openGL 基础入门

OpenGL 需要用到的数学知识：

空间解析几何，矢量代数。

世界坐标系： 有三维 x,y,z 轴，是 右手坐标系。

向量：在一个坐标系中，两个点位置之间的差，可认为是一个有向线段。

矩阵： 由mxn个数排成的m行n列的数表。

对于OpenGL刚入门的朋友，推荐大家看一下以下这些知识：Programming Guide (红宝书). PDF and HTML， 橙宝书 ("OpenGL Shading Language"), 以及 NeHe's OpenGL教程。

OpenGL windows 环境搭载：

在windows开发openGL可以使用vc，也可以用devc++，后者是免费软件。

我们讲一下如何使用devc++。

首先是下载和安装devc++.下载地址： https://sourceforge.net/projects/dev-cpp/files/Sources/Mingw%20sources/binutils-2.15.91-20040904-1-src.tar.gz/download?use_mirror=nchc

安装成功以后，创建一个新工程，工程里面就有一个openGL工程，创建好openGL工程以后，自带了一个openGL的例子。

接下来我们想把《红宝书》的例子放到这个IDE中去编译运行，首先我们去下载源代码，下载地址是：http://www.opengl.org/resources/code/samples/redbook.zip

打开压缩包，看到的是一组exe可执行文件和它们的c源文件，双击exe文件发现并不能正常运行，报告缺少某些dll文件，我们需要 通过源文件来重新编译exe文件。

打开一个源文件，把内容copy到我们工程里面的main.cpp里面，然后编译运行，IDE报link错误，难点在这里了。

工具-->检查更新-->select dev pack server,选择devpaks.org Community Devpaks

点击最下方的Check for updates 按钮，等待加载完成后在groups里面选择openGL，会出现多个插件供你选择安装，因为我们的源代码里面用到了glut，所以我们需要安装这个pakage，我们需要选择openglut就行安装，而不是选择glut，这个依然会在link的时候报错。

安装完成后，工程--》工程属性--》参数，加入库或者对象，选择以后库文件：

Lib/libopengl32.a

Lib/libopenglut.a
Lib/libglu32.a

ok，现在你可以编译和运行openGL例子了！

ps: 如果使用了aux library，一定要把Lib/libaux.a 放在Lib/libopengl32.a 之前。

----OpenGL 红宝书----

----chapter 1 开始-----

1. openGL 是对图形硬件的一组接口，这些接口包含了120个命令。

2. openGL 有客户端和服务端的概念，openGL可以工作在网络环境中，运行程序和发射openGL命令的计算机称作客户端，接受命令并显示图形的计算机称为服务器端，如果只有一台机器，则这台机器既是客户端又是服务器端。

3.openGL被设计为硬件无关，所以它并没有提供跟窗口和用户输入相关的接口。

4. 把图形对象的数学描述和颜色信息转化成屏幕上的像素的过程，称为光栅化。

5. 两个图形有遮挡的情况下，为了提高性能，被遮挡的部分不被画出来。

6. bitplane存储了屏幕像素的颜色信息，或者说某个像素到底有多红。

7. openGL命令习惯于使用后缀表示参数的数量和类型，比如：glColor3f() 表示这个方法有三个参数,而且类型是单精度浮点型；几乎每个命令都有vector版本，即参数是一个vector（数组，序列）。

8. openGL 是个状态机，你对openGL的一次配置都会影响到接下来的绘图工作，比如你设置了颜色，如果在接下来 不显示改变绘图颜色，那么所有图形将使用你之前设置的颜色进行绘图。

9. 有一些库封装了openGL的基本函数，使openGL的使用更方便，如GLU,这个库是跟openGL的实现一起发行的; GLX,这个库是专门用于x windows 系统的；Open Inventor 是一个openGL的面向对象工具箱。

10. 图形编程中，双缓冲技术是常用的一种图形绘图技术，先将图形绘制在内存中，完成以后再投影在到屏幕上，这样不会 因为频繁的屏幕刷新操作引起屏幕闪烁。

11. 要做到动画的产生，需要至少每秒钟在屏幕上顺序显示24帧的图片，在呈现每一张的图片的过程中，我们不要把画的过程呈献给用户，当图片画好以后再投影到屏幕上，而第一张再投影的时候，后台应该在绘制第二张需要投影的图片，这就是双缓冲技术的一个使用。

动画制作过程中遇到的问题：

12. 假如一个机器支持的最高刷新率是60帧每秒，如果你可以在1/60之内把图片绘制完成，那么我们就可以得到最高的刷新率，即每秒60帧，这样的图像看起来也是最流畅的；但是如果我们的图片非常复杂，绘制一张图片需要1/45秒，而且在绘制完成之前是不能投影到屏幕上的，防止用户看到不完整的图片，那我们在只能在两个1/60内显示同一张图片，屏幕的实际帧数就降到了每秒30帧,假如随着程序的执行过程中我们需要绘制越来越复杂的图片，那么每秒显示的帧数可能继续降低，越来越不流畅，甚至画面卡住。

13. 因为画每一张图片的时间是随机的，有可能低于一次刷新也有可能高于一次刷新，所以动画看起来就可能时快时慢，这种情况下最好设置一个更长的刷新周期，让动画播放的慢点。

----chapter 1 结束-----

----chapter 2 开始-----

1. 不管多么复杂的图片都是由最基本的图形组成的，这些基本图形有点、线、二维多边形等。

2. openGL画图过程：清空屏幕、绘制基本几何图形、绘制光栅对象。

3. openGL 默认的是即画即显得模式，当你向发出一个openGL命令时，显示会更新，作为增强，可以维护一个openGL的命令队列。

4. 画图之前一般要先清空屏幕到指定的背景，比如要画word文件清空到白色，要绘制星空的清空到黑色，但是有时候也不需要清空，比如换了一个场景，从室外转到了室内。

5. 很多系统都有很多缓冲作为颜色缓存，这些缓存都需要被实时的更新，最好有一个这样的例程做这些工作。

6. RGBA 颜色： RED , GREEN, BLUE, ALPHA. 范围都是【0,1】闭区间，alpha = 0 完全透明， alpha = 1 完全不透明。

7. 完全的红，绿，蓝混合成白色，一点都没有的混合成黑色，红和绿混合成黄色，红和蓝混合成品红，绿和蓝混合成蓝绿。三个各一半是灰色（介于黑色和白色之间）。

8. 一般情况下，client端会把openGL命令装进一个network package，等这个package满了以后，就可以把它发给server端，然而如果package一直不满，就有可能一直等待下去。这时我们可以使用glFlush(),它命令将不满的package发送出去。

还有一个函数glFinish()执行和glFlush()一样的事情以后，等待server端将图形绘制完毕的消息，这个方法可以用在需要绘制有先后顺序，或者事件需要同步的场合。

9. 如何处理图形建的遮挡，为每个像素设置深度信息，这里使用一个深度缓冲表，当新图形的深度比旧图形的深度浅时，就把那个像素设置成新的，反之抛弃，由于像素被抛弃而不是用来 绘制，可以提高性能。

10. openGL 中的点、线、多边形 和数学中的概念有点不一样，而且知道它们的区别很重要，openGL中的点是有三维的，不过z轴通常被置为0，数学中的点是无穷的小的，在openGL中明显不是，他起码占一个像素，还有可能占更多；数学中的线是无穷细而且在两端无穷眼神的，openGL中指的是有宽度的线段；openGL中的多边形是凸多边形，而且不能有洞，凹多边形可以由凸多边形构成。

11. OpenGL中所有的几何图形都是由顶点组成的。可以使用glVertex*()来指定一个顶点。这个方法的调用应该在glBegin()和glEnd()之间。

12. 在绘制几何图形的时候，告诉openGL你要画什么，然后指定几个顶点, 绘制语句是要区分顺序的，顺序变了，画出的图形可能也就不一样了。

例：绘制圆圈：

#define PI 3.1415926535897;

GLint circle_points = 100;

glBegin(GL_LINE_LOOP);

for (i = 0; i < circle_points; i++) {

angle = 2*PI*i/circle_points;

glVertex2f(cos(angle), sin(angle));

}
glEnd();

13. 默认的情况下，点占一个像素，线有一个像素宽，多边形是被填充的。但opengGL提供了定制接口 。

Point Details

你可以使用glPointSize（size）用像素数来指定点的宽度，这里有一个抗锯齿的概念：

如果抗锯齿功能没有开，启， 当一个点的像素数量不是一个整数的时候，系统会自动把这个数量约等于为整数，然后画出一个正方形区域，

这样我们看起来的图像是不平滑的；

如果开启了抗锯齿的功能，会画出一个圆形的区域，而且这个区域的边缘像素的亮度不是满的，这样可以让图像看起来更平滑，

在这个模式下，非整数宽度是不会被截取为整数的。

不抗锯齿的点的宽度的上限是抗锯齿宽度上限约为整数的值，可以用glGetFloatv（GL_LINE_WIDTH_RANGE）得到抗锯齿点的宽度的上限。

Line Details

线的宽度和点的宽度的概念是相同的，同样要区分抗不抗锯齿，这里需要注意的是线的宽度默认是1个像素宽，在低分率的屏幕上，线的宽度可能比较明显，而高分辨率的屏幕上，一个像素的宽度有可能让你根本看不见那条线，而要实现分辨率无关的线宽，需要把像素的物理宽度计算进来。

待续。。。。。。