基于MFC的OpenGL編程

1、一、簡介 GDI是通過設(shè)備句柄（Device Context以下簡稱DC）來繪圖，而OpenGL則需要繪制環(huán)境（Rendering Context，以下簡稱RC）。每一個GDI命令需要傳給它一個DC，但與GDI不同，OpenGL使用當前繪制環(huán)境(RC)。一旦在一個線程中指定 了一個當前RC，在此線程中其后所有的OpenGL命令都使用相同的當前RC。雖然在單一窗口中可以使用多個RC，但在單一線程中只有一個當前RC。下面我將首先產(chǎn)生一個OpenGL RC并使之成為當前RC，這將分為三個步驟：設(shè)置窗口像素格式；產(chǎn)生RC；設(shè)置為當前RC。二、MFC中的OpenGL基本框架1、首先創(chuàng)建工程 用AppWi

2、zard產(chǎn)生一個MFC EXE項目，其他默認即可。2、將此工程所需的OpenGL文件和庫加入到工程中 在工程菜單中，選擇Build下的Settings項。單擊Link標簽，選擇General目錄，在Object/Library Modules的編輯框中輸入opengl32.lib glu32.lib glut.lib glaux.lib（注意，輸入雙引號中的內(nèi)容，各個庫用空格分開；否則會出現(xiàn)鏈接錯誤），選擇OK結(jié)束。然后打開文件stdafx.h，加入下列頭文件：#include #include 3、改寫OnPreCreate函數(shù)并給視圖類添加成員函數(shù)和成員變量 OpenGL需要窗口加上WS_

3、CLIPCHILDREN（創(chuàng)建父窗口使用的Windows風格，用于重繪時裁剪子窗口所覆蓋的區(qū)域）和WS_CLIPSIBLINGS（創(chuàng)建子窗口使用的Windows風格，用于重繪時剪裁其他子窗口所覆蓋的區(qū)域）風格。把OnPreCreate改寫成如 下所示：BOOL COpenGLDemoView:PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs) / TODO: Modify the Window class or styles here by modifying / the CREATESTRUCT cs cs.style |= (WS_CLIPCHILDREN | WS_CLI

4、PSIBLINGS); return CView:PreCreateWindow(cs); 產(chǎn)生一個RC的第一步是定義窗口的像素格式。像素格式?jīng)Q定窗口著所顯示的圖形在內(nèi)存中是如何表示的。由像素格式控制的參數(shù)包括：顏色深度、緩沖模式和所支持的繪畫接口。在下面將有對這些參數(shù)的設(shè)置。我們先在COpenGLDemoView的類中添加一個保護型的成員函數(shù)BOOL SetWindowPixelFormat(HDC hDC)（用鼠標右鍵添加）和保護型的成員變量：int m_GLPixelIndex;并編輯其中的代碼如下：BOOL COpenGLDemoView:SetWindowPixelFormat(HD

5、C hDC)/定義窗口的像素格式 PIXELFORMATDESCRIPTOR pixelDesc= sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), 1, PFD_DRAW_TO_WINDOW|PFD_SUPPORT_OPENGL| PFD_DOUBLEBUFFER|PFD_SUPPORT_GDI, PFD_TYPE_RGBA, 24, 0,0,0,0,0,0, 0, 0, 0, 0,0,0,0, 32, 0, 0, PFD_MAIN_PLANE, 0, 0,0,0 ; this-m_GLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC,&pixelDesc);

6、 if(this-m_GLPixelIndex=0) this-m_GLPixelIndex = 1; if(DescribePixelFormat(hDC,this-m_GLPixelIndex,sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),&pixelDesc)=0) return FALSE; if(SetPixelFormat(hDC,this-m_GLPixelIndex,&pixelDesc)=FALSE) return FALSE; return TRUE;4、用ClassWizard添加WM_CREATE的消息處理函數(shù)OnCreate至此，OpenGL工程的基本框

7、架就建好了。但如果你現(xiàn)在運行此工程，則它與一般的MFC程序看起來沒有什么兩樣。5、代碼解釋現(xiàn)在我們可以看一看Describe-PixelFormat提供有哪幾種像素格式，并對代碼進行一些解釋：PIXELFORMATDESCRIPTOR包括了定義像素格式的全部信息。 DWFlags定義了與像素格式兼容的設(shè)備和接口。通常的OpenGL發(fā)行版本并不包括所有的標志(flag)。wFlags能接收以下標志：PFD_DRAW_TO_WINDOW 使之能在窗口或者其他設(shè)備窗口畫圖；PFD_DRAW_TO_BITMAP 使之能在內(nèi)存中的位圖畫圖；PFD_SUPPORT_GDI 使之能調(diào)用GDI函數(shù)（注：如果指

8、定了PFD_DOUBLEBUFFER，這個選項將無效）；PFD_SUPPORT_OpenGL 使之能調(diào)用OpenGL函數(shù)；PFD_GENERIC_FORMAT 假如這種象素格式由Windows GDI函數(shù)庫或由第三方硬件設(shè)備驅(qū)動程序支持，則需指定這一項；PFD_NEED_PALETTE 告訴緩沖區(qū)是否需要調(diào)色板，本程序假設(shè)顏色是使用24或 32位色，并且不會覆蓋調(diào)色板；PFD_NEED_SYSTEM_PALETTE 這個標志指明緩沖區(qū)是否把系統(tǒng)調(diào)色板當作它自身調(diào)色板的一部分；PFD_DOUBLEBUFFER 指明使用了雙緩沖區(qū)（注：GDI不能在使用了雙緩沖區(qū)的窗口中畫圖）；PFD_STEREO

9、 指明左、右緩沖區(qū)是否按立體圖像來組織。PixelType定義顯示顏色的方法。PFD_TYPE_RGBA意味著每一位(bit)組代表著紅、綠、藍各分量的值。PFD_TYPE_COLORINDEX 意味著每一位組代表著在彩色查找表中的索引值。本例都是采用了PFD_TYPE_RGBA方式。 cColorBits定義了指定一個顏色的位數(shù)。對RGBA來說，位數(shù)是在顏色中紅、綠、藍各分量所占的位數(shù)。對顏色的索引值來說，指的是表中的顏色數(shù)。 cRedBits、cGreenBits、cBlue-Bits、cAlphaBits用來表明各相應(yīng)分量所使用的位數(shù)。 cRedShift、cGreenShift、cBl

10、ue-Shift、cAlphaShift用來表明各分量從顏色開始的偏移量所占的位數(shù)。一旦初始化完我們的結(jié)構(gòu)，我們就想知道與要求最相近的系統(tǒng)象素格式。我們可以這樣做：m_hGLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC, &pixelDesc); ChoosePixelFormat接受兩個參數(shù)：一個是hDc，另一個是一個指向PIXELFORMATDESCRIPTOR結(jié)構(gòu)的指針& pixelDesc；該函數(shù)返回此像素格式的索引值。如果返回0則表示失敗。假如函數(shù)失敗，我們只是把索引值設(shè)為1并用 DescribePixelFormat得到像素格式描述。假如你申請一個沒得到支持

11、的像素格式，則Choose-PixelFormat將會返回與你要 求的像素格式最接近的一個值。一旦我們得到一個像素格式的索引值和相應(yīng)的描述，我們就可以調(diào)用SetPixelFormat設(shè)置像素格式，并且只需設(shè)置一 次?，F(xiàn)在像素格式已經(jīng)設(shè)定，我們下一步工作是產(chǎn)生繪制環(huán)境(RC)并使之成為當前繪制環(huán)境。在COpenGLDemoView中加入一個保護型的成員函數(shù)BOOL CreateViewGLContext(HDC hDC),并加入一個保護型的成員變量HGLRC m_hGLContext；HGLRC是一個指向rendering context的句柄。BOOL COpenGLDemoView:Crea

12、teViewGLContext(HDC hDC) this-m_hGLContext = wglCreateContext(hDC); if(this-m_hGLContext=NULL) /創(chuàng)建失敗 return FALSE; if(wglMakeCurrent(hDC,this-m_hGLContext)=FALSE) /選為當前RC失敗 return FALSE; return TRUE; 在OnCreate函數(shù)中調(diào)用此函數(shù)： int COpenGLDemoView:OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) if (CView:OnCreate(lp

13、CreateStruct) = -1) return -1; / TODO: Add your specialized creation code here HWND hWnd = this-GetSafeHwnd(); HDC hDC = :GetDC(hWnd); if(this-SetWindowPixelFormat(hDC)=FALSE) return 0; if(this-CreateViewGLContext(hDC)=FALSE) return 0; return 0; 添加WM_DESTROY的消息處理函數(shù)Ondestroy( )，使之如下所示：void COpenGLDem

14、oView:OnDestroy() CView:OnDestroy(); / TODO: Add your message handler code here if(wglGetCurrentContext()!=NULL) wglMakeCurrent(NULL,NULL); if(this-m_hGLContext!=NULL) wglDeleteContext(this-m_hGLContext); this-m_hGLContext = NULL; 最后，編輯COpenGLDemoView的構(gòu)造函數(shù)，使之如下所示：COpenGLDemoView:COpenGLDemoView() /

15、TODO: add construction code here this-m_GLPixelIndex = 0; this-m_hGLContext = NULL;至此，我們已經(jīng)構(gòu)造好了框架，使程序可以利用OpenGL進行畫圖了。你可能已經(jīng)注意到了，我們在程序開頭產(chǎn)生了一個RC，自始自終都使用它。這與大多數(shù)GDI程序不同。在GDI程序中，DC在需要時才產(chǎn)生，并且是畫完立刻釋放掉。實際上，RC也可以這樣做；但要記住，產(chǎn)生一個RC需要很多處理器時 間。因此，要想獲得高性能流暢的圖像和圖形，最好只產(chǎn)生RC一次，并始終用它，直到程序結(jié)束。 CreateViewGLContex產(chǎn)生RC并使之成為當前R

16、C。WglCreateContext返回一個RC的句柄。在你調(diào)用 CreateViewGLContex之前，你必須用SetWindowPixelFormat(hDC)將與設(shè)備相關(guān)的像素格式設(shè)置好。 wglMakeCurrent將RC設(shè)置成當前RC。傳入此函數(shù)的DC不一定就是你產(chǎn)生RC的那個DC，但二者的設(shè)備句柄(Device Context)和像素格式必須一致。假如你在調(diào)用wglMakeforCurrent之前已經(jīng)有另外一個RC存在，wglMakeforCurrent 就會把舊的RC沖掉，并將新RC設(shè)置為當前RC。另外你可以用wglMakeCurrent(NULL, NULL)來消除當前RC。

17、 我們要在OnDestroy中把繪制環(huán)境刪除掉。但在刪除RC之前，必須確定它不是當前句柄。我們是通過wglGetCurrentContext來了 解是否存在一個當前繪制環(huán)境的。假如存在，那么用wglMakeCurrent(NULL, NULL)來把它去掉。然后就可以通過wglDelete-Context來刪除RC了。這時允許視類刪除DC才是安全的。注：一般來說，使用的都是單線 程的程序，產(chǎn)生的RC就是線程當前的RC，不需要關(guān)注上述這一點。但如果使用的是多線程的程序，那我們就特別需要注意這一點了，否則會出現(xiàn)意想不到的后 果。三、畫圖實例下面給出一個簡單的二維圖形的例子（這個例子都是以上述框架為基

18、礎(chǔ)的）。用Classwizard為COpenGLDemoView添加WMSIZE的消息處理函數(shù)OnSize，代碼如下：void COpenGLDemoView:OnSize(UINT nType, int cx, int cy) CView:OnSize(nType, cx, cy); / TODO: Add your message handler code here GLsizei width,height; GLdouble aspect; width = cx; height = cy; if(cy=0) aspect = (GLdouble)width; else aspect =

19、(GLdouble)width/(GLdouble)height; glViewport(0,0,width,height); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0.0,500.0*aspect,0.0,500.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity();用Classwizard為COpenGLDemoView添加WM_PAINT的消息處理函數(shù)OnPaint，代碼如下：void COpenGLDemoView:OnPaint() CPaintDC dc(thi

20、s); / device context for painting / TODO: Add your message handler code here / Do not call CView:OnPaint() for painting messages glLoadIdentity(); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glBegin(GL_POLYGON); glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f); glVertex2f(100.0f,50.0f); glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f); glVertex2f(4

21、50.0f,400.0f); glColor4f(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f); glVertex2f(450.0f,50.0f); glEnd(); glFlush();這個程序的運行結(jié)果是黑色背景下的一個絢麗多彩的三角形。這里你可以看到用OpenGL繪制圖形非常容易，只需要幾條簡單的語句就能實現(xiàn) 強大的功能。如果你縮放窗口，三角形也會跟著縮放。這是因為OnSize通過glViewport(0, 0, width, height)定義了視口和視口坐標。glViewport的第一、二個參數(shù)是視口左下角的像素坐標，第三、四個參數(shù)是視口的寬度和高度。 OnSize中的glMatrixM

22、ode是用來設(shè)置矩陣模式的，它有三個選項：GL_MODELVIEW、GL_PROJECTION、GL_TEXTURE。GL_MODELVIEW表示從實體坐標系轉(zhuǎn)到人眼坐標系。GL_PROJECTION表示從人眼坐標系轉(zhuǎn)到剪裁坐標系。GL_TEXTURE表示從定義紋理的坐標系到粘貼紋理的坐標系的變換。glLoadIdentity初始化工程矩陣(project matrix)；gluOrtho2D把工程矩陣設(shè)置成顯示一個二維直角顯示區(qū)域。 這里我們有必要說一下OpenGL命令的命名原則。大多數(shù)OpenGL命令都是以gl開頭的。也有一些是以glu開頭的，它們來自O(shè)penGL Utility。大多數(shù)g

23、l命令在名字中定義了變量的類型并執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如：glVertex2f就是定義了一個頂點，參數(shù)變量為兩個浮點數(shù)， 分別代表這個頂點的x、y坐標。類似的還有g(shù)lVertex2d、glVertex2f、glVertex3I、glVertex3s、 glVertex2sv、glVertex3dv等函數(shù)。那么，怎樣畫三角形 呢？我們首先調(diào)用glColor4f(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f)，把紅、綠、藍分量分別指定為1、0、0。然后我們用glVertex2f(100.0f, 50.0f)在(100，50)處定義一個點。依次，我們在(450，400)處定義綠點，在(450，50)處定

24、義藍點。然后我們用glEnd結(jié)束畫三 角形。但此時三角形還沒畫出來，這些命令還只是在緩沖區(qū)里，直到你調(diào)用glFlush函數(shù)，由glFlush觸發(fā)這些命令的執(zhí)行。OpenGL自動改變?nèi)?角形頂點間的顏色值，使之絢麗多彩。還可通過glBegin再產(chǎn)生新的圖形。glBegin(GLenum mode)參數(shù)有：GL_POINTS,GL_LINES,GL_LINE_STRIP,GL_LINE_LOOP, GL_TRIANGLES,GL_TRIANGLE_STRIP,GL_TRIANGLE_FAN,GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, GL_POLYGON在glBegin和glEnd之間的有效

25、函數(shù)有: glVertex,glColor,glIndex, glNormal,glTexCoord, glEvalCoord,glEvalPoint, glMaterial, glEdgeFlag四小結(jié)1、如果要響應(yīng)WM_SIZE消息，則一定要設(shè)置視口和矩陣模式。2、盡量把你全部的畫圖工作在響應(yīng)WM_PAINT消息時完成。3、產(chǎn)生一個繪制環(huán)境要耗費大量的CPU時間，所以最好在程序中只產(chǎn)生一次，直到程序結(jié)束。4、盡量把你的畫圖命令封裝在文檔類中，這樣你就可以在不同的視類中使用相同的文檔，節(jié)省你編程的工作量。5、glBegin和glEnd一定要成對出現(xiàn)，這之間是對圖元的繪制語句。 glPushM

26、atrix()和glPopMatrix()也一定要成對出現(xiàn)。glPushMatrix()把當前的矩陣拷貝到棧中。當我們調(diào)用 glPopMatrix時，最后壓入棧的矩陣恢復(fù)為當前矩陣。使用glPushMatrix()可以精確地把當前矩陣保存下來，并用 glPopMatrix把它恢復(fù)出來。這樣我們就可以使用這個技術(shù)相對某個物體放置其他物體。例如下列語句只使用一個矩陣，就能產(chǎn)生兩個矩形，并將它們成一定角度擺放。glPushMatrix(); glTranslated( m_transX, m_transY, 0); glRotated( m_angle1, 0, 0, 1); glPushMatri

27、x(); glTranslated( 90, 0, 0); glRotated( m_angle2, 0, 0, 1); glColor4f(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f); glCallList(ArmPart);/ArmPart 且桓鼉卣竺 glPopMatrix(); glColor4f(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); glCallList(ArmPart); glPopMatrix(); 6、 解決屏幕的閃爍問題。我們知道，在窗口中拖動一個圖形的時候，由于邊畫邊顯示，會出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象。在GDI中解決這個問題較為復(fù)雜，通過在內(nèi)存中生成一個 內(nèi)存DC，繪畫

28、時讓畫筆在內(nèi)存DC中畫，畫完后一次用Bitblt將內(nèi)存DC“貼”到顯示器上，就可解決閃爍的問題。在OpenGL中，我們是通過雙緩存 來解決這個問題的。一般來說，雙緩存在圖形工作軟件中是很普遍的。雙緩存是兩個緩存，一個前臺緩存、一個后臺緩存。繪圖先在后臺緩存中畫，畫完后，交換到 前臺緩存，這樣就不會有閃爍現(xiàn)象了。通過以下步驟可以很容易地解決這個問題：1) 要注意，GDI命令是沒有設(shè)計雙緩存的。我們首先把使用InvalidateRect(null)的地方改成InvalidateRect(NULL,FALSE)。這樣做是使GDI的重畫命令失效，由OpenGL的命令進行重畫；2) 將像素格式定義成支持

29、雙緩存的（注：PFD_DOUBLEBUFFER和PFD_SUPPORT_GDI只能取一個，兩者相互沖突）。 pixelDesc.dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER | PFD_STEREO_DONTCARE; 3) 我們得告訴OpenGL在后臺緩存中畫圖，在視類的OnSize()的最后一行加入：glDrawBuffer (GL_BACK)；4) 最后我們得把后臺緩存的內(nèi)容換到前臺緩存中，在視類的OnPaint()的最后一行加入：SwapBuffers(dc.m_ ps.hdc)。 7、生成簡單

30、的三維圖形。我們知道，三維和二維的坐標系統(tǒng)不同，三維的圖形比二維的圖形多一個z坐標。我們在生成簡單的二維圖形時，用的是 gluOrtho2D；我們在生成三維圖形時，需要兩個遠近裁剪平面，以生成透視效果。實際上，二維圖形只是視線的近裁剪平面z= -1，遠裁剪平面z=1；這樣z坐標始終當作0，兩者沒有本質(zhì)的差別。在上述基礎(chǔ)之上，我們只做簡單的變化，就可以生成三維物體。 1) 首先，在OnSize()中，把gluOrtho2D(0.0, 500.0*aspect,0.0, 500.0)換成gluPerspective(60, aspect, 1, 10.0)；這樣就實現(xiàn)了三維透視坐標系的設(shè)置。該語句說明了視點在原點，透視角是60度，近裁剪面在z=1處，遠裁剪面在z=10.0處。2) 在RenderScene()中生成三維圖形；實際上，它是由多邊形組成的。下面就是一個三維多邊形的例子：glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT, RedSurface) glBegin(GL_POLYGON); glNormal3d( 1.0, 0.0,