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  2. OpenGL学习

OpenGL学习

由 瘦欲@ 提交于 2020-03-27 09:06:06

 

1. 常识

 

 

static GLint vertices[] = { 25, 25,

        100, 325,

        175, 25,

        175, 325,

        250, 25,

        325, 325 };//这些坐标，画的时候都是相对于屏幕右下角
 
PS:如果修改了窗口的内容，就需要调用glutPostRedisplay();

 

 

 PS:窗口在创建的时候就发生了窗口大小的改变，所以要调用glutReshapeFunc, 可以看到每次窗口变化都调用了其中的代码

 

2. OpenGL简介

PS:接口包含函数700多个

PS:OpenGL也没有提供包含三维物体的高级函数，只能通过使用为数不多基本图元（点、直线、多边形）来创建

PS:OpenGL的工具库（GLU）提供了许多建模的功能，例如二次曲面以及Nurbs曲线和曲面

1.1 OpenGL对场景中图形渲染的步骤

1.创建几何图元，创建图形，建立数学描述

2.在三维空间中排列物体，并选择观察符合场景的有利视角

3.计算所有物体的颜色（可以由 程序决定、光照和物理纹理贴图     ， 或者是三者的结合）

4.把物体的数学描述和物体的相关颜色信息转换成屏幕上的像素

PS:OpenGL也是C/s的模式

2.1              几个简单的概念

PS:渲染，是计算机根据模型创建图形的过程

   模型，是根据几何图元创建的，也叫物体

   几何图元，包括点、直线和多边形，他们是通过顶点指定的

像素-》位平面-》帧缓冲区

PS:最终完成的的图像是由屏幕上绘制的像素组成。像素：是显示硬件可以在屏幕上显示的最小元素；在内存中，和像素有关的信息（例如像素的颜色）组织成位平面

PS：位平面是一个内存区域，保存着屏幕上每个像素的1个位的信息，（比如它可以指定特定像素的颜色的红色成分信息）。位平面又可以组织成侦缓冲区的形式。

PS:帧缓冲区，保存着所有像素的颜色和强度所需要的全部信息

1.3 OpenGL是一个状态机

PS:他可以用状态控制

 

1.4显示列表

PS:他是一种模式，  不管图元还是像素都可以放在显示列表中，供以后操作。

   也可以立即对数据处理，叫做立即模式。

1.5 求值器 ：提供了一个方法，根据控制点计算表面的顶点。

2.2              一些API的简单介绍

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);//把屏幕清楚成什么颜色，R,G,B,模糊， 设置成1就是

0.0是全黑色，

1.0是向白色过度

 

2.3     

3. 状态管理和绘制几何物体

3.1              绘图工具箱

PS:OpenGL允许程序员任意设置坐标系统、观察位置和方向。   所以弄成清楚缓冲区，不能指定清除某些地方。

 

PS: glClearColor(0.0, 1.0, 0.0, 0.0);//把背景改成绿色,清清除  颜色缓冲区

   glClaer(GL_COLOR_BUFFER_BIT);清除颜色缓冲区，还有 深度缓冲区、累积缓冲区、模板缓冲区

颜色选择

1.一般会先考虑颜色方案，再考虑绘制物体的颜色

glFlush()强制命令去执行；

2.1.4 坐标系统工具箱

glViewport();用于调整绘图的函数矩形

PS:当窗口移动或者发生窗口大小改变的时候。

 

 

3.2     

3.3     

3.4              显示点、直线和多边形

                                    PS:在GLBegin()和GLend()之间，只能放点的信息，不能放其他信息

点和直线的细节

PS:默认的情况下，点是一个像素

PS: glPointSize(size)设置点的大小

   glLineWidth(size)设置直线的宽度

PS:………………………..默认是1.0，如果启用锯齿的功能，可以为浮点数

PS:glLineStipple(1,0xddd);点划线

多边形的细节

PS:正常情况下，多边形正反面 会被渲染成相同；

glPolygonMode(x,x);指定绘制模式

PS:可以根据glFrontFace()指定正反面；

点画多边形

PS:glPloygonStipple()

 

 

多边形的边界

有时候为了绘制非凸的多边形，得使用glPloygonMode(),但是同时需要告诉谁是终点glEdgeFlag(true);

3.5              法线向量

物体的法线向量定义了他在空间中的方向；定义了他相对于光源的方向

PS:

  如果模型只涉及旋转和移动、发现能够保持规范化；但是如果进行了不规则变化（缩放，剪切），那就需要手动进行规范化glNomalize()

2.6顶点数据--为了解决大量的调用函数

PS:使用顶点数组 渲染 图形的过程

  1. 激活数组（最多8个）

gLEnableClientState(GL_Vertex_Array);后面的枚举值不确定，还有很多的其他的种类。

------------------------------------------

 

  1. 把数据放入数组
  2. glVertexPointer(size,type,stride,*poninter);
  3. 用这些数据绘制几何图形，三种方式能完成该功能
  4. ------------------------------------------------------------------

3.1访问单个数组元素

glArrayElement(3);

3.2 创建一个单独数组元素列表

     glDrawElements(GL_POLYGON, 4, GL_UNSIGNED_INT, indices);

3.3线性的处理数组元素

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);

混合顶点数组可以吧不同类型的数据（颜色、法线、坐标）放在数组中

2.7 缓冲区对象 –这是类似于OpenGL的一个东西

2.8 创建多边形模型的一些提示

PS:如果启用了光照，就必须指定法线的向量

 

3 视图

PS: 视图变换：确定  场景的位置；

模型变换：场景中模型的位置

投影变换：确定视景体的形状。

视口：决定最终的位置

PS:计算机图形的要点就是 创建三维物体的二维图像

一个物体的三维坐标变成屏幕上的像素经过:

1.变换（矩阵相乘）  移动、旋转、缩放、平移、反射、投影等等。

2.剪裁掉屏幕外面的物体

3.经过了变换坐标和屏幕像素建立对应联系，这个过程叫做视口（viewport）

PS:视口变换：把三维坐标转换为屏幕坐标

PS:顶点的变换步骤：

物体坐标-》模型矩阵------视觉坐标-----》投影矩阵-----剪裁坐标------》透视出发----规范化坐标系----》视口变换---窗口坐标---》

PS:投影变换分为2种：1.透视投影（类似于生活中，火车轨道在远处）glFrustum 2.正投影（直接投影）；glOrtho使用的是正投影

变换和模型变换是相对而言的，两者可相互转换；从一个方向移动照相机和从相反方向移动物体是一样的。

PS:注意事项：

  1. 在调用变换函数时，需要确定自己要修改的是 模型视图矩阵还是 投影矩阵；通常在变换之前需要glLoadIndentity()；修改矩阵为4*4的单位矩阵
  2. 可以使用    显示列表来存储经常使用的矩阵
  3. 执行模型和视图变换之前必须GL_MODELVIEW进行转换（在执行的时候顺序是很重要的）

3.1    执行NMLv变换，变换是逆序执行的，先v*L,L*M…….

3.2    两种坐标系统，全局和局部

 

PS:一个按照逆时针方向旋转的物体模型变换==按顺时针方向旋转的照相机的视图变换

模型变换：主要有移动Translate,旋转rotate,伸缩scale

 

PS:通常先模型变换再视图变换；视图变换也是有 移动和选择构成的；

Gllookat封装就是  Translate和Rotate

默认相机在原点，与Z轴相反，y为正方向的朝上方向

PS:经过模型矩阵和视图矩阵 变换之后，会自动剪裁到相应的面，其他相应面也能剪裁（需要自己指定）

GLPushMatrix 、GLPopMatrix

比方：
glLoadIdentity();
glTranslatef(1,0,0);//向右移动(1,0,0)
glPushMatrix();//保存当前位置
glTranslatef(0,1,0);//如今是(1,1,0)了
glPopMatrix();//这样，如今又回到(1,0,0)了

PS:太阳系的那个例子，他执行了相应的变换，重新绘图已经弹出，正好重新绘制

4 颜色

4.1   计算机颜色

PS: 硬件装置使屏幕上的每个像素发射不同的红、绿、蓝；每一个像素的颜色信息可以按照RGBA模式或颜色索引模式存取；

在颜色索引模式下，每个像素存储一个表示颜色序号的数值；用于存储所有像素颜色的内存成为颜色缓冲区；

PS:在没用光照的情况下，颜色是不可能变的； 用了光照，颜色也有可能变了；

  单调着色，和平滑着色 会对像素产生不同的影响；

 

4.2      颜色的选择

PS:默认情况下，建议使用RGBA,颜色索引是用在一些特殊的技巧

 

PS：多窗口，可以为每一个窗口赋予不同的颜色和值

RGB模式

glColor()

颜色索引模式

glIndex();  

glClearIndex(); 清除当前颜色

 

4.3      指定着色模式

glShadeModel()  //Falt还是SMOOTH

 

 

5 光照---1.隐藏表面消除2.如何控制场景中的光照

PS:OpenGL把光照模型分为： 环境光、散射光、镜面光、发射光

 

PS:  OpenGL 的光照成分是LR,LG,LB;材料是MR,RG,MB 进入人眼的光就是   两个向量单个相乘

     两个入射光叠加在一起，光就是进入眼睛就是向量相加

PS:为了正确计算灯光必须保证  表面发现的规范化 （单位矩阵），使用GL_RESCALE_NORMAL函数

PS:一个光有很多参数

GL_AMBIENT,GL_DIFFUSE,GL_SPECULAR 是与颜色相关的，要想做到逼真，必须把后两者定义成一模一样

灯光的位置和衰减

PS:光分为平行光和位置光源，位置光源会随着位置变动而衰减

控制光源的位置和方向：通过修改模型矩阵或者来修改

  1. 光源保持静止
  2. 光动物体不动
  3. 物体动光也动

选择光照模型

4种

全局光、局部远处、双面、镜面辅助·

定义材料的属性

 

第6章 本章主要讲6种技巧---主要使效果更好

PS:混合、抗锯齿、雾、点参数、多边形偏移

第七章 显示列表

PS:显示列表就是一组存储在一起的OpenGL函数，方便以后执行；之前学习的都是立即模式

glNewList(listName, GL_COMPILE);

    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);  /*  current color red  */

    glBegin(GL_TRIANGLES);

    glVertex2f(0.0, 0.0);

    glVertex2f(1.0, 0.0);

    glVertex2f(0.0, 1.0);

    glEnd();

glEndList();

 

第8张 位图 和 图像

第九章  纹理贴图

第10章 侦缓冲区

PS:存储所有像素的存储空间称为侦缓冲区，  每个像素存了1位信息的缓冲区又称为位平面

PS:各种缓冲区的操作                                                                                                                                 

 

 

11 分格化 和 二次方程表面

PS:分格化就是对凹多边形分割成凸多边形，就是一组函数

PS:二次方程表面慢慢被废弃掉了

 

 

PS: OpenGL只支持一些函数简单的，复杂的无法创建；GLU提供的了一些方法

 

 

 

12 重点学习 求值器和NURBS

PS:书中说了会返回物体的顶点数据；

 

PS:非常实用的曲线和曲面都是通过控制点（几个参数）来模拟

PS:求值器提供了一种方式，只用少数的控制顶点来指定曲线或表面（包括各种曲面）

  1.  一维求值器

 

 

12.3 GLU 的NURBS例子

13  选择 和 反馈

PS:选择是OpenGL的一种操作模式；反馈是另一种模式
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颜色模式
计算机图形学
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