OPENGL的位图和图象

　　在前面的章节中，已经讲述了几何数据（点、线、多边形）绘制的有关方法，但OpenGL还有另外两种重要的数据类：一是位图，二是图像。这两种数据都是以象素矩阵形式存储，即用一个矩形数组来表示某一位图或图像。二者不同之处是位图包含每个象素的一位信息，而图像数据一般包含每个象素的多位信息（如，红、绿、蓝和Alpha值）；还有位图类似于掩码，可用于遮掩别的图像，而图像数据则简单地覆盖先前已经存在的数据或者与之混合。下面将详述这些内容。

11.1、位图

　　11.1.1 位图（Bitmap）与字符（Font）

　　位图是以元素值为0或1的矩阵形式存储的，通常用于对窗口中相应区域的绘图屏蔽。比如说，当前颜色设置为红色，则在矩阵元素值为1的地方象素用红色来取代，反之，在为0的地方，对应的象素不受影响。位图普遍用于字符显示，请看下面例子：

　　例11-1 位图字符例程（font.c） 

#include "glos.h"
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glaux.h>
void myinit(void);
void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h);
void CALLBACK display(void);
GLubyte rasters[12] = {  0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xfc,    0xfc, 0xc0, 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 CALLBACK display(void)
{
　　glColor3f (1.0, 0.0, 1.0);
　　glRasterPos2i (100, 200);
　　glBitmap (8, 12, 0.0, 0.0, 20.0, 20.0, rasters);
　　lBitmap (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 CALLBACK 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_MODELVIEW);
}
void main(void)
{
　　auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA);
　　auxInitPosition (0, 0, 500, 500);
　　auxInitWindow ("Bitmap");
　　myinit();
　　auxReshapeFunc (myReshape);
　　auxMainLoop(display);
}

　　以上程序运行结果是显示三个相同的字符F。OpenGL函数库只提供了最底层操作，即用glRasterPos*()和glBitmap()在屏幕上定位和画一个位图，图11-1显示了F的位图和相应的位图数据。





　　在图中，字符大小为12*8的方阵，每一行数据用8位16进制表示。注意：位图数据总是按块存储，每块的位数总是8的倍数，但实际位图的宽并不一定使8的倍数。组成位图的位从位图的左下角开始画：首先画最底下的一行，然后是这行的上一行，依此类推。这个程序中的几个重要函数的解释将在下面几个小节，其中函数glPixelstorei()描述了位图数据在计算机内存中存储的方式。

　　11.1.2 当前光栅位置

　　当前光栅位置函数就是：

void glRasterPos{234}{SIFD}[V](TYPE x,TYPE y,TYPE z,TYPE w);

　　设置当前所画位图或图像的原点。其中参数x、y、z、w给出了光栅位置坐标。在变换到屏幕坐标时（即用模型变换和透视变换），光栅位置坐标与glVertex*()提供的坐标同样对待。也就是说，变换后要么确定一个有效点，要么认为位于视口以外的点的当前光栅位置无效。

　　在上一例中，颜色设置的位置与当前光栅位置函数调用的位置有关，glColor*()必须放 在glRasterPos*()前，则紧跟其后的位图就都继承当前的颜色，例前两个紫色的F；若要改变当前位图颜色，则需重新调用glColor*()和glRasterPos*()，如第三个黄色字符F的显示。

　　11.1.3 位图显示

　　当设置了光栅位置后，就可以调用glBitmap()函数来显示位图数据了。这个函数形式为：

void glBitmap( GLsizei width,GLsizei height,GLfloat xbo,GLfloat ybo,GLfloat xbi,GLfloat ybi,const GLubyte *bitmap);

　　显示由bitmap指定的位图，bitmap是一个指向位图的指针。位图的原点放在最近定义的当前光栅位置上。若当前光栅位置是无效的，则不显示此位图或其一部分，而且当前光栅位置仍然无效。参数width和height一象素为单位说明位图的宽行高。宽度不一定是8的倍数。参数xbo和ybo定义位图的原点（正值时，原点向上移动；负值时，原点向下移动）。参数xbi和ybi之处在位图光栅化后光栅位置的增量。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);

　　第一个字符F与第二个字符F的间距是由glBitmap()的两个增量参数决定的，即第二个字符F在第一个字符F的基础上分别向X正轴和Y负轴移动20个象素单位。

11.2 图像

　　一般来说，OpenGL图像（image）操作包括象素读写、象素拷贝和图像缩放，下面分别来介绍。

　　11.2.1 象素读写

　　OpenGL提供了最基本的象素读和写函数，它们分别是：

　　读取象素数据：

void glReadPixels(GLint x,GLint y,GLsizesi width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,GLvoid *pixel);

　　函数参数(x, y)定义图像区域左下角点的坐标，width和height分别是图像的高度和宽度，*pixel是一个指针，指向存储图像数据的数组。参数format指出所读象素数据元素的格式（索引值或R、G、B、A值，如表11-1所示），而参数type指出每个元素的数据类型（见表11-2）。

　　写入象素数据：

void glDrawPixels(GLsizesi width,GLsizei height,GLenum format,GLenum type,GLvoid *pixel);

　　函数参数format和type与glReadPixels()有相同的意义，pixel指向的数组包含所要画的象素数据。注意，调用这个函数前必须先设置当前光栅位置，若当前光栅位置无效，则给出该函数时不画任何图形，并且当前光栅位置仍然保持无效。

名称	象素数据类型
GL_INDEX	单个颜色索引
GL_RGB	先是红色分量，再是绿色分量，然后是蓝色分量
GL_RED	单个红色分量
GL_GREEN	单个绿色分量
GL_BLUE	单个蓝色分量
GL_ALPHA	单个Alpha值
GL_LUMINANCE_ALPHA	先是亮度分量，然后是Alpha值
GL_STENCIL_INDEX	单个的模板索引
GL_DEPTH_COMPONENT	单个深度分量
表11-1 函数glReadPixels()及glDrawPixels()的象素格式

　

名称	数据类型
GL_UNSIGNED_BYTE	无符号的8位整数
GL_BYTE	8位整数
GL_BITMAP	无符号的8位整数数组中的单个数位
GL_UNSIGNED_SHORT	无符号的16位整数
GL_SHORT	16位整数
GL_UNSIGNED_INT	无符号的32位整数
GL_INT	32位整数
GL_FLOAT	单精度浮点数
表11-2 函数glReadPixels()及glDrawPixels()的象素数据类型

　　图像的每个元素按表11-2给出的数据类型存储。若元素表示连续的值，如红、绿、蓝或亮度分量，每个值都按比例放缩使之适合于可用的位数。例如，红色分量是0.0到1.0之 间的浮点值。若它需要放到无符号单字节整数中，也仅有8位精度保存下来，其他无符号整数类型同理。对于有符号的数据类型还要少一位，例如颜色索引存到有符号的8位整数中，它的第一位被0xfe屏蔽掉了（即这个掩码包含7个1）。若类型是GL_FLOAT，索引值简单地转化成单精度浮点值，例如索引17转化成17.0，同理。

　　11.2.2 象素拷贝

　　象素拷贝函数是：

void glCopyPixels(GLint x,GLint y,GLsizesi width,GLsizei height, GLenum type);

　　这个函数使用起来有点类似于先调用glReadPixels()函数后再调用glDrawPixels()一样，但它不需要将数据写到内存中去，因它只将数据写到framebuffer里。函数功能就是拷贝framebuffer中左下角点在(x, y)尺寸为width、height的矩形区域象素数据。数据拷贝到一个新的位置，其左下角点在当前光栅的位置，参数type可以是GL_COLOR、GL_STENCIL、GL_DEPTH。在拷贝过程中，参数type要按如下方式转换成format：

　　1）若type为GL_DEPTH或GL_STENCIL，那么format应分别是GL_DEPTH_COMPONENT或GL_STENCIL_INDEX；

　　2）若type为GL_COLOR，format则用GL_RGB或GL_COLOR_INDEX，这要依赖于图形系统是处于RGBA方式还是处于颜色表方式。

　　11.2.3 图像缩放

　　一般情况下，图像的一个象素写到屏幕上时也是一个象素，但是有时也需要将图像放大或缩小，OpenGL提供了这个函数：

void glPixelZoom(GLfloat zoomx,GLfloat zoomy);

　　设置象素写操作沿X和Y方向的放大或缩小因子。缺省情况下，zoomx、zoomy都是1.0。如果它们都是2.0，则每个图像象素被画到4个屏幕象素上面。注意：小数形式的缩放因子和负数因子都是可以的。

　　11.2.4 图像例程

　　下面举出一个图像应用的例子：

　

　　例11-2 图像应用例程（image.c）

#include "glos.h"
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glaux.h>
void myinit(void);
void triangle(void);
void SourceImage(void);
void CALLBACK display(void);
void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei 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();
　　glLoadIdentity();
　　glTranslatef(4.0,8.0,0.0);
　　glScalef(0.5,0.5,0.5);
　　triangle ();
　　glPopMatrix();
}
void CALLBACK display(void)
{
　　int i;
　　/* 绘制原始图像 */
　　SourceImage();
　　/* 拷贝图像 */
　　for(i=0;i<5;i++)
　　{
　　　　glRasterPos2i( 1+i*2,i);
　　　　glCopyPixels(160,310,170,160,GL_COLOR);
　　}
　　glFlush ();
}
void CALLBACK 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/(GLfloat) h, 0.0, 15.0);  g
　　lMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}
void main(void)
{
　　auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA);
　　auxInitPosition (0, 0, 500, 500);
　　auxInitWindow ("Pixel Processing");
　　myinit();
　　auxReshapeFunc (myReshape);
　　auxMainLoop(display);
}

　　以上程序运行的结果是在屏幕正上方显示一个最初的五彩三角形，然后在下半部显示一串拷贝的三角形。当然，读者自己可以再加上图像放大缩小等，试试看，会发生怎样的情形？