OpenGL系列讲座（15）

第三部分 提高篇
 

 

 

 

第一章   OpenGL位图和图像
 

 

在基础篇中，已经讲述了几何数据（点、线、多边形）绘制的有关方法，但OpenGL还有

另外两种重要的数据类：一是位图，二是图像。这两种数据都是以象素矩阵形式存储，即用

一个矩形数组来表示某一位图或图像。二者不同之处是位图包含每个象素的一位信息，而图

像数据一般包含每个象素的多位信息（如，红、绿、蓝和Alpha值）；还有位图类似于掩码，

可用于遮掩别的图像，而图像数据则简单地覆盖先前已经存在的数据或者与之混合。下面将

详述这些内容。

 

1.1   位  图
 

 1.1.1 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font.c：

 

例 3-1  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3-1-1显示了F的位图和相应

的位图数据。

 

 

  

 

图 3-1-1 字符F位图显示

 

  

图3-1-2  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。

 

1.1.2 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。

 

1.1.3 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。

 

 

 

 
1.2  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。

 

1.2.1 象素读写

 

    OpenGL提供了最基本的象素读和写函数，它们分别是：

 

    一、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3-1-1所示），而参数type指出每个元素的数据类型

（见表3-1-2）。

 

   二、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3-1-1 函数glReadPixels()和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3-1-2  函数glReadPixels()和glDrawPixels()的象素数据类型

 

图像的每个元素按表3-1-2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。

 

1.2.2 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。

 

1.2.3 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。

 

1.2.4 图像例程

 

    下面举出一个图像应用的例子image.c：

 

例 3-2 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？

 

                          

 

图 3-1-3 图象拷贝