计算机图形学(OpenGL)

计算机图形学主讲人：陈学工(tel:07318836763 email:csucxg@)

教材和参考书 教材– 计算机图形学，倪明田等，北京大学出版社，2000 年。

参考书– 1、OpenGL编程指南(第七版),Dave Shreiner 等(李军等译),机械工业出版社，2010年。 – 2、计算机图形学(第三版),Donald Hearn,电 子工业出版社，2004年。 – 3、计算机图形学基础，唐泽圣等，清华大学出版 社，2001年。2

本课程的学习内容 1、图形软件包 2、用VC++编写OpenGL程序 3、图形变换 4、图元绘制 5、颜色和光照 6、混合、反走样和雾化 7、显示列表、位图和图像 8、纹理映射 9、复杂图形绘制3

一、图形软件包 1、Direct 3D和DirectX– DirectX是微软公司的多媒体应用软件包， Direct 3D是其中的一部分。DirectX支持图形、 音响、应用程序安装和设备管理等。 – Direct 3D至少支持游戏或其他应用中的12种 3D图形效果处理。

一、图形软件包 2、Heidi– Heidi主要应用于CAD和CAM技术中，如 AutoCAD、3D Studio以及3DS MAX。 – Heidi是专业性强的软件包，在CAD和CAM 领域应用比较广泛，在其它领域如多媒体或 游戏软件中应用较少。

一、图形软件包 3、OpenGL– OpenGL是以SGI公司为首，联合IBM、Intel 等8家公司共同制定的3D图形标准。 – OpenGL与硬件无关、独立于操作系统、支 持网络运行。

二、用VC++编写OpenGL程序 1、OpenGL函数库– 基本库 基本库是OpenGL的核心函数库。所有OpenGL操作都可用 这些函数来实现。可以在平台之间移植。这些函数以“gl” 为前缀。

– 实用库 实用库建立在基本库的基础之上，目的是为了减轻使用者 的编程负担。这些函数以“glu”为前缀。

– 辅助库 提供窗口管理函数、事件处理函数和简单模型制作函数。 这些函数以“aux”为前缀。

– Windows专用函数7

二、用VC++编写OpenGL程序 2、帧缓存– 在OpenGL中，帧缓存由颜色缓存、深度缓 存、模板缓存和累积缓存组成。 颜色缓存：用于存储每个像素点的颜色，包括左 前、(左后、右前、右后)和辅助颜色缓存。 深度缓存：用于存储每个像素点的深度值。 模板缓存：用于将作图限制在屏幕中的某些部分。 累积缓存：在RGBA模式中，用于将一系列图像 累加成一幅图像。

3、建立OpenGL控制台应用程序(.NET)8

三、图形变换 1、投影– void glOrtho(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble zNear, GLdouble zFar); 函数功能：用一个正射投影矩阵右乘当前投影矩 阵。 输入参数：裁剪面left,right,bottom,top,zNear,zFar。 输出参数：无 返回值：无

– void gl

Ortho2D(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top);9

三、图形变换– 正射投影

top left view direction bottom right near

far

三、图形变换– 正射投影矩阵

三、图形变换– void gluPerspective(GLdouble fovy, GLdouble aspect, GLdouble zNear, GLdouble zFar); 函数功能：设置一个透视投影矩阵。 输入参数：视域的角度fovy,视域宽与高的比率， 视点到近和远裁剪面的距离zNear和zFar。 输出参数：无 返回值：无

三、图形变换– void glFrustum(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble zNear, GLdouble zFar); 函数功能：用一个透视投影矩阵右乘当前投影矩 阵。 输入参数：裁剪面left,right,bottom,top,到近和远 裁剪面的距离zNear和zFar。 输出参数：无 返回值：无

三、图形变换– 透视投影(glFrustum)

left bottom view point

top right near

far

三、图形变换– 透视投影(glFrustum)矩阵

三、图形变换 2、视区变换– void glViewport(GLint x, GLint y, GLint width, GLint height); 函数功能：在窗口中定义一个视区。 输入参数：视区左下角坐标(x,y),视区的宽width, 视区的高height。 输出参数：无 返回值：无

三、图形变换 3、裁剪变换– void glClipPlane(GLenum plane,const GLdouble *equation); 函数功能：定义附加裁剪平面。 输入参数： 参数plane表示裁剪平面索引号 GL_CLIP_PLANEi (i取0到到 GL_MAX_CLIP_PLANES-1 之间的整数), 参数 equation表示三维平面方程Ax+By+Cz+D=0的系 数A,B,C和D构成的数组。 输出参数：无 返回值：无17

三、图形变换 4、几何变换– void glRotate{f,d}(TYPE angle, TYPE x, TYPE y, TYPE z); 函数功能：对局部坐标系进行旋转。 输入参数：旋转角度angle,旋转轴方向矢量(x,y,z)。 输出参数：无 返回值：无

三、图形变换– void glTranslate{f,d}(TYPE x, TYPE y, TYPE z); 函数功能：对局部坐标系进行平移。 输入参数：在坐标轴方向的平移量x,y和z。 输出参数：无 返回值：无 函数功能：对局部坐标系进行缩放。 输入参数：在坐标轴方向的缩放量x,y和z。 输出参数：无 返回值：无19

– void glScale{f,d}(TYPE x, TYPE y, TYPE z);

四、图元绘制 1、图元定义– void glBegin(GLenun mode); 函数功能：定义图元，图元顶点序列开始。 输入：图元类型 输出：无 返回值：无 函数功能：定义图元，图元顶点序列结束。 输入：无 输出：无 返回值：无20

– void glEnd(void);

四、图元绘制 2、画点– void glPointSize(GLfloat size); 函数功能：定义顶点大小。 输入：顶点大小size,size必须大于0.0,缺省

为1.0。 输出：无 返回值：无 函数功能：定义顶点。 输入：顶点坐标。 输出：无 返回值：无21

– void glVertex{2,3,4}{sifd}{v}(TYPE coords);