Opengl игорь Тарасов Часть I основы OpenGL

#include

#include

Давайте напишем функцию main(). Я посчитал, что наиболее правильно и понятно будет дать код и прокомментировать его подробно. У меня функция main() выглядит так:

void main()

{

float pos[4] = {3,3,3,1};

// указываем координаты окна на экране

// верхний левый угол (50,10)

// ширина и высота - 400

auxInitPosition( 50, 10, 400, 400);

// устанавливаем параметры контекста OpenGL

//

auxInitDisplayMode( AUX_RGB | AUX_DEPTH | AUX_DOUBLE );

auxInitWindow( "Glaux Template" );

// наше окно будет получать сообщения

// от клавиатуры, мыши, таймера или любые другие

// когда никаких сообщений нет

// будет вызываться функция display

// так мы получаем анимацию

// если вам нужна статическая картинка,

// то закомментируйте следующую строку

auxIdleFunc(display);

// при изменении размеров окна

// придет соответсвующее сообщение

// в Windows - это WM_SIZE

// мы устанавливаем функцию resize,

// которая будет вызвана

// при изменении размеров окна

auxReshapeFunc(resize);
// далее, я устанавливаю ряд тестов и параметров

// тест прозрачности, т.е. будет учитываться

// четвертый параметр в glColor

glEnable(GL_ALPHA_TEST);

// тест глубины

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

// glColor будет устанавливать

// свойства материала

// вам не надо дополнительно

// вызывать glMaterialfv

glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);

// разрешаем освещение

glEnable(GL_LIGHTING);

// включаем нулевую лампу

glEnable(GL_LIGHT0);

// разрешаем смешение цветов

// подробнее смотри главу "Полезные мелочи",

// далее в секции "прозрачность"

glEnable(GL_BLEND);

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

// смотри главу "Освещение"

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, dir);

// функцию display отрисовки окна

// эта функция будет вызываться всякий раз,

// когда потребуется перерисовать окно

// например, когда вы развернете окно на весь экран

// в windows - это обработчик сообщения WM_PAINT

auxMainLoop(display);

}
Вот и все с функцией main(). Осталось написать код функции resize и функции display. Вставьте следующий код перед функцией main().

void CALLBACK resize(int width,int height)

{

// Здесь вы указываете ту чать окна,

glViewport(0,0,width,height);

glMatrixMode( GL_PROJECTION );

glLoadIdentity();

// Устанавливаем тип проекции.

// glOrtho - параллельная

// glFrustum - перспективная

// Параметры у этих функций одинаковые.

// Они определяют объем, который вы видите.

// левая стенка - пять единиц влево

// правая - пять единиц вправо

// далее, нижняя стенка и верхняя

// и наконец, передняя и задняя

// см. ниже картинку

glOrtho(-5,5, -5,5, 2,12);

// Устанавливаем точку, в которой

// находится наш глаз ---(0,0,5)

// направление, куда смотрим --- (0,0,0)

// вектор, принимаемый за направление вверх --- (0,1,0)

// этим вектором является ось Y

gluLookAt( 0,0,5, 0,0,0, 0,1,0 );

glMatrixMode( GL_MODELVIEW );

}

Здесь нужно сделать пояснения по поводу glMatrixMode. Функции glOrtho и glFrustum работают с матрицей, отвечающей за тип проекции. Они просто загружают соответствующую матрицу. Вы можете установить свой тип проекции, если вам это понадобится. Сначала вы говорите, что будете изменять матрицу проекции - glMatrixMode с параметром GL_PROJECTION. Потом, с помощью glLoadMatrix загружаете соответсвующую матрицу. Функции glTranslate/glRotate работают с матрицей вида. Ее мы загружаем последней строкой - glMatrixMode( GL_MODELVIEW ).

{

glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );

* and enter your code here

*/

glTranslated(0.01,0,0);

auxSolidSphere( 1 );

auxSwapBuffers();

}

Вот и все.

Достоинством является непосредственное взаимодействие с WinAPI. Начальная инициализация несколько усложняется, но зато вы имеете полноценное windows-приложение. Такой тип приложения подходит для написания серьезных больших программ. Кто-нибудь, конечно, скажет, что приложение непереносимо. Вам нужно написать работающее приложение для windows, а не неработающее, но переносимое приложение.

По поводу переносимости, хочу заметить следующее. В стандарте по языку Си сказано, что код на языке Си может быть платформенно независимым и платформенно зависимым. Из этого следует, что для обеспечения переносимости большой программы, вам придется делать несколько вариантов и затачивать ее под конкретные платформы. Код, относящийся к OpenGL, практически переносим. Непереносима только начальная инициализация. Конечно, вы можете попробовать Java-приложение, но тут возникают свои сложности. Так что, выбор за вами.

Создайте проект Win32 Application. Инструкции смотри в предыдущем разделе. Только имена дайте win и win.c. Теперь будем писать файл win.c. Внесите комментарии, заголовочные файлы и функции display и resize, см. предыдущий раздел. Из функций display и resize уберите слово CALLBACK. А в функции display замениете auxSwapBuffers() на glFinish();

HGLRC hGLRC;

HDC hDC;

Теперь вставьте код функции, которая устанавливает параметры контекста воспроизведения OpenGL.

int SetWindowPixelFormat()

{

int m_GLPixelIndex;

pfd.nVersion = 1;

PFD_SUPPORT_OPENGL |

PFD_DOUBLEBUFFER;
pfd.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA;

pfd.cColorBits = 32;

pfd.cRedBits = 8;

pfd.cRedShift = 16;

pfd.cGreenBits = 8;

pfd.cGreenShift = 8;

pfd.cBlueBits = 8;

pfd.cBlueShift = 0;

pfd.cAlphaBits = 0;

pfd.cAlphaShift = 0;

pfd.cAccumBits = 64;

pfd.cAccumRedBits = 16;

pfd.cAccumGreenBits = 16;

pfd.cAccumBlueBits = 16;

pfd.cAccumAlphaBits = 0;

pfd.cDepthBits = 32;

pfd.cStencilBits = 8;

pfd.cAuxBuffers = 0;

pfd.iLayerType = PFD_MAIN_PLANE;

pfd.bReserved = 0;

pfd.dwLayerMask = 0;

pfd.dwVisibleMask = 0;

pfd.dwDamageMask = 0;
m_GLPixelIndex = ChoosePixelFormat( hDC, &pfd);

if(m_GLPixelIndex==0) // Let's choose a default index.

{

m_GLPixelIndex = 1;

return 0;

}
if (SetPixelFormat( hDC, m_GLPixelIndex, &pfd)==FALSE)

return 0;

return 1;

}
Информацию о структуре PIXELFORMATDESCRIPTOR смотрите в справочнике. Я пользуюсь MSDN. Сейчас MSDN входит в MS Developer Studio. Редактировать параметры этой структуры вам вряд ли придется. А если придется, то я не смогу тут описать все. Перевести справочник я, конечно, могу, но это вам вряд ли поможет. Книга не предназначена для этого. Здесь рассматриваются конкретные примеры и упражнения.

Теперь напишем функцию обработки сообщений нашего окна.
LRESULT CALLBACK WindowFunc(HWND hWnd,UINT msg,WPARAM wParam,LPARAM lParam)

{

float pos[4] = {3,3,3,1};

PAINTSTRUCT ps;

{

// сообщение WM_CREATE приходит

case WM_CREATE:

// получаем контекст устройства нашего окна

hDC = GetDC(hWnd);

// устанавливаем параметры контекста воспроизведения OpenGL

SetWindowPixelFormat();

// создаем контекст воспроизведения OpenGL

hGLRC = wglCreateContext(hDC);

// делаем его текущим

wglMakeCurrent(hDC, hGLRC);

glEnable(GL_ALPHA_TEST);

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);

glEnable(GL_LIGHTING);

glEnable(GL_LIGHT0);

glEnable(GL_BLEND);

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, dir);

case WM_DESTROY:

// удаляем созданный выше

// контекст воспроизведения OpenGL

if (hGLRC)

{

wglMakeCurrent(NULL, NULL);

}

// освобождаем контекст устройства нашего окна

PostQuitMessage(0);

break;

// это сообщение приходит всякий раз,

case WM_PAINT:

BeginPaint(hWnd, &ps);

display();

EndPaint(hWnd, &ps);

break;

resize( LOWORD(lParam), HIWORD(lParam) );

break;
default:

return DefWindowProc(hWnd,msg,wParam,lParam);

}
return 0;

}

И последнее, осталось написать функцию WinMain.

HINSTANCE hPrevInst,

LPSTR str,int nWinMode)

{

MSG msg;

wcl.lpszClassName = "OpenGLWinClass";

wcl.lpfnWndProc = WindowFunc;

wcl.style = CS_OWNDC | CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;

wcl.hCursor = LoadCursor(NULL,IDC_ARROW);

wcl.lpszMenuName = NULL;
wcl.cbClsExtra = 0;

wcl.cbWndExtra = 0;

RegisterClass(&wcl);

"OpenGLWinClass",

"Win API Template",

WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS,

200,

150,

420,

hThisInst, NULL);

UpdateWindow(hWnd);

{

while( PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_NOREMOVE) )

{

TranslateMessage(&msg);

}

else

}

return 0;

OpenGL требует свойства WS_CLIPCHILDREN и WS_CLIPSIBLINGS для окна в Windows. Поэтому были добавлены эти свойства при создании окна в функцию Createwindow. Также обратите внимание, что функция display вызывается в бесконечном цикле. Она вызывается, когда в очереди сообщений окна нет ничего. Эта же функция вызывается, когда нужно отрисовать окно заново - обработчик WM_PAINT.

Этот тип приложения обладаетя всеми достоинствами и недостаками WinAPI-приложения, рассмотренного выше, так как MFC - это библиотека классов С++, т.е. надстройка над WinAPI. Кто-нибудь, конечно, скажет, что приложение на плюсах немеренно большое, работает медленно и MFC для ленивых. В общем, тут у каждого свое мнение. Каждый по-своему прав. Тем не менее, я считаю, что для каждой задачи требуется свой инструмент. Где-то лучше использовать MFC, где-то WinAPI. Кричать, что первое или второе является незаменимым средством на все случаи жизни было бы неверным. У MFC есть свои особенности, отнести которые к достоинствам или недостаткам однозначно нельзя. В зависимости от решаемой задачи они идут в плюс или минус. Согласитесь,что глупо забивать сапожный гвоздь кувалдой или же скобу сапожным молотком.

Создаем проект:

1. Запустите MSVisualC++6.0

2. Щелкните меню File->New->MFC AppWizard(exe).

3. Выберете каталог и имя проекта задайте mfc, щелкните OK.

4. Step1: Поставьте переключатель на Single document, далее OK.

5. Step3: Уберите флажок ActiveX Controls, далее OK.

6. Щелкните Finish.

7. Щелкните Build->Set Active Configuration и установите тип проекта MFC - Win32 Release

8. Далее щелкаете Project->Settings->Link->Object/library modules: и добавьте туда opengl32.lib, glu32.lib и glaux.lib

В CMFCView объявите закрытую(private) переменную hGLRC типа HGLRC. Там же объявите функцию int SetWindowPixelFormat(HDC) и открытую(public) функцию display. Вот, что должно получиться:

class CMFCView : public CView

{

private:

HGLRC hGLRC;

int SetWindowPixelFormat(HDC);
public:

void display();

...
Вставьте код этой функции в файл MFCView.cpp. Код возьмите из предыдущего раздела. Отредактируйте функцию CMFCView::PreCretaeWindow следующим образом:
BOOL CMFCView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)

{

// TODO: Modify the Window class or styles here by modifying

cs.style |= (WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS);

return CView::PreCreateWindow(cs);

}
Добавьте также функцию display сюда:

{

glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );

glColor3d(1,0,0);

auxSolidSphere( 1 );
glFinish();

SwapBuffers(wglGetCurrentDC());

}
Теперь запустите View->Class Wizard и добавьте обработчик WM_CREATE,WM_DESTROY и WM_SIZE в класс CMFCView. Отредактируйте их следующим образом:
int CMFCView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)

{

if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)

pdc = new CClientDC(this);

return -1;

if(hGLRC == NULL)

return -1;
if(wglMakeCurrent(pdc->m_hDC, hGLRC)==FALSE)

return -1;

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);

glEnable(GL_LIGHTING);

glEnable(GL_LIGHT0);

glEnable(GL_BLEND);

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
float pos[4] = {3,3,3,1};

float dir[3] = {-1,-1,-1};

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, dir);

}
void CMFCView::OnDestroy()

{

if(wglGetCurrentContext()!=NULL)

if(hGLRC!=NULL)

{

wglDeleteContext(hGLRC);

}
delete pdc;

}
void CMFCView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy)

{

CView::OnSize(nType, cx, cy);

glMatrixMode( GL_PROJECTION );

glLoadIdentity();

glOrtho(-5,5, -5,5, 2,12);

gluLookAt( 0,0,5, 0,0,0, 0,1,0 );

glMatrixMode( GL_MODELVIEW );

}
Пояснения смотри в предыдущих разделах. В StdAfx.h включите заголовочные файлы, после строчки
#include

#include

#include

#include

{

( (CMFCView*) ((CMainFrame*)m_pMainWnd)->GetActiveView() )->display();

}

Достоинством данного типа приложения, конечно же, является переносимость и незаменимое средство для web-программирования. Вы можете украсить свой web-сервер апплетами с трехмерной графикой. К вашим услугам все возможности OpenGL и объектно-ориентированного программирования. Недостатком является сложность программирования на языке Java. За короткое время(три месяца) работы с этим языком на меня свалилось очень много элементарых проблем: отсутствие форматированного ввода/вывода, непонятное поведение апплета - в разных броузерах по-разному; устаревшие методы, которые одним компилятором воспринимались нормально, а другой выдавал предупреждение, и прочие мелкие проблемы. Вообще, писать java-приложения, т.е. самостоятельные программы, я бы не советовал. Воспользуйтесь альтернативой - OpenGL Auxilary Library, рассмотренной в самом начале этой главы. Если же вам необходимо переносимое приложение, то возьмите его из примеров к Magician Library. Для java-апплетов - программ, исполняющихся в web-броузерах, альтернативы нет. Поэтому я и рассматриваю здесь программирование апплетов.

Комметировать java-код, я думаю, излишне после рассмотренных здесь трех примеров приложений. Я лишь приведу здесь свой шаблонный файл template.java.
import java.applet.*;

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

import com.hermetica.magician.*;

import com.hermetica.util3d.*;
public class template extends Applet implements GLEventListener

{

private CoreGL gl_ = new CoreGL();

private GLComponent glc = null;

FrameRateComponent frc = new FrameRateComponent();

final int width = 400;

{

glc = (GLComponent)GLDrawableFactory.createGLComponent(width, width);

/** Setup the context capabilities */

GLCapabilities cap = glc.getContext().getCapabilities();

cap.setDepthBits(12);

cap.setPixelType(GLCapabilities.RGBA);

cap.setColourBits(24);

cap.setRedBits(1);

cap.setDoubleBuffered(GLCapabilities.DOUBLEBUFFER);

glc.addGLEventListener(this);

glc.initialize();

glc.start();

setSize(width,width);

}
public int getWidth() {

return width;

}
public int getHeight() {

return width;

}
/** Initialization stuff */

public void initialize( GLDrawable component )

{

float pos[] = {3,3,3,1};

gl_.glShadeModel( GL.GL_SMOOTH );

gl_.glEnable(GL.GL_ALPHA_TEST);

gl_.glEnable(GL.GL_DEPTH_TEST);

gl_.glEnable(GL.GL_COLOR_MATERIAL);

gl_.glEnable(GL.GL_LIGHTING);

gl_.glEnable(GL.GL_LIGHT0);

gl_.glEnable(GL.GL_BLEND);

gl_.glBlendFunc(GL.GL_SRC_ALPHA, GL.GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
gl_.glLightfv(GL.GL_LIGHT0, GL.GL_POSITION, pos);

gl_.glLightfv(GL.GL_LIGHT0, GL.GL_SPOT_DIRECTION, dir);

public void reshape( GLDrawable component, int x, int y,

int width, int height)

{

/** Setup the viewport */

gl_.glMatrixMode( GL.GL_PROJECTION );

gl_.glLoadIdentity();

gl_.glOrtho(-5,5,-5,5,2,12);

glu_.gluLookAt( 0,0,5, 0,0,0, 0,1,0 );

gl_.glMatrixMode( GL.GL_MODELVIEW );

}
public void display( GLDrawable component )

{

frc.startSample();

gl_.glColor3d(1,0,0);

shapes.solidSphere(0.6, 16, 16);

frc.stopSample();

}
public void stop()

{

if(glc.isRunning())

}
public void start()

{

if(glc.isRunning())

}
public void destroy()

{

glc.destroy();

public GL getGL()

{

return gl_;

}

Исходный файл смотрите здесь. Исполняемый файл здесь.

7.6 Linux-приложение - Mesa Library

7.7  Упражнение:"Переносим игру Arcanoid"