圖形學(xué)opengl位圖和圖像

1、第十一章 OpenGL位圖和圖像目 錄11.1 位圖11.2 圖像在前面的章節(jié)中，已經(jīng)講述了幾何數(shù)據(jù)（點(diǎn)、線、多邊形）繪制的有關(guān)方法，但OpenGL還有另外兩種重要的數(shù)據(jù)類：一是位圖，二是圖像。這兩種數(shù)據(jù)都是以象素矩陣形式存儲(chǔ)，即用一個(gè)矩形數(shù)組來表示某一位圖或圖像。二者不同之處是位圖包含每個(gè)象素的一位信息，而圖像數(shù)據(jù)一般包含每個(gè)象素的多位信息（如，紅、綠、藍(lán)和Alpha值）；還有位圖類似于掩碼，可用于遮掩別的圖像，而圖像數(shù)據(jù)則簡單地覆蓋先前已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)或者與之混合。下面將詳述這些內(nèi)容。11.1、位圖11.1.1 位圖（Bitmap）與字符（Font）位圖是以元素值為0或1的矩陣形式存儲(chǔ)的，通

2、常用于對(duì)窗口中相應(yīng)區(qū)域的繪圖屏蔽。比如說，當(dāng)前顏色設(shè)置為紅色，則在矩陣元素值為1的地方象素用紅色來取代，反之，在為0的地方，對(duì)應(yīng)的象素不受影響。位圖普遍用于字符顯示，請(qǐng)看下面例子：例11-1 位圖字符例程（font.c）#include <windows.h>#include <math.h>#include <gl/gl.h>#include <gl/glut.h>#include <GL/glaux.h>GLubyte rasters12 = 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xfc,0xfc, 0xc

3、0, 0xc0, 0xc0, 0xff, 0xff;void myInit(void)glPixelStorei (GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);void myReshape(GLsizei w,GLsizei h)glViewport(0, 0, w, h);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();glOrtho (0, w, 0, h, -1.0, 1.0);glMatrixMode(GL_MODE

4、LVIEW); void myDisplay(void)glColor3f (1.0, 0.0, 1.0);glRasterPos2i (100, 200);glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 20.0, 20.0, rasters);glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, rasters);glColor3f (1.0, 1.0, 0.0);glRasterPos2i (150, 200);glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, rasters);glFlush();void main(int argc,

5、char* argv)glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGBA);glutInitWindowSize(800,600);glutInitWindowPosition(100,100);glutCreateWindow("Pixel Processing");myInit();/glutKeyboardFunc(myKeyboard);glutReshapeFunc(myReshape); glutDisplayFunc(myDisplay);glutMainLoop();以上程序運(yùn)

6、行結(jié)果是顯示三個(gè)相同的字符F。OpenGL函數(shù)庫只提供了最底層操作，即用glRasterPos*()和glBitmap()在屏幕上定位和畫一個(gè)位圖，圖11-1顯示了F的位圖和相應(yīng)的位圖數(shù)據(jù)。在圖中，字符大小為12*8的方陣，每一行數(shù)據(jù)用8位16進(jìn)制表示。注意：位圖數(shù)據(jù)總是按塊存儲(chǔ)，每塊的位數(shù)總是8的倍數(shù)，但實(shí)際位圖的寬并不一定使8的倍數(shù)。組成位圖的位從位圖的左下角開始畫：首先畫最底下的一行，然后是這行的上一行，依此類推。這個(gè)程序中的幾個(gè)重要函數(shù)的解釋將在下面幾個(gè)小節(jié)，其中函數(shù)glPixelstorei()描述了位圖數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中存儲(chǔ)的方式。11.1.2 當(dāng)前光柵位置當(dāng)前光柵位置函數(shù)就是：v

7、oid glRasterPos234SIFDV(TYPE x,TYPE y,TYPE z,TYPE w);設(shè)置當(dāng)前所畫位圖或圖像的原點(diǎn)。其中參數(shù)x、y、z、w給出了光柵位置坐標(biāo)。在變換到屏幕坐標(biāo)時(shí)（即用模型變換和透視變換），光柵位置坐標(biāo)與glVertex*()提供的坐標(biāo)同樣對(duì)待。也就是說，變換后要么確定一個(gè)有效點(diǎn)，要么認(rèn)為位于視口以外的點(diǎn)的當(dāng)前光柵位置無效。在上一例中，顏色設(shè)置的位置與當(dāng)前光柵位置函數(shù)調(diào)用的位置有關(guān)，glColor*()必須放 在glRasterPos*()前，則緊跟其后的位圖就都繼承當(dāng)前的顏色，例前兩個(gè)紫色的F；若要改變當(dāng)前位圖顏色，則需重新調(diào)用glColor*()和glRa

8、sterPos*()，如第三個(gè)黃色字符F的顯示。11.1.3 位圖顯示當(dāng)設(shè)置了光柵位置后，就可以調(diào)用glBitmap()函數(shù)來顯示位圖數(shù)據(jù)了。這個(gè)函數(shù)形式為：void glBitmap( GLsizei width,GLsizei height,GLfloat xbo,GLfloat ybo, GLfloat xbi,GLfloat ybi,const GLubyte *bitmap);顯示由bitmap指定的位圖，bitmap是一個(gè)指向位圖的指針。位圖的原點(diǎn)放在最近定義的當(dāng)前光柵位置上。若當(dāng)前光柵位置是無效的，則不顯示此位圖或其一部分，而且當(dāng)前光柵位置仍然無效。參數(shù)width和height一

9、象素為單位說明位圖的寬行高。寬度不一定是8的倍數(shù)。參數(shù)xbo和ybo定義位圖的原點(diǎn)（正值時(shí)，原點(diǎn)向上移動(dòng)；負(fù)值時(shí)，原點(diǎn)向下移動(dòng)）。參數(shù)xbi和ybi之處在位圖光柵化后光柵位置的增量。在上一例中：glColor3f (1.0, 0.0, 1.0);glRasterPos2i (100, 200);glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 20.0, 20.0, rasters);glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, rasters);第一個(gè)字符F與第二個(gè)字符F的間距是由glBitmap()的兩個(gè)增量參數(shù)決定的，即第二個(gè)字符F在第一個(gè)字符F的基礎(chǔ)上分

10、別向X正軸和Y負(fù)軸移動(dòng)20個(gè)象素單位。11.2 圖像一般來說，OpenGL圖像（image）操作包括象素讀寫、象素拷貝和圖像縮放，下面分別來介紹。11.2.1 象素讀寫OpenGL提供了最基本的象素讀和寫函數(shù)，它們分別是：讀取象素?cái)?shù)據(jù)：void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLsizesi width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,GLvoid *pixel);函數(shù)參數(shù)(x, y)定義圖像區(qū)域左下角點(diǎn)的坐標(biāo)，width和height分別是圖像的高度和寬度，*pixel是一個(gè)指針，指向存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的數(shù)組。參數(shù)for

11、mat指出所讀象素?cái)?shù)據(jù)元素的格式（索引值或R、G、B、A值，如表11-1所示），而參數(shù)type指出每個(gè)元素的數(shù)據(jù)類型（見表11-2）。寫入象素?cái)?shù)據(jù)：void glDrawPixels(GLsizesi width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,GLvoid *pixel);函數(shù)參數(shù)format和type與glReadPixels()有相同的意義，pixel指向的數(shù)組包含所要畫的象素?cái)?shù)據(jù)。注意，調(diào)用這個(gè)函數(shù)前必須先設(shè)置當(dāng)前光柵位置，若當(dāng)前光柵位置無效，則給出該函數(shù)時(shí)不畫任何圖形，并且當(dāng)前光柵位置仍然保持無效。表11-1 函數(shù)glReadPixe

12、ls()及glDrawPixels()的象素格式 名稱象素?cái)?shù)據(jù)類型GL_INDEX單個(gè)顏色索引GL_RGB先是紅色分量，再是綠色分量，然后是藍(lán)色分量GL_RED單個(gè)紅色分量GL_GREEN單個(gè)綠色分量GL_BLUE單個(gè)藍(lán)色分量GL_ALPHA單個(gè)Alpha值GL_LUMINANCE_ALPHA先是亮度分量，然后是Alpha值GL_STENCIL_INDEX單個(gè)的模板索引GL_DEPTH_COMPONENT單個(gè)深度分量表11-2 函數(shù)glReadPixels()及glDrawPixels()的象素?cái)?shù)據(jù)類型 名稱數(shù)據(jù)類型GL_UNSIGNED_BYTE無符號(hào)的8位整數(shù)GL_BYTE8位整數(shù)GL_B

13、ITMAP無符號(hào)的8位整數(shù)數(shù)組中的單個(gè)數(shù)位GL_UNSIGNED_SHORT無符號(hào)的16位整數(shù)GL_SHORT16位整數(shù)GL_UNSIGNED_INT無符號(hào)的32位整數(shù)GL_INT32位整數(shù)GL_FLOAT單精度浮點(diǎn)數(shù)圖像的每個(gè)元素按表11-2給出的數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)。若元素表示連續(xù)的值，如紅、綠、藍(lán)或亮度分量，每個(gè)值都按比例放縮使之適合于可用的位數(shù)。例如，紅色分量是0.0到1.0之 間的浮點(diǎn)值。若它需要放到無符號(hào)單字節(jié)整數(shù)中，也僅有8位精度保存下來，其他無符號(hào)整數(shù)類型同理。對(duì)于有符號(hào)的數(shù)據(jù)類型還要少一位，例如顏色索引存到有符號(hào)的8位整數(shù)中，它的第一位被0xfe屏蔽掉了（即這個(gè)掩碼包含7個(gè)1）。若類

14、型是GL_FLOAT，索引值簡單地轉(zhuǎn)化成單精度浮點(diǎn)值，例如索引17轉(zhuǎn)化成17.0，同理。11.2.2 象素拷貝象素拷貝函數(shù)是：void glCopyPixels(GLint x,GLint y,GLsizesi width,GLsizei height, GLenum type);這個(gè)函數(shù)使用起來有點(diǎn)類似于先調(diào)用glReadPixels()函數(shù)后再調(diào)用glDrawPixels()一樣，但它不需要將數(shù)據(jù)寫到內(nèi)存中去，因它只將數(shù)據(jù)寫到framebuffer里。函數(shù)功能就是拷貝framebuffer中左下角點(diǎn)在(x, y)尺寸為width、height的矩形區(qū)域象素?cái)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)拷貝到一個(gè)新的位置，其左

15、下角點(diǎn)在當(dāng)前光柵的位置，參數(shù)type可以是GL_COLOR、GL_STENCIL、GL_DEPTH。在拷貝過程中，參數(shù)type要按如下方式轉(zhuǎn)換成format：1）若type為GL_DEPTH或GL_STENCIL，那么format應(yīng)分別是GL_DEPTH_COMPONENT或GL_STENCIL_INDEX；2）若type為GL_COLOR，format則用GL_RGB或GL_COLOR_INDEX，這要依賴于圖形系統(tǒng)是處于RGBA方式還是處于顏色表方式。11.2.3 圖像縮放一般情況下，圖像的一個(gè)象素寫到屏幕上時(shí)也是一個(gè)象素，但是有時(shí)也需要將圖像放大或縮小，OpenGL提供了這個(gè)函數(shù)：voi

16、d glPixelZoom(GLfloat zoomx,GLfloat zoomy);設(shè)置象素寫操作沿X和Y方向的放大或縮小因子。缺省情況下，zoomx、zoomy都是1.0。如果它們都是2.0，則每個(gè)圖像象素被畫到4個(gè)屏幕象素上面。注意：小數(shù)形式的縮放因子和負(fù)數(shù)因子都是可以的。11.2.4 圖像例程下面舉出一個(gè)圖像應(yīng)用的例子：例11-2 圖像應(yīng)用例程（image.c）#include <windows.h>#include <math.h>#include <gl/gl.h>#include <gl/glut.h>#include <GL

17、/glaux.h>void myInit(void)glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);void triangle(void)glBegin (GL_TRIANGLES);glColor3f (0.0, 1.0, 0.0);glVertex2f (2.0, 3.0);glColor3f(0.0,0.0,1.0);glVertex2f (12.0, 3.0);glColor3f(1.0,0.0,0.0);glVertex2f (7.0, 12.0);glEnd ();void SourceImage(void)glPushMatrix();glLoadIdentit

18、y();glTranslatef(4.0,8.0,0.0);glScalef(0.5,0.5,0.5);triangle ();glPopMatrix();void myReshape(GLsizei w,GLsizei h)glViewport(0, 0, w, h);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity(); if (w <= h) gluOrtho2D (0.0, 15.0, 0.0, 15.0 * (GLfloat) h/(GLfloat) w); else gluOrtho2D (0.0, 15.0 * (GLfloat) w/(

19、GLfloat) h, 0.0, 15.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW);void myDisplay(void)int i;/* 繪制原始圖像 */SourceImage();/* 拷貝圖像 */for(i=0;i<5;i+)glRasterPos2i( 1+i*2,i);glCopyPixels(160,310,170,160,GL_COLOR);glFlush ();void main(int argc, char* argv)glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RG