。当然,读者自己可以再加上图像放大缩小等,试试看,会发生怎样的情形?

OpenGL基础图形编程 - 位图和图像
图11-3 图象拷贝