华中科技大学计算机图形学实验报告——画直线、日地月模型.pdf

计算机图形学基础实验报告 专业： 班级： 姓名： 学号： 日期： OpenGL简介 (1)OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面 （API），它独立 于硬件和窗口系统，在运行各种操作系统的各种计算机上都可用，并能在网络 环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的 标准图形库。 它具有以下功能。 1. 模型绘制 2. 模型观察 在建立了三维景物模型后，就需要用OpenGL描述如何观察所建立的三维 模型。 3. 颜色模式的指定 OpenGL应用了一些专门的函数来指定三维模型的颜色。 4. 光照应用 用OpenGL绘制的三维模型必须加上光照才能更加与客观物体相似。 5. 图象效果增强 OpenGL提供了一系列的增强三维景观的图象效果的函数，这些函数通过 反走样、混合和雾化来增强图象的效果。 6. 位图和图象处理 OpenGL还提供了专门对位图和图象进行操作的函数。 7. 纹理映射 8. 实时动画 9. 交互技术 图1.1 OpenGL 图形处理系统的层次结构 (2)OpenGL 的操作步骤 在OpenGL 中进行的图形操作直至在计算机屏幕上渲染绘制出三维图形景观 的基本步骤如下： 1. 根据基本图形单元建立景物模型，得到景物模型的数学描述 （OpenGL 中把点、线、多边形、图像和位图都作为基本图形单元）； 2. 把景物模型放在三维空间中的合适的位置，并且设置视点(Viewpoint) 以观察所感兴趣的景观； 3. 计算模型中所有物体的色彩，同时确定光照条件、纹理粘贴方式等； 4. 把景物模型的数学描述及其色彩信息转换至计算机屏幕上的像素，这个 过程也就是光栅化(rasterization)。 在这些步骤的执行过程中，OpenGL可能执行其他的一些操作，例如自动消 隐处理等。另外，景物光栅化之后被送入帧缓冲器之前还可以根据需要对象素 数据进行操作。 (3)OpenGL 的组成 OpenGL不是一种编程语言，而是一种API （应用程序编程接口），它实际 上是一种图形与硬件的接口，包括了多个图形函数。OpenGL主要由以下函数库 组成。 1. OpenGL核心库 OpenGL核心库中包含了115个最基本的命令函数，它们都是以“gl”为前 缀，可以在任何OpenGL 的工作平台上应用。这部分函数用于常规的、核心的图 形处理，如建立各种各样的几何模型，产生光照效果，进行反走样以及进行纹 理映射，以及进行投影变换等等。由于许多函数可以接收不同数据类型的参数， 因此派生出来的函数原形有300多个。 2. OpenGL实用程序库 OpenGL 的实用程序库包含有43个函数，以“glu”为前缀，在任何OpenGL 平台都可以应用。这部分函数通过调用核心库的函数，来实现一些较为复杂的 操作，如纹理映射、坐标变换、网格化、曲线曲面以及二次物体 （圆柱、球体 等）绘制等。 3. OpenGL编程辅助库 OpenGL 的辅助库包含31个函数，以“aux”为前缀，但它们不能在所有的 OpenGL平台上使用。OpenGL 的辅助库的函数主要用于窗口管理、输入输出处理 以及绘制一些简单的三维形体。 4. OpenGL实用程序工具包 OpenGL实用程序工具包 （OpenGL utility toolkit，GLUT）包含30多个函 数，函数名前缀是 “glut”。其中的函数主要提供基于窗口的工具，如窗口系 统的初始化，多窗口管理，菜单管理，字体以及一些较复杂物体的绘制等。由 于glut库中的窗口管理函数是不依赖于运行环境的，因此OpenGL 中的工具库 可以在所有的OpenGL平台上运行，在后面的示例中，我们均使用glut库建立 OpenGL程序运行框架。 5. Windows专用库 Windows专用库函数包含有6个，每个函数以wgl开头，用于连接OpenGL 和Windows NT，这些函数用于在Windows