實(shí)驗(yàn)三 OpenGL的簡(jiǎn)單交互繪制new

...wd......wd......wd...實(shí)驗(yàn)三OpenGL的簡(jiǎn)單交互繪制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解OpenGL坐標(biāo)系的概念，掌握OpengGL裁剪窗口、視區(qū)、顯示窗口的概念和它們之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)計(jì)算世界坐標(biāo)和屏幕坐標(biāo)。2、學(xué)會(huì)OpenGL的簡(jiǎn)單鍵盤交互操作。3、學(xué)會(huì)OpenGL的簡(jiǎn)單字符繪制。3、進(jìn)一步掌握OpengGL點(diǎn)、直線、多邊形的繪制。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境硬件要求：PC機(jī)，主流配置，最好為獨(dú)立顯卡，顯存512M以上。軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)：WindowsXP。語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具：MicrosoftVisualstudio2008,VisualC++。程序框架：Win32應(yīng)用程序三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求3.1鍵盤交互1、調(diào)出實(shí)驗(yàn)一的源代碼運(yùn)行，調(diào)整修改使得顯示窗口在屏幕中央保持缺省大小〔300*300〕，繪制的矩形在顯示窗口中央。如圖2-1所示。提示：(1)添加修改窗口位置的函數(shù)glutInitWindowPosition(intx,inty);其中(x，y)為窗口左上角在屏幕上的位置。(2)顯示窗口的左下角坐標(biāo)為(-1,-1)，右上角坐標(biāo)為(1,1)。圖2-1未修改前的win32初始源程序參考如下：/*myfirstprogram.cpp*/#include"stdafx.h"#include<glut.h>voiddisplay(void);voidmyreshape(GLsizeiw,GLsizeih);intAPIENTRY_tWinMain(HINSTANCEhInstance,HINSTANCEhPrevInstance,LPTSTRlpCmdLine,intnCmdShow){ UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance); UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);char*argv[]={"hello",""};intargc=2;//must/shouldmatchthenumberofstringsinargv glutInit(&argc,argv);//初始化GLUT庫(kù)； glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);//設(shè)置顯示模式；〔緩沖，顏色類型〕 glutInitWindowSize(500,500); glutInitWindowPosition(1024/2-250,768/2-250); glutCreateWindow("Hello");//創(chuàng)立窗口，標(biāo)題為“hello〞； glutDisplayFunc(display);//用于繪制當(dāng)前窗口； glutMainLoop();//表示開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行程序，用于程序的結(jié)尾；return0; }voiddisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//刷新顏色緩沖區(qū)glRectf(-0.5,-0.5,0.5,0.5);glFlush();//用于刷新命令隊(duì)列和緩沖區(qū)，使所有尚未被執(zhí)行的OpenGL命令得到執(zhí)行}2、在實(shí)驗(yàn)一的根基上添加鍵盤交互，按W鍵繪制的矩形上移,按S鍵矩形下移，按A鍵矩形左移，按D鍵矩形右移，如圖2-2。參考步驟如下：〔1〕在主函數(shù)里添加注冊(cè)鍵盤回調(diào)函數(shù)glutKeyboardFunc(mykeyboard);此函數(shù)可放在glutDisplayFunc(display);后面。并在程序頭部聲明添加鍵盤回調(diào)函數(shù)：voidmykeyboard(unsignedcharkey,intx,inty);〔2〕在display()繪制函數(shù)中修改繪制矩形代碼，用變量代替數(shù)值參數(shù)。例如：glRectf(-0.5,-0.5,0.5,0.5)改為glRectf(x1,y1,x2,y2);程序前面加上變量聲明和初始值，如：floatx1=-0.5,y1=-0.5,x2=0.5,y2=0.5;注意語(yǔ)句的位置?！?〕在程序中增加mykeyboard鍵盤子函數(shù)，可放在display〔〕函數(shù)之后。并在如下代碼中進(jìn)展修改，實(shí)現(xiàn)鍵盤控制矩形移動(dòng),運(yùn)行程序自行測(cè)試。voidmykeyboard(unsignedcharkey,intx,inty){switch(key){case'W':case'w'://矩形對(duì)角坐標(biāo)變量修改使得矩形上移y1+=0.1;y2+=0.1;break;case'S':case's'://矩形對(duì)角坐標(biāo)變量修改使得矩形下移y1-=0.1;y2-=0.1;break;case'A':case'a'://矩形對(duì)角坐標(biāo)變量修改使得矩形左移x1-=0.1;x2-=0.1;break;case'D':case'd'://矩形對(duì)角坐標(biāo)變量修改使得矩形右移x1+=0.1;x2+=0.1;break;}//參數(shù)修改后調(diào)用重畫(huà)函數(shù)，屏幕圖形將發(fā)生改變glutPostRedisplay();}圖2-23、設(shè)置窗口改變函數(shù)，使得矩形的長(zhǎng)度和寬度等于100，程序啟動(dòng)時(shí)矩形仍在窗口中央，當(dāng)顯示窗口最大化時(shí)，繪制矩形也隨之增大，如圖2-3。(1)在main函數(shù)里添加注冊(cè)窗口變化函數(shù)glutReshapeFunc(myreshape);〔放在glutMainLoop()之前〕并在程序頭部聲明添加窗口變換函數(shù)：voidmyreshape(GLsizeiw,GLsizeih);(2)在程序中添加窗口改變子函數(shù)，參數(shù)w,h為當(dāng)前顯示窗口的寬和高voidmyreshape(GLsizeiw,GLsizeih){glViewport(0,0,w,h);//設(shè)置視區(qū)位置glMatrixMode(GL_PROJECTION);//設(shè)置投影變換模式glLoadIdentity();//調(diào)單位矩陣，清空當(dāng)前矩陣堆棧gluOrtho2D(0,300,0,300);}3)此時(shí)，矩形的初始變量經(jīng)重新計(jì)算后為：floatx1=100,x1=100,x2=200,y2=200;注意：請(qǐng)同學(xué)們自己思考為什么矩形初始的初始變量由原來(lái)的(-0.5,-0.5,0.5,0.5)變?yōu)?100,100,200,200)裁剪窗口設(shè)置函數(shù)gluOrtho2D(xwmin,xwmax,ywmin,ywmax);和視區(qū)設(shè)置函數(shù)glViewport(startx,starty,viewport_width,viewport_height)的設(shè)置有何規(guī)律此時(shí)，按下鍵盤“WADS〞鍵進(jìn)展交互移動(dòng)，矩形的移動(dòng)距離較之前有什么變化要保持以前的移動(dòng)頻率，程序應(yīng)該如何修改a)顯示窗口改變前b)顯示窗口變大后圖2-34、在矩形中間添加字符"Hello"，觀察結(jié)果；然后將"Hello"字符改為自己名字的拼音或英文名字。如圖2-4所示。提示：在繪制矩形后添加如下代碼：glColor3f(1,0,0);glRasterPos2i((x1+x2)/2,(y1+y2)/2);//定位當(dāng)前光標(biāo)glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15,'H');//寫(xiě)字符"H"glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15,'e');//寫(xiě)字符"e"glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15,'l');//寫(xiě)字符"l"glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15,'l');//寫(xiě)字符"l"glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15,'o');//寫(xiě)字符"o"注意：運(yùn)行程序，效果如圖2-4所示。但是如果此時(shí)，按下鍵盤“WADS〞鍵進(jìn)展交互移動(dòng)，程序會(huì)發(fā)生什么變化要保持矩形白色，字符紅色，程序應(yīng)該如何修改如果字符顏色設(shè)置語(yǔ)句glColor3f(1,0,0);放在定位光標(biāo)語(yǔ)句glRasterPos2i((x1+x2)/2,(y1+y2)/2);之后，運(yùn)行又會(huì)發(fā)生什么變化請(qǐng)同學(xué)自己總結(jié)設(shè)置字符顏色語(yǔ)句的順序規(guī)律。圖2-45、自己參照講義或教材按照自己的構(gòu)思畫(huà)二維平面圖形,將上面的矩形替換成自己構(gòu)思的二維平面圖形實(shí)現(xiàn)交互功能，注意頂點(diǎn)的順序。并在畫(huà)面上標(biāo)注自己的姓名。3.2鼠標(biāo)交互(1)鼠標(biāo)畫(huà)線閱讀OpenGL鼠標(biāo)畫(huà)線程序，能夠?qū)崿F(xiàn)在繪制窗口用鼠標(biāo)交互繪制假設(shè)干條直線，鼠標(biāo)左鍵首先按下，確定直線的起始點(diǎn)，鼠標(biāo)左鍵按下同時(shí)移動(dòng)，看到畫(huà)線過(guò)程，鼠標(biāo)左鍵松開(kāi)時(shí)，確定直線的終點(diǎn)，可重復(fù)畫(huà)多條直線。實(shí)現(xiàn)主要思路：1)寫(xiě)出畫(huà)靜止假設(shè)干條直線程序框架，坐標(biāo)用變量替代；2)在主函數(shù)里注冊(cè)鼠標(biāo)按鈕響應(yīng)函數(shù)和鼠標(biāo)移動(dòng)響應(yīng)函數(shù)；3)在鼠標(biāo)按鈕響應(yīng)子函數(shù)里，給出鼠標(biāo)按鈕響應(yīng)事件；4)在鼠標(biāo)移動(dòng)響應(yīng)子函數(shù)里，給出鼠標(biāo)移動(dòng)響應(yīng)事件；5)讀懂程序并分析程序，保存程序。//鼠標(biāo)畫(huà)線小程序#include"stdafx.h"#include<glut.h>#defineN1000//maximumlinenumbersintww,hh;//fordisplaywindowwidthandheightintline[N][4],k=0;//forline'sendpointcoordinatesandlinenumbervoidMyinit(void);voidReshape(intw,inth);voidmyMouse(intbutton,intstate,intx,inty);voidmyMotion(intx,inty);voidDisplay(void);voiddrawlines();intAPIENTRY_tWinMain(HINSTANCEhInstance,HINSTANCEhPrevInstance,LPTSTRlpCmdLine,intnCmdShow){ UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance); UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);char*argv[]={"hello",""};intargc=2;//must/shouldmatchthenumberofstringsinargv glutInit(&argc,argv);//初始化GLUT庫(kù)；glutInitWindowSize(800,600);//設(shè)置顯示窗口大小glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB);//設(shè)置顯示模式；〔注意雙緩沖〕glutCreateWindow("鼠標(biāo)畫(huà)線小程序演示");//創(chuàng)立顯示窗口Myinit();glutDisplayFunc(Display);//注冊(cè)顯示回調(diào)函數(shù)glutMouseFunc(myMouse);//注冊(cè)鼠標(biāo)按鈕回調(diào)函數(shù)glutMotionFunc(myMotion);//注冊(cè)鼠標(biāo)移動(dòng)回調(diào)函數(shù)glutReshapeFunc(Reshape);//注冊(cè)窗口改變回調(diào)函數(shù) glutMainLoop();//進(jìn)入事件處理循環(huán)return0;}voidMyinit(void){glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);glLineWidth(3.0);}//渲染繪制子程序voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//刷新顏色緩沖區(qū)； drawlines();//畫(huà)線子程序；glutSwapBuffers();//雙緩沖的刷新模式；}//voidReshape(intw,inth)//窗口改變時(shí)自動(dòng)獲取顯示窗口的寬w和高h(yuǎn){glMatrixMode(GL_PROJECTION);//投影矩陣模式glLoadIdentity();//矩陣堆棧清空glViewport(0,0,w,h);//設(shè)置視區(qū)大小gluOrtho2D(0,w,0,h);//設(shè)置裁剪窗口大小ww=w;hh=h;}//鼠標(biāo)按鈕響應(yīng)事件..voidmyMouse(intbutton,intstate,intx,inty){if(button==GLUT_LEFT_BUTTON&&state==GLUT_DOWN) { line[k][0]=x;//線段起點(diǎn)x坐標(biāo) line[k][1]=hh-y;//線段終點(diǎn)y坐標(biāo) }if(button==GLUT_LEFT_BUTTON&&state==GLUT_UP) { line[k][2]=x;//線段起點(diǎn)x坐標(biāo) line[k][3]=hh-y;//線段終點(diǎn)y坐標(biāo) k++; glutPostRedisplay(); }}//鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)獲得鼠標(biāo)移動(dòng)中的坐標(biāo)voidmyMotion(intx,inty){//gettheline'smotionpoint line[k][2]=x;//動(dòng)態(tài)終點(diǎn)的x坐標(biāo) line[k][3]=hh-y;//動(dòng)態(tài)終點(diǎn)的y坐標(biāo) glutPostRedisplay();}//畫(huà)線子程序voiddrawlines(){for(inti=0;i<=k;i++)//******** { glBegin(GL_LINES); glVertex2f(line[i][0],line[i][1]); glVertex2f(line[i][2],line[i][3]); glEnd(); }}鼠標(biāo)畫(huà)線程序運(yùn)行后，程序效果如圖3-3所示。圖3-3(2)鼠標(biāo)繪制矩形〔將此修改代碼貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中〕修改鼠標(biāo)畫(huà)線程序，要求：能夠?qū)崿F(xiàn)在繪制窗口用鼠標(biāo)交互繪制假設(shè)干矩形，鼠標(biāo)左鍵首先按下，確定矩形對(duì)角線的起始點(diǎn)，鼠標(biāo)左鍵按下同時(shí)移動(dòng)時(shí)，看到畫(huà)矩形過(guò)程，鼠標(biāo)左鍵松開(kāi)，確定矩形對(duì)角線的另一點(diǎn)，可重復(fù)畫(huà)多個(gè)矩形。如圖3-4所示。圖3-4四、思考題：按以下步驟操作，并分析裁剪窗口、視區(qū)和顯示窗口的關(guān)系。(1)修改視區(qū)大小為原來(lái)的一半。如圖2-5(a)。(2)修改裁剪窗口的大小原來(lái)的一半；視區(qū)保持不變。如圖2-5(b)。圖2-5(a)圖2-5(b)〔3〕修改以上程序使得按數(shù)字1鍵實(shí)現(xiàn)矩形用WSAD鍵控制上下左右移動(dòng)，按2鍵顯示自己構(gòu)思的其他2D圖形〔三角形，點(diǎn)或多邊形等〕用WSAD鍵控制上下左右移動(dòng)五、參考函數(shù)：裁剪窗口設(shè)置函數(shù)：gluOrtho2D(xwmin,xwmax,ywmin,ywmax);xwmin,xwmax,ywmin,ywmax為裁剪窗口在世界坐標(biāo)系的位置，分別為x最小，x最大，y最小，y最大視區(qū)設(shè)置函數(shù)：glViewport(startx,starty,viewport_width,viewport_height);繪圖區(qū)在顯示窗口中的位置，以屏幕坐標(biāo)系為參考startx,starty,viewport_width,viewport_height分別為繪圖區(qū)在顯示窗口的起點(diǎn)位置，以及繪圖區(qū)的寬度和高度鍵盤響應(yīng)相關(guān)函數(shù)：3.1glutKeyboardFunc〔void*f(unsignedcharkey,intx,inty))注冊(cè)鍵盤響應(yīng)函數(shù)，按下鍵盤中某鍵，程序?qū)ⅰ痥ey’值作為字符返回給函數(shù)f，用戶可決定下一步的行動(dòng)。該函數(shù)調(diào)用放在主程序main()中例如，當(dāng)用戶按下’q’或’Q’或Esc鍵(ASCII27)時(shí)，程序退出。glutKeyboardFunc(mykey);//主函數(shù)注冊(cè)鍵盤響應(yīng)函數(shù)voidmykey((unsignedcharkey,intx,inty)//鍵盤響應(yīng)函數(shù){if(key==‘q’||key==‘Q’||key==‘\27’exit(0);}3.2特殊鍵響應(yīng)voidglutSpecialFunc(void(*f)(intkey,intx,inty))當(dāng)用戶按下一個(gè)特殊鍵時(shí)，調(diào)用函數(shù)f響應(yīng)用戶需求。使用方法同glutKeyboardFunc〔void*f(unsignedcharkey,intx,inty))例，if(key==GLUT_KEY_F1)….if(key==GLUT_KEY_UP)….非ASCII鍵回調(diào)參數(shù)值Fi(i=1,2,…,12)GLUT_KEY_FiPageUpGLUT_KEY_PAGE_UPPageDownGLUT_KEY_PAGE_DOWN左方向鍵GLUT_KEY_LEFT右方向鍵GLUT_KEY_RIGHT上方向鍵GLUT_KEY_UP下方向鍵GLUT_KEY_DOWNHomeGLUT_KEY_HOMEEndGLUT_KEY_END3.3組合鍵intglutGetModifers()在鍵盤響應(yīng)事件中當(dāng)鍵盤按下時(shí)返回GLUT_ACTIVE_SHIFT,GLUT_ACTIVE_CTRL,或GLUT_ACTIVE_ALT值例，if((glutGetModifers()==GLUT_ACTIVE_CTRL)&&((key==‘c’)||(key==‘C’)))exit(0);鼠標(biāo)按鈕響應(yīng)相關(guān)函數(shù)voidglutMouseFunc(void(*f)(intbutton,intstate,intx,inty))Mousecallbackfunction。在主程序中調(diào)用。button:GLUT_LEFT_B