• 基于OpenGL三维软件开发


    实验原理:

    OpenGL在MFC下编程原理---- Windows操作系统对OpenGL的支持

    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。

      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ANSI C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作图的方法流程如下:

    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,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。

      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。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。

    实验步骤:

    1:新建一个MFC的工程,单文档的工程。

    2:工程建好之后,可以先编译运行一下。下面就是要把View的窗口初始化为OpenGL的编程环境。当然以下所有的操作都是在View类中进行的。

    先在Project->Settings->Link中,加上opengl32.lib glu32.lib glut.lib glaux.lib,

    然后在View.h的类定义view.cpp中加上如下引用。这个大家都知道。

    #include <glgl.h>

    #include <glglu.h> 

    #include <glglut.h>

    #include <glglaux.h>

    3:在PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)这个函数中可以修改一下窗口的风格,比如说窗口的名称背景什么的,当然也可以不修改,如果想修改的话,需要对WNDCLASSEX和CREATESTRUCT这两个结构比较熟悉。在这里,我不进行修改。采用默认的风格。

    4:下面开始正题,首先要让窗口支持OpenGL,那就必须要对PIXELFORMATDESCRIPTOR这个结构有所了解,先在View类view.cpp中新建一个函数SetupPixFormat(CDC *pDC),公有私有无所谓,如下:

    BOOL CTestGLInitialView::SetupPixFormat(CDC*pDC) //比如工程名叫TestGLInitial

    {

    static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = //定义像素格式

    {

    sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),// 上述格式描述符的大小

    1,         // 版本号

    PFD_DRAW_TO_WINDOW |    // 格式支持窗口

    PFD_SUPPORT_OPENGL |    // 格式必须支持OpenGL

    PFD_DOUBLEBUFFER,     // 必须支持双缓冲

    PFD_TYPE_RGBA,      // 申请 RGBA 格式

    24,         // 24位色彩深度,即1.67千万的真彩色

    0,0, 0, 0, 0, 0,     // 忽略的色彩位

    0,         // 无Alpha缓存

    0,         // 忽略Shift Bit

    0,         // 无累加缓存

    0,0, 0, 0,       // 忽略聚集位

    32,         // 32位 Z-缓存 (深度缓存)

    0,         // 无蒙板缓存

    0,         // 无辅助缓存

    PFD_MAIN_PLANE,      // 主绘图层

    0,         // Reserved

    0,0, 0        // 忽略层遮罩

    };

    int nIndex =ChoosePixelFormat(pDC->GetSafeHdc(), &pfd); //选择刚刚定义的像素格式

    if( nIndex == 0 ) return FALSE;

    return SetPixelFormat(pDC->GetSafeHdc(),nIndex, &pfd);   //设置像素格式

    }

    这个函数的主要目的就是设置窗口的像素格式,使之支持OpenGL,明白这点就行了。在创建窗口的时候,调用这个函数。

    5:刚刚那个函数是用来在创建窗口是调用的,在创建窗口时,还需要对OpenGL的环境做一些初始化,再定义一个函数InitialGL(),如下:

    BOOL CTestGLInitialView::InitialGL()

    {

    glShadeModel(GL_SMOOTH);          // 启用阴影平滑

    glClearColor(0.0f,0.0f, 0.0f, 0.0f);       // 黑色背景

    glClearDepth(1.0f);                            // 设置深度缓存

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);            // 启用深度测试

    glDepthFunc(GL_LEQUAL);             // 所作深度测试的类型

    glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);    // 告诉系统对透视进行修正

    return TRUE;                                      // 初始化 OK

    }

    6:现在可以捕获WM_CREATE消息了。但是,还要先定义一个CClientDC*的成员,这个成员指向View窗口自己,是用来传递给SetupPixFormat(CDC *pDC)函数的,没别的意思。现在,来捕获WM_CREATE消息,写上如下代码:

    intCTestGLInitialView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)

    {

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

    return -1;

    // TODO: Add your specialized creation code here

    m_pDC = new CClientDC(this);

    SetupPixFormat(m_pDC);

    HGLRC hrc = wglCreateContext(m_pDC->GetSafeHdc());

    wglMakeCurrent(m_pDC->GetSafeHdc(), hrc);

    InitialGL();

    return 0;

    }

    当然,当窗口关闭的时候,还应该要释放一些资源。捕获WM_DESTROY消息,写下如下代码:

    void CTestGLInitialView::OnDestroy()

    {

    CView::OnDestroy();

    // TODO: Add your message handler code here

    HGLRC hrc = wglGetCurrentContext();

    wglMakeCurrent(NULL, 0);

    wglDeleteContext(hrc);

    delete m_pDC;

    }

    现在可以编译一下了,没有错误。

    7:现在,OpenGL的环境已经初始化差基本完成,可以开始做图了。先定义一个作图的函数DrawScene(),写上如下的代码:

    BOOL CTestGLInitialView::DrawScene()

    {

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    // 清除屏幕和深度缓存

    glLoadIdentity();           // 重置当前的模型观察矩阵

    SwapBuffers(m_pDC->GetSafeHdc());        // 交换缓冲区

    return TRUE;

    }

    然后,要在OnDraw中,调用这个函数:

    void CTestGLInitialView::OnDraw(CDC* pDC)

    {

    CTestGLInitialDoc* pDoc = GetDocument();

    ASSERT_VALID(pDoc);

    // TODO: add draw code for native data here

    DrawScene();

    }

    8:运行一下,黑色的背景出来了。

    9:这时,可以修改DrawScene()这个作图函数,作图。画出那个三角形和正方形来。写代码如下:

    BOOL CTestGLInitialView::DrawScene()

    {

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    // 清除屏幕和深度缓存

    glLoadIdentity();           // 重置当前的模型观察矩阵

    glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);       // 左移 1.5 单位,并移入屏幕 6.0

    glBegin(GL_TRIANGLES);        // 绘制三角形

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);

    glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);       // 上顶点

    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

    glVertex3f(-1.0f,-1.0f,0.0f);       // 左下

    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);

    glVertex3f( 1.0f,-1.0f,0.0f);       // 右下

    glEnd();            // 三角形绘制结束

    glTranslatef(3.0f,0.0f,0.0f);       // 右移3单位

    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);

    glBegin(GL_QUADS);          //绘制正方形

    glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);       // 左上

    glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);       // 右上

    glVertex3f( 1.0f,-1.0f,0.0f);       // 左下

    glVertex3f(-1.0f,-1.0f,0.0f);       // 右下

    glEnd();

    SwapBuffers(m_pDC->GetSafeHdc());        // 交换缓冲区

    return TRUE;

    }

    运行一下,发现图形没有出现,这个怎么回事呢。原来是因为还没有定义投影方式和视口。即用正交投影还是透视投影。定义投影,还要捕获WM_SIZE消息。写如下代码:

    void CTestGLInitialView::OnSize(UINT nType,int cx, int cy)

    {

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

    // TODO: Add your message handler code here

    if (0 == cy)         // 防止被零除

    {

    cy = 1;          // 将Height设为1

    }

    glViewport(0, 0, cx, cy);     // 重置当前的视口

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);    // 选择投影矩阵

    glLoadIdentity();        // 重置投影矩阵

    // 设置视口的大小

    gluPerspective(45.0f,(GLfloat)cx/(GLfloat)cy,0.1f,100.0f);

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);      // 选择模型观察矩阵

    glLoadIdentity();        // 重置模型观察矩阵

    }

    再运行一下,图形已经出来了。以后,就可以在DrawScene()写任何画图的代码了,当窗口重绘的时候,都可以自动适应。如果要做一段可以运动的3D图画,可以再捕获WM_TIMER消息,通过在OnCreate的时候定义一个时钟,再配合一些变量,就可以做简单的动画了。

    读者可以在上面学习的基础上,继续完成下面的内容,以便增加对知识的掌握程度:

    建议必做功能:包括基本的基于OpenGL的显示,在OpenGL初始化过的视图区绘制一个基本图形。

    建议选做功能:绘制复杂例如曲线、曲面、不规则多面体以及其他实物的三维图形,图形的旋转,平移,放大、缩小等动画功能。

    搬家于CSDN 2015-05-10

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/arxive/p/11748193.html
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