OPENGL三维图形绘制讨论[转帖]

科学计算可视化，计算机动画和虚拟现实是现在计算机图形学的三个热点。而这三个热点的核心都是三维真实感图形的绘制。由于OpenGL（Open GraphicsLibrary）具有跨平台性、简便、高效、功能完善，目前已经成为了三维图形制作方法中事实上的工业标准。自从WindowsNT3.51在微机平台上支持OpenGL以后，现在微软公司在Windows95OSR2、WindowsNT4.0中连续性的提供OpenGL开发环境。VisualC++从4.2 版本以后已经完全支持OpenGL　API，使三维世界的"平民化"已成为必然。

----Windows操作系统对OpenGL的支持

----具有Windows编程经验的人都知道，在Windows下用GDI作图必须通过设备上下文（DeviceContext简写DC）调用相应的函数；用OpenGL作图也是类似，OpenGL函数是通过"渲染上下文"（RenderingContext简写RC）完成三维图形的绘制。Windows下的窗口和设备上下文支持"位图格式"（PIXELFORMAT）属性，和ＲＣ有着位图结构上的一致。只要在创建ＲＣ时与一个ＤＣ建立联系（ＲＣ也只能通过已经建立了位图格式的ＤＣ来创建），OpenGL的函数就可以通过ＲＣ对应的ＤＣ画到相应的显示设备上。这里还有以下需要注意的方面：

----1.一个线程只能拥有一个渲染上下文（ＲＣ），也就是说，用户如果在一个线程内对不同设备作图，只能通过更换与ＲＣ对应的ＤＣ来完成，而ＲＣ在线程中保持不变。（当然，删除旧的ＲＣ后再创建新的是可以的）与此对应，一个ＲＣ也只能属于一个线程，不能被不同线程同时共享。

----2.设定DC位图格式等于设定了相应的窗口的位图格式，并且ＤＣ和窗口的位图格式一旦确定就不能再改变。这一点只能期望以后的Windows 版本改进了。

----3.一个ＲＣ虽然可以更换DC，在任何时刻只能利用一个ＤＣ（这个DC称为RC的当前DC），但由于一个窗口可以让多个ＤＣ作图从而可以让多个线程利用多个ＲＣ在该窗口上执行OpenGL操作。

----4.现在的Windows下的OpenGL版本对OpenGL和GDI 在同一个DC上作图有一定的限制。当使用双缓存用OpenGL产生动画时，不能使用GDI函数向该DC作图。

----5.不建议用ＡＮＳＩＣ在Windows下编写OpenGL 程序。这样的程序虽然具有跨平台的可移植性（比如很多ＳＧＩ的例子程序），但是它们不能利用Windows操作系统的很多特性，实用价值不大。

----用ＶＣ来编写OpenGL程序

----经过上面的分析，用ＶＣ来调用OpenGL作图的方法就很显然了。步骤如下：

----1.先设置显示设备ＤＣ的位图格式（PIXELFORMAT）属性。这通过填充一个PIXELFORMATDESCRIPTOR的结构来完成（关于PIXELFORMATDESCRIPTOR 中各项数据的意义，请参照ＶＣ的帮助信息），该结构决定了OpenGL作图的物理设备的属性，比如该结构中的数据项dwFlags中PFD_DOUBLEBUFFER位如果没有设置（置１），通过该设备的ＤＣ上作图的OpenGL命令就不可能使用双缓冲来做动画。有一些位图格式（PIXELFORMAT）是DC支持的，而有一些DC就不支持了。所以程序必须先用ChoosePixelFormat来选择DC所支持的与指定位图格式最接近的位图格式，然后用SetPixelFormat设置DC的位图格式。

----2.利用刚才的设备ＤＣ建立渲染上下文ＲＣ（wglCreateContext），使得RC与DC建立联系（wglMakeCurrent）。

----3.调用OpenGL函数作图。由于线程与ＲＣ一一对应，OpenGL函数的参数中都不指明本线程ＲＣ的句柄（handle）

----4.作图完毕以后，先通过置当前线程的ＲＣ为NULL（::wglMakeCurrent(NULL, NULL);），断开当前线程和该渲染上下文的联系，由此断开与ＤＣ的联系。此时RC句柄的有效性在微软自己的文档中也没有讲清楚，所以在后面删除RC的时候要先判断以下RC句柄的有效性（if(m_hrc)::wglDeleteContext(m_hrc);）。再根据情况释放（ReleaseDC）或者删除（DeleteDC）ＤＣ

----所附程序说明

----所附的程序用ＭＦＣ完成了一个简单的OpenGL作图，用OpenGL的辅助库画了一个有光照的实心圆球。OpenGL本身的函数这里就不解释了，仅对用MFC编OpenGL时需要注意的内容做一个简要的说明：

----1.一旦设定了一个DC的位图格式，该DC所联系的窗口的位图格式随之设定。该窗口若含有子窗口或者有兄弟窗口，这些兄弟/子窗口的位图格式没有设成与对应RC一致的格式，OpenGL在它们上面作图就容易出错。故而OpenGL作图的窗口必须具有WS_CLIPCHILDREN和WS_CLIPSIBLINGS风格，程序中在主框窗的构造函数中用LoadFrame(IDR_MAINFRAME,WS_OVERLAPPEDWINDOW|WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS,NULL,NULL );指定了主窗口的风格。

----2.在ANSIC的OpenGL编程中，由auxReshapeFunc 定义设置OpenGL视口大小和作图尺寸的回调函数。在MFC中应该由WM_SIZ消息的处理函数来完成。在ANSIC的OpenGL编程中，由EauxMainLoop定义作图的回调函数。在MFC中应该由WM_PAINT 消息的处理函数来处理。相应的，由OpenGL定义的键盘、鼠标处理函数都应该由相应的Windows 处理函数来响应。

----3.OpenGL自己有刷新背景的函数glClear，故而应禁止Windows刷新窗口背景。否则，当窗口需要重画时，Windows会自动先发送WM_ERASEBKGND，而缺省的处理函数使用白色的背景刷。当OpenGL使用的背景颜色不是白色时，作图时有一帧白色的闪烁。这种现象在做动画时特别明显。程序中只需要在WM_ERASEBKGND的消息处理函数中禁止父窗口类的消息处理，简单的返回一个TRUE即可。

----4.由于OpenGL的跨平台性，它必须用操作系统的调色板。所以如果GL_INDEX_MODE作图时，必须用VC自己定义调色板。不过一般情况下，用GL_RGBA_MODE 模式比较方便，很少用到GL_INDEX_MODE模式。

----5.在OpenGL作图期间，RC对应的DC不能删除或者释放。

----6.由于OpenGL作图时需要长时间占用DC，所以最好把作图窗口类设成CS_OWNDC。MFC缺省的窗口类风格中没有设这一属性，程序中在主窗口C++ 类的PreCreateWindow方法中自己注册了一个窗口类，除了设定了CS_OWNDC属性以外，还设定了CS_HREDRAW、CS_VREDRAW和CS_SAVEBITS。设定CS_HREDRAW、CS_VREDRAW是为了让窗口缩放时产生WM_PAINT消息，修正OpenGL视口和作图尺寸；由于OpenGL作图需要很多计算，设定CS_SAVEBITS是为了在OpenGL窗口被遮盖后显现出来时，不产生WM_PAINT消息，用内存存储的图象来填充，从而用空间消耗换取计算时间。

----7.本程序中没有对OpenGL函数的出错情况作出处理。OpenGL出错后返回错误码，不会抛出异常；而且在某一个函数出错以后，后继函数也一般不会出现异常，只是返回错误码，一不小心就可能忽略某些错误。而对每一个OpenGL函数都做出错与否的判断比较麻烦，所以编程序时对OpenGL的函数应当非常小心。

----参考书籍：

----《OpenGLProgrammer'sGuide》SGIinc.

----《OpenGL三维图形程序设计》廖朵朵、张华军著，星球地图出版社

----《VisualC++5.0联机帮助》

----附程序：

----程序运行时必须确定OpenGL32.dll、glu.dll、glaux.dll 在Windows的System目录下。如果找不到这些文件，可以从Windows95OSR2的机器上面将这些文件拷贝过来即可。OpenGL运行不需要注册库信息。在VC的STUDIO中运行程序时，工程文件中必须加入OpenGL.H、glu.h、glaux.h以及OpenGL.lib、glu.lib、glaux.lib，这些文件由VC自带。

----主窗口类定义（OpenGLWnd.h）：

s#if!defined(AFX_OPENGLWND_H__3FB1AB28_0E70
_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)
#defineAFX_OPENGLWND_H__3FB1AB28_0E70_11D2
_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_

#if_MSC_VER>=1000
#pragmaonce
#endif//_MSC_VER>=1000

#include
#include"SimpleGLApp.h"
#include"resource.h"
//OpenGLWnd.h:headerfile
//
///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////
//COpenGLWndframe

classCOpenGLWnd:publicCFrameWnd
{
        DECLARE_DYNCREATE(COpenGLWnd)
public:
        COpenGLWnd();
//protectedconstructorusedbydynamiccreation
protected:
        HGLRC                                        m_hrc;
        CClientDC                                *m_pDC;
//Attributes
public:

//Operations
public:

//Overrides
        //ClassWizardgeneratedvirtualfunctionoverrides
        //{{AFX_VIRTUAL(COpenGLWnd)
        protected:
        virtualBOOLPreCreateWindow(CREATESTRUCT&cs);
        //}}AFX_VIRTUAL

//Implementation
public:
        virtual~COpenGLWnd();

        //Generatedmessagemapfunctions
        //{{AFX_MSG(COpenGLWnd)
        afx_msgintOnCreate(LPCREATESTRUCTlpCreateStruct);
        afx_msgvoidOnSize(UINTnType,intcx,intcy);
        afx_msgvoidOnDestroy();
        afx_msgBOOLOnEraseBkgnd(CDC*pDC);
        afx_msgvoidOnPaint();
        //}}AFX_MSG
        DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////

//{{AFX_INSERT_LOCATION}}
//MicrosoftDeveloperStudiowillinsert
additionaldeclarationsimmediatelybeforethepreviousline.

#endif//!defined(AFX_OPENGLWND_H__3FB1AB28_
0E70_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)
主窗口类的实现（OpenGLWnd.cpp）：
//OpenGLWnd.cpp:implementationfile
//

#include"stdafx.h"
#include"OpenGLWnd.h"
#include"SimpleGLApp.h"
#include"gl\glu.h"
#include"gl\gl.h"
#include"gl\glaux.h"

#ifdef_DEBUG
#definenewDEBUG_NEW
#undefTHIS_FILE
staticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;
#endif

///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////
//COpenGLWnd

IMPLEMENT_DYNCREATE(COpenGLWnd,CFrameWnd)

COpenGLWnd::COpenGLWnd()
{
        m_pDC=NULL;
        m_hrc=0;
        LoadFrame(IDR_MAINFRAME,WS_OVERLAPPEDWINDOW
|WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS
                ,NULL,NULL);
}

COpenGLWnd::~COpenGLWnd()
{
}


BEGIN_MESSAGE_MAP(COpenGLWnd,CFrameWnd)
        //{{AFX_MSG_MAP(COpenGLWnd)
        ON_WM_CREATE()
        ON_WM_SIZE()
        ON_WM_DESTROY()
        ON_WM_ERASEBKGND()
        ON_WM_PAINT()
        //}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()



BOOLCOpenGLWnd:reCreateWindow(CREATESTRUCT&cs)
{
        //TODO:Addyourspecialized
codehereand/orcallthebaseclass
cs.lpszClass=AfxRegisterWndClass(        CS_DBLCLKS        |
                                        CS_HREDRAW        |
                                        CS_VREDRAW        |
                                        CS_SAVEBITS|
                                        CS_NOCLOSE        |
        CS_OWNDC
                                        ,AfxGetApp()-
>LoadStandardCursor(IDC_ARROW),0,
AfxGetApp()->LoadStandardIcon(IDI_APPLICATION));
        returnCFrameWnd:reCreateWindow(cs);
}


intCOpenGLWnd::OnCreate(LPCREATESTRUCTlpCreateStruct)
{
        if(CFrameWnd::OnCreate(lpCreateStruct)==-1)
                return-1;
        
intpixelformat;

m_pDC=newCClientDC(this);//在客户区作图
        ASSERT(m_pDC!=NULL);

        staticPIXELFORMATDESCRIPTORpfd=
        {
sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),//固定值
1,//固定值
PFD_DRAW_TO_WINDOW|//supportwindow
PFD_SUPPORT_OPENGL|//supportOpenGL
PFD_TYPE_RGBA,//RGBA模式，不用调色板
16,//程序在16位色彩下运行
0,0,0,0,0,0,//colorbitsignored
0,//noalphabuffer
0,//shiftbitignored
0,//noaccumulationbuffer
0,0,0,0,//accumbitsignored
32,//32-bitz-buffer
0,//nostencilbuffer
0,//noauxiliarybuffer
PFD_MAIN_PLANE,//mainlayer
0,//reserved
0,0,0//layermasksignored
};


if((pixelformat=ChoosePixelFormat
(m_pDC->GetSafeHdc(),&pfd))==0)
{
MessageBox("在该DC上找不到与PFD接近的位图结构";
return-1;
}

if(SetPixelFormat(m_pDC->
GetSafeHdc(),pixelformat,&pfd)==FALSE)
{
MessageBox("无法在该DC上设置位图结构";
return-1;
}
m_hrc=wglCreateContext(m_pDC->GetSafeHdc());
wglMakeCurrent(m_pDC->GetSafeHdc(),m_hrc);
        
glClearDepth(1.0f);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);


glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
        
        return0;//OpenGL窗口构造成功
}

voidCOpenGLWnd::OnSize(UINTnType,intcx,intcy)
{
        CFrameWnd::OnSize(nType,cx,cy);
        
        //TODO:Addyourmessagehandlercodehere
if(cy>0)
{
glViewport(0,0,cx,cy);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
                if(cx<=cy)
        glOrtho(-3.0,3.0,-3.0*(GLfloat)cx/(GLfloat)cy,
                3.0*(GLfloat)cx/(GLfloat)cy,-3.0,3.0);
                else
        glOrtho(-3.0,3.0,-3.0*(GLfloat)cy/(GLfloat)cx,
                3.0*(GLfloat)cy/(GLfloat)cx,-3.0,3.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}
}

voidCOpenGLWnd::OnDestroy()
{

        CFrameWnd::OnDestroy();
::wglMakeCurrent(NULL,NULL);
if(m_hrc)
::wglDeleteContext(m_hrc);
        if(m_pDC)
deletem_pDC;
        //TODO:Addyourmessagehandlercodehere
}

BOOLCOpenGLWnd::OnEraseBkgnd(CDC*pDC)
{
        //TODO:Addyourmessage
handlercodehereand/orcalldefault
        returnTRUE;
        //returnCFrameWnd::OnEraseBkgnd(pDC);
}

voidCOpenGLWnd::OnPaint()
{
        CPaintDCdc(this);//devicecontextforpainting

        GLfloatlight_position[]={2.0f,0.0f,4.0f,0.0f};
        
        //TODO:Addyourmessagehandlercodehere

glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

glPushMatrix();

glTranslatef(0.0f,0.0f,-2.0f);
                glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);
                glEnable(GL_LIGHTING);
                glEnable(GL_LIGHT0);
                glDepthFunc(GL_LESS);
                glEnable(GL_DEPTH_TEST);
                auxSolidSphere(1.0);

glPopMatrix();

glFinish();

        //DonotcallCFrameWnd::OnPaint()forpaintingmessages
}
应用程序类的定义（SimpleGLApp.h）：
#if!defined(AFX_SIMPLEGLAPP_H__3FB1AB29
_0E70_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)
#defineAFX_SIMPLEGLAPP_H__3FB1AB29_0E70
_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_

#if_MSC_VER>=1000
#pragmaonce
#endif//_MSC_VER>=1000
//SimpleGLApp.h:headerfile
//
#include
#include"OpenGLWnd.h"
#include"resource.h"

///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////
//CSimpleGLAppthread

classCSimpleGLApp:publicCWinApp
{
        DECLARE_DYNCREATE(CSimpleGLApp)
public:
        CSimpleGLApp();
//protectedconstructorusedbydynamiccreation

//Attributes
public:

//Operations
public:

//Overrides
        //ClassWizardgeneratedvirtualfunctionoverrides
        //{{AFX_VIRTUAL(CSimpleGLApp)
        public:
        virtualBOOLInitInstance();
        virtualintExitInstance();
        //}}AFX_VIRTUAL

//Implementation
public:
        virtual~CSimpleGLApp();

        //Generatedmessagemapfunctions
        //{{AFX_MSG(CSimpleGLApp)
        afx_msgvoidOnAppExit();
        //}}AFX_MSG

        DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////

//{{AFX_INSERT_LOCATION}}
//MicrosoftDeveloperStudiowillinsert
additionaldeclarations
immediatelybeforethepreviousline.

#endif//!defined(AFX_SIMPLEGLAPP_H__3FB1AB29_
0E70_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)
应用程序类的实现（SimpleGLApp.cpp）：
//SimpleGLApp.cpp:implementationfile
//

#include"stdafx.h"
#include"SimpleGLApp.h"
#include"OpenGLWnd.h"

#ifdef_DEBUG
#definenewDEBUG_NEW
#undefTHIS_FILE
staticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;
#endif

///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////
//CSimpleGLApp

IMPLEMENT_DYNCREATE(CSimpleGLApp,CWinApp)

CSimpleGLApp::CSimpleGLApp()
{
}

CSimpleGLApp::~CSimpleGLApp()
{
}

BOOLCSimpleGLApp::InitInstance()
{
        //TODO:performandper-threadinitializationhere
        m_pMainWnd=newCOpenGLWnd();
        m_pMainWnd->ShowWindow(m_nCmdShow);
        m_pMainWnd->UpdateWindow();
        returnTRUE;
}

intCSimpleGLApp::ExitInstance()
{
        returnCWinApp::ExitInstance();
}

BEGIN_MESSAGE_MAP(CSimpleGLApp,CWinApp)

//{{AFX_MSG_MAP(CSimpleGLApp)

        ON_COMMAND(ID_APP_EXIT,OnAppExit)
        //}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()

///////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////
//CSimpleGLAppmessagehandlers
voidCSimpleGLApp::OnAppExit()
{
        //TODO:Addyourcommandhandlercodehere
        CWinApp::OnAppExit();
}

CSimpleGLAppSimpleGLApp;

没有新异

好多入门书里面都有了，但是要进行复杂三维可视化算法很难呢

yun