OpenGL图元

图元即基本图形元素，是任何一个图形表达都是由若干不同的点、线、面图案或相同的图案循环组合而成的。这些点、线、面图案即为基本图形元素，简称图元。OpenGL中通过不过的图元来呈现不同的图像。

图元

GL_POINTS 每个顶点在屏幕上都是独立的点

GL_LINES 每两个顶点定义一条线段,两两连接

GL_LINES_STRIP 将每一个顶点依次连接的线

GL_LINE_LOOP 将每一个顶点依次连接的闭合线段

GL_POLYGON 绘制多边形使用

GL_QUADS 每4个顶点连接并内部填充

GL_QUAD_STRIP 形成四边形后2个顶点复用

GL_TRIANGLES 每3个顶点定义一个三角形

GL_TRIANGLE_STRIP 共用一个边上的顶点的一组三角形

GL_TRIANGLE_FAN 以一个顶点作为原点设为中心呈扇形排列,共用相邻顶点的一组三角形

矩阵

modelViewMatrix：模型视图矩阵

projectionMatrix：投影矩阵

transformPipeline：变换管道

矩阵的作用：让一个数据集做批量处理的方式。比如我们的例子中让顶点数据通过一个矩阵做一些批量的修改；比如一个YUV * 矩阵 = RGBA。

声明的全局变量

// 各种需要的类

GLShaderManager shaderManager;//着色器管理类

GLMatrixStack modelViewMatrix;//模型视图矩阵栈管理模型和观察者的矩阵

GLMatrixStack projectionMatrix;//投影矩阵栈，管理投影矩阵

GLFrame cameraFrame;//记录观察者变化的对象

GLFrame objectFrame;//记录模型变化的对象

//投影矩阵

GLFrustum viewFrustum;//配置投影的对象

//容器类（7种不同的图元对应7种容器对象）

GLBatch pointBatch;

GLBatch lineBatch;

GLBatch lineStripBatch;

GLBatch lineLoopBatch;

GLBatch triangleBatch;

GLBatch triangleStripBatch;

GLBatch triangleFanBatch;

//几何变换的管道

GLGeometryTransform transformPipeline;

GLfloat vGreen[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };

GLfloat vBlack[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

// 跟踪效果步骤

int nStep = 0;

main函数

int main(int argc, char* argv[])

{

gltSetWorkingDirectory(argv[0]);

glutInit(&argc, argv);

//申请一个颜色缓存区、深度缓存区、双缓存区、模板缓存区

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL);

//设置window 的尺寸

glutInitWindowSize(800, 600);

//创建window的名称

glutCreateWindow("GL_POINTS");

//注册回调函数（改变尺寸）

glutReshapeFunc(ChangeSize);

//点击空格时，调用的函数

glutKeyboardFunc(KeyPressFunc);

//特殊键位函数（上下左右）

glutSpecialFunc(SpecialKeys);

//显示函数

glutDisplayFunc(RenderScene);

//判断一下是否能初始化glew库，确保项目能正常使用OpenGL 框架

GLenum err= glewInit();

if (GLEW_OK != err) {

fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));

return 1;

}

//绘制

SetupRC();

//runloop运行循环

glutMainLoop();

return 0;

}

SetupRC函数

// 灰色的背景

   glClearColor(0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f );

   shaderManager.InitializeStockShaders();

   glEnable(GL_DEPTH_TEST);

   //设置变换管线以使用两个矩阵堆栈

   transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);

   cameraFrame.MoveForward(-15.0f);

   /*

常见函数：

void GLBatch::Begin(GLenum primitive,GLuint nVerts,GLuint nTextureUnits = 0);

   参数1：表示使用的图元

   参数2：顶点数

   参数3：纹理坐标（可选）

//负责顶点坐标

void GLBatch::CopyVertexData3f(GLFloat *vNorms);

//结束，表示已经完成数据复制工作

void GLBatch::End(void);

*/

   //定义一些点，三角形形状。

   GLfloat vCoast[9] = {

   3,3,0,0,3,0,3,0,0

   };

   //用点的形式

   pointBatch.Begin(GL_POINTS, 3);

   pointBatch.CopyVertexData3f(vCoast);

   pointBatch.End();

   //通过线的形式

   lineBatch.Begin(GL_LINES, 3);

   lineBatch.CopyVertexData3f(vCoast);

   lineBatch.End();

   //通过线段的形式

   lineStripBatch.Begin(GL_LINE_STRIP, 3);

   lineStripBatch.CopyVertexData3f(vCoast);

   lineStripBatch.End();

   //通过线环的形式

   lineLoopBatch.Begin(GL_LINE_LOOP, 3);

   lineLoopBatch.CopyVertexData3f(vCoast);

   lineLoopBatch.End();

// 通过三角形创建金字塔

   GLfloat vPyramid[12][3] = {

   -2.0f, 0.0f, -2.0f,

   2.0f, 0.0f, -2.0f,

   0.0f, 4.0f, 0.0f,

   2.0f, 0.0f, -2.0f,

   2.0f, 0.0f, 2.0f,

   0.0f, 4.0f, 0.0f,

   2.0f, 0.0f, 2.0f,

   -2.0f, 0.0f, 2.0f,

   0.0f, 4.0f, 0.0f,

   -2.0f, 0.0f, 2.0f,

   -2.0f, 0.0f, -2.0f,

   0.0f, 4.0f, 0.0f

   };

   //GL_TRIANGLES 每3个顶点定义一个新的三角形

   triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 12);

   triangleBatch.CopyVertexData3f(vPyramid);

   triangleBatch.End();

   // 三角形扇形--六边形

   GLfloat vPoints[100][3];

   int nVerts = 0;

   //半径

   GLfloat r= 3.0f;

   //原点(x,y,z) = (0,0,0);

   vPoints[nVerts][0] = 0.0f;

   vPoints[nVerts][1] = 0.0f;

   vPoints[nVerts][2] = 0.0f;

   //M3D_2PI 就是2Pi 的意思，就一个圆的意思。绘制圆形

   for(GLfloat angle = 0; angle < M3D_2PI; angle += M3D_2PI / 6.0f) {

   //数组下标自增（每自增1次就表示一个顶点）

   nVerts++;

   /*

弧长=半径*角度,这里的角度是弧度制,不是平时的角度制

既然知道了cos值,那么角度=arccos,求一个反三角函数就行了

*/

   //x点坐标 cos(angle) * 半径

   vPoints[nVerts][0] = float(cos(angle)) * r;

   //y点坐标 sin(angle) * 半径

   vPoints[nVerts][1] = float(sin(angle)) * r;

   //z点的坐标

   vPoints[nVerts][2] = -0.5f;

   }

   // 结束扇形前面一共绘制7个顶点（包括圆心）

   //添加闭合的终点

   //课程添加演示：屏蔽177-180行代码，并把绘制节点改为7.则三角形扇形是无法闭合的。

   nVerts++;

   vPoints[nVerts][0] = r;

   vPoints[nVerts][1] = 0;

   vPoints[nVerts][2] = 0.0f;

   // 加载！

   //GL_TRIANGLE_FAN 以一个圆心为中心呈扇形排列，共用相邻顶点的一组三角形

   triangleFanBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 8);

   triangleFanBatch.CopyVertexData3f(vPoints);

   triangleFanBatch.End();

   //三角形条带，一个小环或圆柱段

   //顶点下标

   int iCounter = 0;

   //半径

   GLfloat radius= 3.0f;

   //从0度~360度，以0.3弧度为步长

   for(GLfloat angle = 0.0f; angle <= (2.0f*M3D_PI); angle += 0.3f)

   {

   //或许圆形的顶点的X,Y

   GLfloat x= radius * sin(angle);

   GLfloat y= radius * cos(angle);

   //绘制2个三角形（他们的x,y顶点一样，只是z点不一样）

   vPoints[iCounter][0] = x;

   vPoints[iCounter][1] = y;

   vPoints[iCounter][2] = -0.5;

   iCounter++;

   vPoints[iCounter][0] = x;

   vPoints[iCounter][1] = y;

   vPoints[iCounter][2] = 0.5;

   iCounter++;

   }

   // 关闭循环

   printf("三角形带的顶点数：%d\n",iCounter);

   //结束循环，在循环位置生成2个三角形

   vPoints[iCounter][0] = vPoints[0][0];

   vPoints[iCounter][1] = vPoints[0][1];

   vPoints[iCounter][2] = -0.5;

   iCounter++;

   vPoints[iCounter][0] = vPoints[1][0];

   vPoints[iCounter][1] = vPoints[1][1];

   vPoints[iCounter][2] = 0.5;

   iCounter++;

   // GL_TRIANGLE_STRIP 共用一个条带（strip）上的顶点的一组三角形

   triangleStripBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, iCounter);

   triangleStripBatch.CopyVertexData3f(vPoints);

   triangleStripBatch.End();

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

开启深度测试功能，启用之后OpenGL在绘制的时候就会检查，当前像素前面是否有别的像素，如果别的像素挡道了它，那它就不会绘制，也就是说，OpenGL就只绘制最前面的一层。

ChangeSize函数

glViewport(0, 0, w, h);

//创建投影矩阵，并将它载入投影矩阵堆栈中

viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w) / float(h), 1.0f, 500.0f);

projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());

//调用顶部载入单元矩阵

modelViewMatrix.LoadIdentity();

KeyPressFunc点击空格键调用的方法

if(key == 32) //空格键的ASCII码是32

{

nStep++; //通过nStep来区分绘制不能的视图

if(nStep > 6)

nStep= 0;

}

//根据nStep 来给窗口设定特定的窗口名

switch(nStep)

{

case 0:

glutSetWindowTitle("GL_POINTS");

break;

case 1:

glutSetWindowTitle("GL_LINES");

break;

case 2:

glutSetWindowTitle("GL_LINE_STRIP");

break;

case 3:

glutSetWindowTitle("GL_LINE_LOOP");

break;

case 4:

glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLES");

break;

case 5:

glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_STRIP");

break;

case 6:

glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_FAN");

break;

}

glutPostRedisplay();//重新渲染

SpecialKeys函数

if(key == GLUT_KEY_UP)

//围绕一个指定的X,Y,Z轴旋转。

objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);

if(key == GLUT_KEY_DOWN)

objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);

if(key == GLUT_KEY_LEFT)

objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);

if(key == GLUT_KEY_RIGHT)

objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);

glutPostRedisplay();

RenderScene

// Clear the window with current clearing color

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);

//压栈

modelViewMatrix.PushMatrix();

M3DMatrix44f mCamera;

cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);

//矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存储在堆栈的顶部

modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);

M3DMatrix44f mObjectFrame;

//只要使用 GetMatrix 函数就可以获取矩阵堆栈顶部的值，这个函数可以进行2次重载。用来使用GLShaderManager 的使用。或者是获取顶部矩阵的顶点副本数据

objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);

//矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存储在堆栈的顶部

modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);

/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器

   参数1：平面着色器

   参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵

   --transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix()获取的

   GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值

   参数3：颜色值（黑色）

   */

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);

switch(nStep) {

case 0:

//设置点的大小

glPointSize(4.0f);

pointBatch.Draw();

glPointSize(1.0f);

break;

case 1:

//设置线的宽度

glLineWidth(2.0f);

lineBatch.Draw();

glLineWidth(1.0f);

break;

case 2:

glLineWidth(2.0f);

lineStripBatch.Draw();

glLineWidth(1.0f);

break;

case 3:

glLineWidth(2.0f);

lineLoopBatch.Draw();

glLineWidth(1.0f);

break;

case 4:

DrawWireFramedBatch(&triangleBatch);

break;

case 5:

DrawWireFramedBatch(&triangleStripBatch);

break;

case 6:

DrawWireFramedBatch(&triangleFanBatch);

break;

}

//还原到以前的模型视图矩阵（单位矩阵）

modelViewMatrix.PopMatrix();

// 进行缓冲区交换

glutSwapBuffers();

modelViewMatrix的压栈和出栈

M3DMatrix44f mCamera;

cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);

transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix()

transformPipeline管理者两个矩阵栈，一个是投影矩阵栈，一个是模型视图矩阵栈。模型视图矩阵栈管理者模型矩阵和视图矩阵。坐标转化过程，投影矩阵栈管理者投影矩阵。

DrawWireFramedBatch

/*------------画绿色部分----------------*/

/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器

   参数1：平面着色器

   参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵

--transformPipeline变换管线（指定了2个矩阵堆栈）

   参数3：颜色值

*/

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vGreen);

pBatch->Draw();

/*-----------边框部分-------------------*/

/*

glEnable(GLenum mode);用于启用各种功能。功能由参数决定

参数列表：http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/23747081

注意：glEnable() 不能写在glBegin() 和 glEnd()中间

GL_POLYGON_OFFSET_LINE 根据函数glPolygonOffset的设置，启用线的深度偏移

GL_LINE_SMOOTH 执行后，过虑线点的锯齿

GL_BLEND 启用颜色混合。例如实现半透明效果

GL_DEPTH_TEST 启用深度测试根据坐标的远近自动隐藏被遮住的图形（材料

glDisable(GLenum mode);用于关闭指定的功能功能由参数决定

   */

//画黑色边框

glPolygonOffset(-1.0f, -1.0f);// 偏移深度，在同一位置要绘制填充和边线，会产生z冲突，所以要偏移

glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);

// 画反锯齿，让黑边好看些

glEnable(GL_LINE_SMOOTH);

glEnable(GL_BLEND);

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

//绘制线框几何黑色版三种模式，实心，边框，点，可以作用在正面，背面，或者两面

//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为线框模式，实现线框渲染

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

//设置线条宽度

glLineWidth(2.5f);

/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器

   参数1：平面着色器

   参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵

   --transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix()获取的

GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值

   参数3：颜色值（黑色）

   */

shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);

pBatch->Draw();

// 复原原本的设置

//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为全部填充模式

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);

glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);

glLineWidth(1.0f);

glDisable(GL_BLEND);

glDisable(GL_LINE_SMOOTH);