SCARA——OpenGL入门学习四（颜色）

OpenGL入门学习[四]

本次学习的是颜色的选择。终于要走出黑白的世界了~~

OpenGL支持两种颜色模式：一种是RGBA，一种是颜色索引模式。
无论哪种颜色模式，计算机都必须为每一个像素保存一些数据。不同的是，RGBA模式中，数据直接就代表了颜色；而颜色索引模式中，数据代表的是一个索引，要得到真正的颜色，还必须去查索引表。

1. RGBA颜色
RGBA模式中，每一个像素会保存以下数据：R值（红色分量）、G值（绿色分量）、B值（蓝色分量）和A值（alpha分量）。其中红、绿、蓝三种颜色相组合，就可以得到我们所需要的各种颜色，而alpha不直接影响颜色，它将留待以后介绍，灰度（透明度）。
在RGBA模式下选择颜色是十分简单的事情，只需要一个函数就可以搞定。
glColor*系列函数可以用于设置颜色，其中三个参数的版本可以指定R、G、B的值，而A值采用默认；四个参数的版本可以分别指定R、G、B、A的值。例如：
void glColor3f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue);
void glColor4f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue, GLfloat alpha);
（还记得吗？3f表示有三个浮点参数~请看第二课中关于glVertex*函数的叙述。）
将浮点数作为参数，其中0.0表示不使用该种颜色，而1.0表示将该种颜色用到最多。例如：
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);    表示不使用绿、蓝色，而将红色使用最多，于是得到最纯净的红色。
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);    表示使用绿、蓝色到最多，而不使用红色。混合的效果就是浅蓝色。
glColor3f(0.5f, 0.5f, 0.5f);    表示各种颜色使用一半，效果为灰色。
注意：浮点数可以精确到小数点后若干位，这并不表示计算机就可以显示如此多种颜色。实际上，计算机可以显示的颜色种数将由硬件决定。如果OpenGL找不到精确的颜色，会进行类似“四舍五入”的处理。

大家可以通过改变下面代码中glColor3f的参数值，绘制不同颜色的矩形。

void myDisplay(void)
{
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
     glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f);
     glFlush();
}

注意：glColor系列函数，在参数类型不同时，表示“最大”颜色的值也不同。
采用f和d做后缀的函数，以1.0表示最大的使用。
采用b做后缀的函数，以127表示最大的使用。
采用ub做后缀的函数，以255表示最大的使用。
采用s做后缀的函数，以32767表示最大的使用。
采用us做后缀的函数，以65535表示最大的使用。
这些规则看似麻烦，但熟悉后实际使用中不会有什么障碍。

2、索引颜色（选看）
在索引颜色模式中，OpenGL需要一个颜色表。这个表就相当于画家的调色板：虽然可以调出很多种颜色，但同时存在于调色板上的颜色种数将不会超过调色板的格数。试将颜色表的每一项想象成调色板上的一个格子：它保存了一种颜色。
在使用索引颜色模式画图时，我说“我把第i种颜色设置为某某”，其实就相当于将调色板的第i格调为某某颜色。“我需要第k种颜色来画图”，那么就用画笔去蘸一下第k格调色板。
颜色表的大小是很有限的，一般在256~4096之间，且总是2的整数次幂。在使用索引颜色方式进行绘图时，总是先设置颜色表，然后选择颜色。

   2.1、选择颜色
使用glIndex*系列函数可以在颜色表中选择颜色。其中最常用的可能是glIndexi，它的参数是一个整形。
void glIndexi(GLint c);
是的，这的确很简单。

  2.2、设置颜色表
OpenGL 并直接没有提供设置颜色表的方法，因此设置颜色表需要使用操作系统的支持。我们所用的Windows和其他大多数图形操作系统都具有这个功能，但所使用的函数却不相同。正如我没有讲述如何自己写代码在Windows下建立一个窗口，这里我也不会讲述如何在Windows下设置颜色表。
GLUT工具包提供了设置颜色表的函数glutSetColor，但我测试始终有问题。现在为了让大家体验一下索引颜色，我向大家介绍另一个OpenGL工具包： aux。这个工具包是VisualStudio自带的，不必另外安装，但它已经过时，这里仅仅是体验一下，大家不必深入。

#include <windows.h>
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glaux.h>

#pragma comment (lib, "opengl32.lib")
#pragma comment (lib, "glaux.lib")

#include <math.h>
const GLdouble Pi = 3.1415926536;
void myDisplay(void)
{
     int i;
     for(i=0; i<8; ++i)
         auxSetOneColor(i, (float)(i&0x04), (float)(i&0x02), (float)(i&0x01));
     glShadeModel(GL_FLAT);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
     glVertex2f(0.0f, 0.0f);
     for(i=0; i<=8; ++i)
     {
         glIndexi(i);
         glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
     }
     glEnd();
     glFlush();
}

int main(void)
{
     auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_INDEX);
     auxInitPosition(0, 0, 400, 400);
     auxInitWindow(L"");
     myDisplay();
     Sleep(10 * 1000);
     return 0;
}

其它部分大家都可以不管，只看myDisplay函数就可以了。首先，使用auxSetOneColor设置颜色表中的一格。循环八次就可以设置八格。
glShadeModel等下再讲，这里不提。
然后在循环中用glVertex设置顶点，同时用glIndexi改变顶点代表的颜色。
最终得到的效果是八个相同形状、不同颜色的三角形。

索引颜色虽然讲得多了点。索引颜色的主要优势是占用空间小（每个像素不必单独保存自己的颜色，只用很少的二进制位就可以代表其颜色在颜色表中的位置），花费系统资源少，图形运算速度快，但它编程稍稍显得不是那么方便，并且画面效果也会比RGB颜色差一些。“星际争霸”可能代表了256色的颜色表的画面效果，虽然它在一台很烂的PC上也可以运行很流畅，但以目前的眼光来看，其画面效果就显得不足了。
目前的PC机性能已经足够在各种场合下使用RGB颜色，因此PC程序开发中，使用索引颜色已经不是主流。当然，一些小型设备例如GBA、手机等，索引颜色还是有它的用武之地。


3、指定清除屏幕用的颜色
我们写：glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);  意思是把屏幕上的颜色清空。
但实际上什么才叫“空”呢？在宇宙中，黑色代表了“空”；在一张白纸上，白色代表了“空”；在信封上，信封的颜色才是“空”。
OpenGL用下面的函数来定义清楚屏幕后屏幕所拥有的颜色。
在RGB模式下，使用glClearColor来指定“空”的颜色，它需要四个参数，其参数的意义跟glColor4f相似。
在索引颜色模式下，使用glClearIndex来指定“空”的颜色所在的索引，它需要一个参数，其意义跟glIndexi相似。

void myDisplay(void)
{
     glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glFlush();
}

呵，这个还真简单~


4、指定着色模型
OpenGL允许为同一多边形的不同顶点指定不同的颜色。例如：

#include <math.h>
const GLdouble Pi = 3.1415926536;
void myDisplay(void)
{
     int i;
     // glShadeModel(GL_FLAT);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
     glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
     glVertex2f(0.0f, 0.0f);
     for(i=0; i<=8; ++i)
     {
         glColor3f(i&0x04, i&0x02, i&0x01);
         glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
     }
     glEnd();
     glFlush();
}

在默认情况下，OpenGL会计算两点顶点之间的其它点，并为它们填上“合适”的颜色，使相邻的点的颜色值都比较接近。如果使用的是RGB模式，看起来就具有渐变的效果。如果是使用颜色索引模式，则其相邻点的索引值是接近的，如果将颜色表中接近的项设置成接近的颜色，则看起来也是渐变的效果。但如果颜色表中接近的项颜色却差距很大，则看起来可能是很奇怪的效果。
使用glShadeModel函数可以关闭这种计算，如果顶点的颜色不同，则将顶点之间的其它点全部设置为与某一个点相同。（直线以后指定的点的颜色为准，而多边形将以任意顶点的颜色为准，由实现决定。）为了避免这个不确定性，尽量在多边形中使用同一种颜色。
glShadeModel的使用方法：
glShadeModel(GL_SMOOTH);    // 平滑方式，这也是默认方式
glShadeModel(GL_FLAT);      // 单色方式

小结：
本课学习了如何设置颜色。其中RGB颜色方式是目前PC机上的常用方式。
可以设置glClear清除后屏幕所剩的颜色。
可以设置颜色填充方式：平滑方式或单色方式。