OpenGL三维程序设计入门

"这篇文档主要介绍了OpenGL编程的基本概念和步骤，包括OpenGL简介、创建OpenGL程序、视图与模型变换、光照与纹理贴图等关键知识点。" OpenGL是用于创建三维图形和可视化应用的一个强大框架。它允许程序员通过指定物体的三维坐标来绘制二维图像，这些图像在逻辑上和视觉上都是三维的，但最终呈现在屏幕上的结果是二维的。在三维绘图程序中，物体由点构成，每个点都有三维坐标(x, y, z)，通过特定的投影和变换算法，可以将这些三维坐标转换为屏幕上的二维坐标。 创建OpenGL程序通常涉及以下步骤： 1. **初始化**: 使用`glutInit`函数初始化OpenGL环境，传入命令行参数`argc`和`argv`。 2. **设置显示模式**: `glutInitDisplayMode`定义了OpenGL窗口的显示模式，如`GLUT_SINGLE`表示单缓存模式，`GLUT_RGB`表示使用RGB颜色模式。 3. **设置窗口属性**: `glutInitWindowSize`和`glutInitWindowPosition`分别设置窗口的大小和位置。 4. **创建窗口**: `glutCreateWindow`用于创建带有指定标题的OpenGL窗口。 5. **初始化**: `init`函数通常用于设置初始状态，如颜色、深度缓冲等。 6. **注册回调函数**: `glutReshapeFunc`用于指定窗口大小改变时的回调函数，`glutDisplayFunc`用于指定渲染显示的回调函数。 7. **进入消息循环**: `glutMainLoop`启动OpenGL的消息循环，处理用户输入和其他事件。 在三维成像原理中，我们可以通过简单的相机模型理解三维到二维的转换。假设有一个相机对准三维物体，根据透视原理，可以计算出物体点在底片上的二维投影。这个转换过程在OpenGL中通常由投影矩阵和模型视图矩阵完成，它们结合了相机的位置、朝向和视野，以及物体的坐标，将三维空间中的点映射到视口平面上。 要实现复杂的三维图形，单纯使用Windows的GDI函数是不够的。虽然可以基于三维成像模型将三维点转化为二维点，然后用GDI函数绘制，但这会非常繁琐且效率低下。OpenGL提供了内置的功能来处理这些转换，例如，它可以轻松地绘制立方体和其他复杂形状，通过将物体拆分为多个三角形，然后应用顶点坐标、颜色和纹理信息。 光照和纹理贴图是提升三维图形真实感的重要手段。OpenGL支持多种光照模型，可以模拟光源对物体的影响，产生阴影和高光效果。纹理贴图则是将二维图像贴在三维模型表面，增强物体的细节和质感。 OpenGL提供了一套完整的工具和API，使得开发者能够构建功能丰富的三维应用程序。从基本的窗口创建到复杂的光照和纹理应用，OpenGL为程序员提供了极大的灵活性和表现力。通过学习和掌握OpenGL，你可以创建出令人惊叹的三维图形世界。