OpenGL基础图形编程 - OpenGL辅助库的基本使用

OpenGL是一个开放的系统，它是独立于任何窗口系统或操作系统的。尽管它包含了许多图形函数，但它却没有窗口函数，也没有从键盘和鼠标读取事件的函数，所以要初学者写出一个完整的图形程序是相当困难的。另外，OpenGL图形函数中只提供基本的几何原形：点、线、多边形，因此要创建基本的三维几何体如球、锥体等，也很不容易。而OpenGL辅助库就是为解决这些基本问题专门设计的，它提供了一些基本的窗口管理函数和三维图形绘制函数，能帮助初学者尽快进入OpenGL世界，掌握关键的三维图形技术，体会其中奇妙的乐趣。但是，对于复杂的应用，这些函数远远不够，只能作为参考。

6.1、辅助库函数分类
　　这一节内容可以作为手册查阅，初学者不必深究。
　　辅助库函数大致分为六类：

　　6.1.1 窗口初始化和退出
　　相关函数有三个，它们在第一章已提到，这里将详细介绍：

　　void auxInitWindow(GLbyte *titleString)

　　打开一个由auxInitDisplayMode()和auxInitPosition()指定的窗口。函数参数是窗口标题，窗口背景缺省颜色是RGBA下的黑色或颜色表（color_index）下的0号调色板的颜色。按下Escape键可以完成关掉窗口、结束程序、全部清屏三项功能。

　　void auxInitDisplayMode(GLbitfield mask)

　　设置窗口显示模式。基本模式有RGBA或颜色表、单或双缓存，也可指定其他附加模式：深度、模板或累积缓存（depth,stencil,and/or accumulation buffer）。参数mask是一组位标志的联合（取或），AUX_RGBA或AUX_INDEX、AUX_SINGLE或AUX_DOUBLE，以及其它有效标志AUX_DEPTH、AUX_STENCIL或AUX_ACCUM。

　　void auxInitPosition(GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei height)

　　设置窗口位置及大小。参数（x, y）为窗口的左上角点的屏幕坐标，参数（width, height）为窗口的宽度和高度，单位为象素，缺省值为（0, 0, 100, 100）。

　　6.1.2 窗口处理和事件输入
　　当窗口创建后，且在进入主函数循环之前，应当登记以下列出的回调函数（callback function）：

　　void auxReshapeFunc(void(*function)(GLsizei,GLsizei))

　　定义窗口改变时形状重定函数。参数function是一个函数指针，这个函数带有两个参数，即窗口改变后的新宽度和新高度。通常，function是glViewport()，显示裁减后的新尺寸，重定义投影矩阵，以便使投影后图像的比例与视点匹配，避免比例失调。若不调用auxReshapeFunc()，缺省重定物体形状的函数功能是调用一个二维的正射投影矩阵。运用辅助库，窗口将在每个事件改变后自动重新绘制。

　　void auxKeyFunction(GLint key,void(*function)(void))

　　定义键盘响应函数。参数function就是当按下key键时所调用的函数指针，辅助库为参数key定义了几个常量：AUX_0至AUX_9、AUX_A至AUX_Z、AUX_a至AUX_z、AUX_LEFT、AUX_RIGHT、AUX_UP、AUX_DOWN（方向键）、AUX_ESCAPE、AUX_SPACE或AUX_RETURN。

　　void auxMouseFunc(GLint button,Glint mode,void(*function)(AUX_EVENTREC *))

　　定义鼠标响应函数。参数function就是当鼠标以mode方式作用于button时所调用的函数。参数button有AUX_LEFTBUTTON、AUX_MIDDLEBUTTON或AUX_RIGHTBUTTON（以右手为标准）。参数mode代表鼠标触击状态，击中时为AUX_MOUSEDOWN，释放时为AUX_MOUSEUP。参数function必须带一个参数，它是指向结构AUX_EVENNTREC的指针。当函数auxMouseFunc()被调用时将为这个结构分配相应的内存。通常用法类似如下：

　　void function(AUX_EVENTREC *event)
　　{
　　　　GLint x,y;
　　　　x=event->data[AUX_MOUSEX];
　　　　y=event->data[AUX_MOUSEY];
　　　　...
　　}

　　6.1.3 颜色表装入
　　因为OpenGL本身没有窗口系统，所以依赖于窗口系统的颜色映射就没法装入颜色查找表。如果采用颜色表模式，就要用到辅助库提供的用RGB值定义的单个颜色索引函数：

　　void auxSetOneColor(GLint index,GLfloat red,GLfloat green,GLfloat blue)

　　设置自定义颜色的索引。参数index即索引号，参数red、green、blue分别为红、绿、蓝值，范围在（0～1）内。

　　6.1.4 三维物体绘制
　　每组三维物体包括两种形式：网状体（wire）和实心体（solid）。网状体没有平面法向，而实心体有，能进行光影计算，有光照时采用实心体模型。下面这些函数的 参数都是定义物体大小的，可以改变。

[align=center]功能[/align]	函数
[align=center]绘制球[/align]	void auxWireSphere(GLdouble radius) void auxSolidSphere(GLdouble radius)
[align=center]绘制立方体[/align]	void auxWireCube(GLdouble size) void auxSolidCube(GLdouble size)
[align=center]绘制长方体[/align]	void auxWireBox(GLdouble width,GLdouble height,GLdouble depth) void auxSolidBox(GLdouble width,GLdouble height,GLdouble depth)
[align=center]绘制环形圆纹面[/align]	void auxWireTorus(GLdouble innerRadius,GLdouble outerRadius) void auxSolidTorus(GLdouble innerRadius,GLdouble outerRadius)
[align=center]绘制圆柱[/align]	void auxWireCylinder(GLdouble radius,GLdouble height) void auxSolidCylinder(GLdouble radius,GLdouble height)
[align=center]绘制二十面体[/align]	void auxWireIcosahedron(GLdouble radius) void auxSolidIcosahedron(GLdouble radius)
[align=center]绘制八面体[/align]	void auxWireOctahedron(GLdouble radius) void auxSolidOctahedron(GLdouble radius)
[align=center]绘制四面体[/align]	void auxWireTetrahedron(GLdouble radius) void auxSolidTetrahedron(GLdouble radius)
[align=center]绘制十二面体[/align]	void auxWireDodecahedron(GLdouble radius) void auxSolidDodecahedron(GLdouble radius)
[align=center]绘制圆锥[/align]	void auxWireCone(GLdouble radius,GLdouble height) void auxSolidCone(GLdouble radius,GLdouble height)
[align=center]绘制茶壶[/align]	void auxWireTeapot(GLdouble size) void aucSolidTeapot(GLdouble size)
[align=center]表6-1[/align]

　　以上物体均以各自中心为原点绘制，所有坐标都已单位化，可以缩放。

　　6.1.5 背景过程管理

　　void auxIdleFunc(void *func)

　　定义空闲状态执行函数。参数func是一个指针，指向所要执行的函数功能。当它为零时，func执行无效。

　　6.1.6 程序运行

　　void auxMainLoop(void(*displayFunc)(void))

　　定义场景绘制循环函数。displayFunc指针指向场景绘制函数。当窗口需要更新或场景发生改变时，程序便调用它所指的函数，重新绘制场景。

6.2、辅助库应用示例
　　下面举一个辅助库的应用例子，testaux.c：

　　例6-1 辅助库应用例程 testaux.c

　　#include "glos.h"
　　#include <GL/gl.h>
　　#include <GL/glaux.h>

　　void myinit(void);
　　void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h);
　　void CALLBACK display(void);

　　void myinit(void)
　　{
　　　　glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
　　　　glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
　　}

　　void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h)
　　{
　　　　glViewport(0,0,w,h);
　　　　glMatrixMode(GL_PROJECTION);
　　　　glLoadIdentity();
　　　　if(w<=h)
　　　　　　glOrtho(-1.5,1.5,-1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,-10.0,10.0);
　　　　else
　　　　　　glOrtho(-1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,-1.5,1.5,-10.0,10.0);
　　　　glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
　　　　glLoadIdentity();
　　}

　　void CALLBACK display(void)
　　{
　　　　glColor3f(1.0,1.0,0.0);
　　　　auxWireSphere(1.0);
　　　　glFlush();
　　}

　　void main(void)
　　{
　　　　auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_RGBA);
　　　　auxInitPosition(0,0,500,500);
　　　　auxInitWindow("AUX_SAMPLE");
　　　　myinit();
　　　　auxReshapeFunc(myReshape);
　　　　auxMainLoop(display);
　　}

图6-1 网状球体

　　以上程序运行结果是在屏幕窗口内绘制一个黄色的网状球体，这个程序充分体现了辅助库的基本应用方法。
　　首先，在主函数中用辅助库函数定义一个窗口auxInitWindow()，然后初始化颜色myinit()，这些在第一章中已说明。接下来是两个十分重要的函数auxReshapeFunc()和auxMainLoop()，参数都是一个函数指针，指向的都是回调函数（回调函数定义用CALLBACK说明）。
　　前者是窗口形状重定函数，参数指针指向函数myReshape()，它的两个参数就是窗口的新宽度和新高度。然后用glViewport(0, 0, w, h)重定视口，并且在新视口内重新定义投影矩阵，

　　glMatrixMode(GL_PROJECTION);
　　glLoadIdentity();
　　if(w<=h)
　　　　glOrtho(-1.5,1.5,-1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,-10.0,10.0);
　　else
　　　　glOrtho(-1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,-1.5,1.5,-10.0,10.0);

　　即先用glMatrixMode()说明当前矩阵操作与投影有关GL_PROJECTION，再用glLoadIdentity()将矩阵清为单位矩阵，避免受其它矩阵操作的干扰；然后调用glOrtho()对物体进行正射投影，并且用判断语句给出了两种情况，使投影后图像的比例与视点匹配，避免比例失调。
　　再下来调用glMatrixMode()将矩阵操作改为对观察物体有关的方式GL_MODELVIEW，同样用glLoadIdentity()清矩阵。后者是主函数循环函数，参数指针指向函数display()，即绘制物体。当窗口需要更新或物体发生改变时，程序便调用它重新绘制。以上例子是辅助库的最基本应用，复杂的应用将在后续的章节中详细介绍。