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視口(Viewport)即渲染窗口大小,每當窗口大小發生改變都要使用glViewport()進行設定.視口變換在投影變換之後進行

視口設定	簡介
void glViewport( GLint x, GLint y, 視口的左下角坐標 GLsizei width, 視口的寬度 GLsizei height); 視口的高度	視口的左下角坐標設為0,0 視口的寬高設為窗口大寬高

重設窗口大小,在WM_SIZE(窗口大小發生改變)消息下調用

1. glViewport(0,0,width,height);將視口重置為新的尺寸
2. glViewport(0,0,OpenGL_Width,OpenGL_Height);
3. glMatrixMode(GL_PROJECTION); 設定投影矩陣
4. glLoadIdentity();載入單位矩陣
5. gluPerspective(0f, Width/Height,1.0f,1000.0f);
6. glMatrixMode(GL_MODELVIEW);設定模型視圖矩陣
7. glLoadIdentity();載入單位矩陣

 

OpenGL的變換運算均使用4×4矩陣進行.OpenGL使用堆棧保存矩陣.各種變換運算均針對棧頂進行操作.

矩陣	簡介
void glMatrixMode (GLenum mode);	設定當前矩陣堆棧
GL_MODELVIEW	模型視圖矩陣
GL_PROJECTION	投影矩陣
GL_COLOR	顏色矩陣
GL_TEXTURE	紋理矩陣

示例

1. glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 設定當前矩陣為模型視圖矩陣
2. glLoadIdentity();載入單位矩陣,並且朝向負Z軸
3. 進行其它變換

矩陣堆棧	簡介
void glPushMatrix(void);	複製當前矩陣(棧頂)並壓棧.
void glPopMatrix(void);	當前矩陣堆棧出棧並丟棄.

將當前坐標系統切換為新坐標系統,渲染完成後恢復原始坐標系統.示例:

1. glMatrixMode(GL_MODELVIEW);設定模型視圖矩陣
2. glPushMatrix();複製當前矩陣並壓棧.
3. glLoadIdentity();載入單位矩陣
4. glTranslatef(x,y,x);移動坐標系
5. glPopMatrix();出棧,恢復源始坐標系統

不同矩陣堆棧有不同的深度,可通過glGetIntegerv()獲取

參數	深度	簡介
GL_MAX_MODELVIEW_STACK_DEPTH	32	模型視圖矩陣堆棧的深度
GL_MAX_PROJECTION_STACK_DEPTH	10	投影矩陣堆棧的深度
GL_MAX_TEXTURE_STACK_DEPTH	10	紋理矩陣堆棧的深度
GL_MAX_ATTRIB_STACK_DEPTH	16	屬性矩陣堆棧的深度

獲取模型視圖矩陣深度示例:

1. GLint params[1];
2. glGetIntegerv(GL_MAX_MODELVIEW_STACK_DEPTH,params);

旋轉glRotatef()使模形圍繞軸向量進行旋轉.先設定旋轉矩陣後繪畫模型.

旋轉	簡介
void glRotatef ( GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);	單精度版本 angle:旋轉角度 逆時針旋轉:角度為正 順時針旋轉:角度為負 xyz:旋轉軸向量
void glRotated ( GLdouble angle, GLdouble x, GLdouble y, GLdouble z);	雙精度版本

函式示例分別對XYZ進行旋轉:

1. 設定模型視圖矩陣glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
2. 載入單位矩陣glLoadIdentity();
3. 繞X軸旋轉glRotatef(angleX,1,0,0);
4. 繞Y軸旋轉glRotatef(angleY,0,1,0);
5. 繞Z軸旋轉glRotatef(angleZ,0,0,1);
6. 繪畫立方體Draw();

旋轉示例	簡介
glRotatef(45.0f,1.0f,0.0f,0.0f);	繞X軸以逆時針方向旋轉45度
glRotatef(-90.0f,0.0f,1.0f,0.0f);	繞Y軸以順時針方向旋轉45度
glRotatef(135.0f,0.0f,0.0f,1.0f);	繞Z軸以逆時針方向旋轉135度

旋轉演示程式如上圖:下載

1. 按UP/DOWN鍵繞X軸旋轉
2. 按LEFT/RIGHT鍵繞Y軸旋轉
3. 按Z+LEFT/Z+RIGHT鍵繞Z軸旋轉
4. 按F1鍵打開幫助
5. 按ESC鍵模型旋轉角度重置

縮放glScalef()可在XYZ三軸指定不同縮放系數,放大或縮小模型或坐標系統的大小.

放大: 縮放系數大於(>1),若設為2放大一倍

縮小: 縮放系數為(1.0~0.0),若設為0.5側縮小一倍

函式示例:

1. 設定模型視圖矩陣glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
2. 載入單位矩陣glLoadIdentity();
3. 縮放glScalef(x,y,z);參數xyz為縮放系數，若縮放系數为1侧不缩放.縮放操作就是乘以縮放系數.
4. 繪畫立方體Draw();

縮放	簡介
void glScalef( GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);	單精度版本 對模型放大一倍: 1.    縮放glScalef(2,2,2) 2.    後再繪畫Draw()
void glScaled( GLdouble x, GLdouble y, GLdouble z);	雙精度版本

縮放演示程式如上圖:下載

1. 按UP/DOWN鍵對XYZ三軸進行模型縮放
2. 按LEFT/RIGHT鍵繞Y軸旋轉
3. 按F1鍵打開幫助
4. 按ESC鍵模型縮放重置

平移Translate可將模型在3D世界中移動,先設定平移矩陣後繪畫模型:

函式示例:

1. 設定模型視圖矩陣glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
2. 載入單位矩陣glLoadIdentity();
3. 移動3D坐標glTranslatef(x,y,z);參數xyz為3D世界坐標的偏移量
4. 繪畫立方體Draw();

平移	簡介
void glTranslatef( GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);	單精度版本 如在3D世界(6,6,6)繪畫模型: 1.     先平移glTranslatef(6,6,6) 2.     後在繪畫Draw()
void glTranslated( GLdouble x, GLdouble y, GLdouble z);	雙精度版本

平移演示程式如上圖:下載

1. 按LEFT/RIGHT鍵模型在X軸中移動
2. 按UP/DOWN鍵模型在Z軸中移動
3. 按F1鍵打開幫助
4. 按ESC鍵模型歸位

投影變換是指設定視口面積和剪切平面,它在模型變換與視圖變換之後執行,用於確定那些多邊型模型位於視口之內. OpenGL支持兩類投影

投影變換(PROJECTION transformation)	簡介
透視投影 glFrustum() gluPerspective()	用於3D世界的顯示與真實世界一樣, 多邊型模型呈現近大遠小
正交投影 glOrtho() gluOrtho2D()	不考濾與攝影機的距離,顯示多邊型模型真實的大小,常用於CAD軟件和2D遊戲,文本顯示

 

透視投影	簡介
void gluPerspective ( GLdouble fovy, GLdouble aspect, GLdouble zNear, GLdouble zFar);	直接指定視角和屏幕寬高比從而計算觀察截體.
Fovy	可視角度一般設為45度至90度
Aspect	屏幕的寬高比(Width/Height)
zNear	近端剪切面距離
zFar	遠端剪切面距離

 

透視投影	簡介
void glFrustum ( GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble zNear, GLdouble zFar);	觀察截體的計算由近端剪切面與遠端剪切面確定
Left right bottom top	近端剪切面的範圍
zNear	近端剪切面距離
zFar	遠端剪切面距離

 

正交投影	簡介
Void glOrtho ( GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble zNear, GLdouble zFar);	相同的模型不管與攝影機距離的遠近,其呈現的相同大小
left right bottom top	剪切面的範圍
zNear	近端剪切面距離
zFar	遠端剪切面距離

 

正交投影	簡介
void gluOrtho2D ( GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top);	相當於glOrtho(left,right,bottom,top,-1,1);
left right bottom top	剪切面的範圍

投影示例

1. 選擇投影矩陣堆棧glMatrixMode(GL_PROJECTION);
2. 載入單位矩陣glLoadIdentity()
3. 設定透視投影或正交投影

投影函式

void Set_Projection_OpenGL(bool Is3D)

{

::glViewport(0,0,OpenGL_Width,OpenGL_Height); // 重置視區尺寸

::glMatrixMode(GL_PROJECTION); // 設定投影矩陣

::glLoadIdentity();// 載入單位矩陣

if(Is3D == true) // 3D投影計算窗口尺寸比例

gluPerspective(54.0f,(GLfloat)OpenGL_Width/(GLfloat)OpenGL_Height,1.0f,1000.0f);

else  // 設為2D投影

gluOrtho2D(0, OpenGL_Width, 0, OpenGL_Height);

::glMatrixMode(GL_MODELVIEW);  // 設定模型視圖矩陣

::glLoadIdentity();// 載入單位矩陣

}

投影演示程式如上圖:下載

1. 按P鍵在正交投影與透視投影之間切換
2. 按S鍵切換抗鋸齒功能
3. 按1鍵切換為黃色
4. 按2鍵切換為綠色
5. 按3鍵切換為紅色
6. 按F1鍵打開幫助
7. 按ESC鍵旋轉角度清零
8. 按+鍵加大直線寬度
9. 按-鍵減小直線寬度

OpenGL多邊形的演示程式如上圖:下載

1. 按鼠標左鍵點擊繪畫多邊形,繪畫時頂點的走向為逆時針多邊形為正面,否則為背面.
2. 按+鍵加大直線寬度
3. 按-鍵減小直線寬度
4. 按S鍵切換抗鋸齒功能
5. 按.鍵切換多邊形點畫模式
6. 按C鍵切換多邊形隱面裁剪
7. 按1鍵填充模式
8. 按2鍵線框模式
9. 按3鍵頂點模式
10. 按4鍵切換為白色
11. 按5鍵切換為黃色
12. 按6鍵切換為紅色
13. 按F1鍵打開幫助
14. 按ESC鍵清空畫面

繪畫多邊形,頂點不能小於3個

1. glBegin(GL_POLYGON);準備繪畫多邊形
2. for (int i = 0; i < count; ++i)
3. glVertex3f(v[i].x,v[i].y,v[i].z);繪畫多邊形頂點
4. glEnd();結束繪畫

多邊形其它設定請參考三角形

OpenGL四邊形的演示程式如上圖:下載

1. 按鼠標左鍵點擊繪畫四邊形,繪畫時頂點的走向為逆時針四邊形為正面,否則為背面.
2. 按+鍵加大直線寬度
3. 按-鍵減小直線寬度
4. 按S鍵切換抗鋸齒功能
5. 按.鍵切換四邊形點畫模式
6. 按C鍵切換四邊形隱面裁剪
7. 按1鍵填充模式
8. 按2鍵線框模式
9. 按3鍵頂點模式
10. 按4鍵每四個頂點組成四邊形
11. 按5鍵頂點相連的四邊形

繪畫四邊形

1. glBegin(GL_TRIANGLES);準備繪畫四邊形
2. for (int i = 0; i < count; ++i)
3. glVertex3f(v[i].x,v[i].y,v[i].z);繪畫四邊形頂點
4. glEnd();結束繪畫

glBegin()繪畫四邊形參數	簡介
GL_QUADS	每四個頂點組成四邊形
GL_QUAD_STRIP	頂點相連的四邊形,需要把第三第四個頂點的渲染順序交換.

四邊形也屬於多邊形其它設定請參考三角形

 

OpenGL三角形屬於多邊形.演示程式如上圖:下載

1. 按鼠標左鍵點擊繪畫三角形,繪畫時頂點的走向為逆時針三角形為正面,否則為背面.
2. 按+鍵加大直線寬度
3. 按-鍵減小直線寬度
4. 按S鍵切換抗鋸齒功能
5. 按.鍵切換三角形點畫模式
6. 按C鍵切換三角形隱面裁剪
7. 按1鍵填充模式
8. 按2鍵線框模式
9. 按3鍵頂點模式
10. 按4鍵每三個頂點組成三角形
11. 按5鍵頂點相連的三角形
12. 按6鍵第一個頂點作為三角形的共同頂點

繪畫三角形

1. glBegin(GL_TRIANGLES);準備繪畫三角形
2. glVertex3f(x1,y1,z1);繪畫三角形頂點1
3. glVertex3f(x2,y2,z2);繪畫三角形頂點2
4. glVertex3f(x3,y3,z3);繪畫三角形頂點3
5. glEnd();結束繪畫

glBegin()繪畫直線參數	簡介
GL_TRIANGLES	每三個頂點組成三角形
GL_TRIANGLE_STRIP	頂點相連的三角形
GL_TRIANGLE_FAN	第一個頂點作為三角形的共同頂點

因屏幕由像素組成,三角形邊緣會產生鋸齒,啟用抗鋸齒算法後會變得平滑,並修改邊緣像素的顏色:

1. glEnable(GL_POLYGON_SMOOTH);啟用多邊形的平滑模式(抗鋸齒功能)
2. glEnable(GL_BLEND);啟用混合

多邊形模式(正面默認為填充模式)

void glPolygonMode(GLenum face,GLenum mode);

多邊形面(face)	簡介
GL_FRONT	多邊形正面:頂點的走向為逆時針(默認)
GL_BACK	多邊形背面:頂點的走向為順時針
GL_FRONT_AND_BACK	正面與背面

 

多邊形模式(mode)	簡介
GL_FILL	填充模式:對多邊形內部進行顏色填充(默認)
GL_LINE	線框模式:多邊形只繪畫直先不填充
GL_POINT	頂點模式:只繪畫多邊形頂點

設置多邊形隱面裁剪

3D圖形渲染的工作量非常大,把不可見的面剔除則可節減大量變換和渲染時間.

1. glEnable(GL_CULL_FACE);啟用隱面裁剪
2. glCullFace(GL_BACK);設背面為隱面
3. glFrontFace(GL_CCW);多邊形正面使用逆時針

正面模式(MODE)	簡介
GL_CCW	多邊形正面使用逆時針
GL_CW	多邊形反面使用順時針

多邊形點畫模式可用於簡單的填充(不太常用)

void glPolygonStipple(GLushort * mask);

mask:掩碼大小寬8byte*高16byte=128(byte)=1024(bit),1填充像素,0不填充

1. glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE);啟用點畫模式
2. glPolygonStipple(mask);設置掩碼