實(shí)驗(yàn)三 基于OpenGL的圓柱繪制 OpenGL紋理光照

1、實(shí)驗(yàn)三 基于OpenGL的圓柱繪制1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^圓柱的繪制，掌握OpenGL編程環(huán)境的設(shè)置，基本圖元的使用，光照的設(shè)置以及紋理的設(shè)置，理解曲面繪制的基本原理。2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）設(shè)置OpenGL編程環(huán)境；（2）利用三角形和四邊形等基本圖元繪制底面圓圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，半徑為r，高為h，方向沿z軸方向的圓柱；（3）設(shè)置光照（4）設(shè)置紋理：在圓柱的側(cè)面上顯示一張圖片3. 主要問題&結(jié)果截圖1 如何繪制圓柱？一種方法是調(diào)用gluc中的函數(shù)gluCylinder但本實(shí)驗(yàn)要求利用三角形和四邊形等基本圖元繪制所以這里主要采用類似微積分的方式繪制，就是將橢圓的側(cè)面用多個(gè)四邊形，底面用多個(gè)三角形來表示

2、關(guān)鍵代碼void Circle()底面的圓形void Cylinder()圓柱的側(cè)面glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);/扇形連續(xù)填充三角形串glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);/圓心：這是三角形作為圓心的頂點(diǎn)int i = 0;for (i = 0; i <= 360; i += 15)float p = i * 3.14 / 180;glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f);/圓周：這是三角形作為扇形弧端點(diǎn)的頂點(diǎn)（p的值取0-2PI）就能畫出一個(gè)類似圓形glEnd();glBegin(GL_QUAD_STRIP);/連續(xù)填充

3、四邊形串 int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(p/10,0.1f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f);/這個(gè)1.0f指定的是高度 glTexCoord2f(p/10,0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd();效果：再調(diào)用畫圓形的函數(shù)畫上兩個(gè)底面 Circle(); glTranslatef(0, 0, 1);/設(shè)定高度為1，畫上底面 Circle();效果：2 如何紋理貼圖？

4、關(guān)鍵代碼： glEnable(GL_TEXTURE_2D);/執(zhí)行紋理映射，啟用二維文理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);/允許建立一個(gè)綁定到目標(biāo)紋理的有名稱的紋理/ID 紋理的名稱，并且，該紋理的名稱在當(dāng)前的應(yīng)用中不能被再次使用紋理貼圖的原理是紋理映射，即將紋理圖片上的點(diǎn)和圖形中的點(diǎn)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以，我們需要glEnable底下的點(diǎn)定義之前關(guān)聯(lián)上與之對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)即先調(diào)用glTexCoord2f設(shè)置紋理，再調(diào)用glVertex3f繪制點(diǎn)例如之前的圓形：glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);/扇形連續(xù)填充三角形串 glTexCoord2f(0.0

5、f, 0.0f); /將紋理圖（0，0）映射到圓心 glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);/將紋理圖（1，0）映射到圓周 glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd();這實(shí)際上不是一個(gè)貼圖的效果，因?yàn)閳A心到圓周上距離相等的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理點(diǎn)都是一樣的，是一個(gè)同心圓的圖樣效果：紋理那么再看圓柱側(cè)面：glBegin(GL_QUAD_STRIP);/連續(xù)填

6、充四邊形串 int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(p/10,0.1f);/p和圓周是相對(duì)應(yīng)的，這里讓紋理的橫坐標(biāo)隨圓周掃過的角度一起改變，就能夠?qū)⒓y理圖“刷”上去了，而縱坐標(biāo)設(shè)置為圖像的高度和紋理高度的對(duì)應(yīng)，這里合適的參數(shù)是根據(jù)實(shí)際測(cè)試得到的 glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f); glTexCoord2f(p/10,0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd();這是最終的效果圖：是不是

7、很像一段木樁呢？3 如何設(shè)置光照？/定義光源GLfloat ambient=0.0,0.0,0.0,1.0; GLfloat diffuse=9.0,9.0,9.0,9.0;GLfloat position=i/6,2.0,2.0,0.0;/我把光源位置設(shè)置得和旋轉(zhuǎn)時(shí)用到的角度相關(guān)聯(lián)/把定義值給GL_LIGHT1 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient);/設(shè)置環(huán)境光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse);/設(shè)置漫反射光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,position);/設(shè)置光源

8、位置 glEnable(GL_LIGHTING);/啟用光照 glEnable(GL_LIGHT1);/啟用1號(hào)光源效果：可以觀察到物體亮度明暗交替的變化4.實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次實(shí)驗(yàn)，我算花了比較多心思的。不過我也不是從零開始寫的代碼，其實(shí)原本對(duì)于Opengl我也沒有很好的基礎(chǔ)。我先是從網(wǎng)上找到了幾個(gè)demo，有的是只能完成貼圖的，有的是只能畫圓的，有的是只能畫側(cè)面的，這些小型的程序比較簡單易懂，我通過學(xué)習(xí)它們的源碼，舉一反三，最終按照實(shí)驗(yàn)要求完成了自己的程序。其中，自己看代碼最難理解的就是紋理映射的方式，看懂了之后會(huì)發(fā)現(xiàn)很簡單，學(xué)習(xí)Opengl，就要理解它狀態(tài)機(jī)的基本思想，自己動(dòng)手實(shí)踐一下，改改代碼

9、，就很容易理解。附錄：源碼main.cpp#include<stdlib.h>#include<windows.h>#include<math.h>#include<GL/glut.h>#include <math.h>#include "texture.h"void Circle() glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); /glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);/有l(wèi)這個(gè)會(huì)把圓柱側(cè)面清掉 glEnable(GL_TEXTURE_2D);/執(zhí)行紋理映射，啟用二維文理 gl

10、BindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);/允許建立一個(gè)綁定到目標(biāo)紋理的有名稱的紋理/ID 紋理的名稱，并且，該紋理的名稱在當(dāng)前的應(yīng)用中不能被再次使用 glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);/扇形連續(xù)填充三角形串 glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); int i = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p

11、), 0.0f); glEnd(); glDisable(GL_TEXTURE_2D);void Cylinder() glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); /glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);/有l(wèi)這個(gè)會(huì)把圓柱側(cè)面清掉 glEnable(GL_TEXTURE_2D);/執(zhí)行紋理映射，啟用二維文理 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ID);/允許建立一個(gè)綁定到目標(biāo)紋理的有名稱的紋理/ID 紋理的名稱，并且，該紋理的名稱在當(dāng)前的應(yīng)用中不能被再次使用 glBegin(GL_QUAD_STRIP);/連續(xù)填充四邊形串 int i

12、 = 0; for (i = 0; i <= 360; i += 15) float p = i * 3.14 / 180; glTexCoord2f(p/10,0.1f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 1.0f); glTexCoord2f(p/10,0.0f); glVertex3f(sin(p), cos(p), 0.0f); glEnd(); glDisable(GL_TEXTURE_2D); Circle(); glTranslatef(0, 0, 1); Circle();void renderScene(void) static float i =

13、 0; i += 0.1;/旋轉(zhuǎn)速度 if (i > 360) i = 0; glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); glPushMatrix(); /glColor3f(0, 1, 1);/設(shè)置顏色 glTranslatef(0.0, 0.0, -7);/指定位置，大小 glRotatef(i, 1, 1 ,1);/旋轉(zhuǎn)軸/定義光源 GLfloat ambient= 0.0,0.0,0.0,1.0; GLfloat diffuse= 9.0,9.0,9.0,9.0; GLfloat po

14、sition= i/6,2.0,2.0,0.0;/把定義值給GL_LIGHT1 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient);/設(shè)置環(huán)境光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse);/設(shè)置漫反射光 glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,position);/設(shè)置光源位置 glEnable(GL_LIGHTING);/啟用光照 glEnable(GL_LIGHT1);/啟用1號(hào)光源 Cylinder();/繪制圓柱 /Circle(); glDisable(GL_TEXTURE_2D); glPop

15、Matrix(); glutSwapBuffers();void changeSize(int w, int h) / 防止除數(shù)即高度為0 / (你可以設(shè)置窗口寬度為0). if (h = 0) h = 1; float ratio = 1.0* w / h; / 單位化投影矩陣。 glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); / 設(shè)置視口大小為整個(gè)窗口大小 glViewport(0, 0, w, h); / 設(shè)置正確的投影矩陣 gluPerspective(45, ratio, 1, 1000); /下面是設(shè)置模型視圖矩陣 glMatrixMo

16、de(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt(0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, -1.0, 0.0f, 1.0f, 0.0f);/設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)int main(int argc, char * argv) glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA); glutInitWindowPosition(100, 100); glutInitWindowSize(400, 400); glutCreateWindow(

17、"圓柱 by陳羽豐"); glutDisplayFunc(renderScene); glutIdleFunc(renderScene); /指定程序空閑時(shí)調(diào)用函數(shù) glutReshapeFunc(changeSize); /指定窗口形狀變化時(shí)的回調(diào)函數(shù) glEnable(GL_DEPTH_TEST); init(); glutMainLoop(); return 0;texture.h#include<time.h>#include<vector>#include<iostream>using std:vector;using std:

18、cout;using std:endl;unsigned int ID;int LoadBitmap(const char *file) unsigned int ID; /紋理的id int width,height,i; byte *image,t; /接受圖像數(shù)據(jù) FILE *fp; /文件指針 BITMAPFILEHEADER FileHeader; /接受位圖文件頭 BITMAPINFOHEADER InfoHeader; /接受位圖信息頭 fp=fopen(file,"rb"); if (fp = NULL) perror("LoadBitmap&qu

19、ot;); /打開文件失敗 return -1; fread(&FileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp); if(FileHeader.bfType != 0x4D42) /確保文件是一個(gè)位圖文件，效驗(yàn)文件類型 printf("Error: This file is not a bmp file!"); fclose(fp); return -1; fread(&InfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp); width=InfoHeader.biWidth; hei

20、ght=InfoHeader.biHeight; if (InfoHeader.biSizeImage = 0) /確保圖像數(shù)據(jù)的大小 InfoHeader.biSizeImage = width*height*3; fseek(fp, FileHeader.bfOffBits, SEEK_SET); /將文件指針移動(dòng)到實(shí)際圖像數(shù)據(jù)處 image=(byte *)malloc(sizeof(byte)*InfoHeader.biSizeImage); /申請(qǐng)空間 if (image = NULL) free(image); printf("Error: No enough space!"); return -1; fread(image, 1, InfoHeader.biSizeImage, fp); for(i=0;