学习书籍： OpenGL 超级宝典(中文第五版) 密码:fu4w
书籍源码：OpenGL 超级宝典第五版源代码 密码:oyb4
环境搭建：OpenGL 学习 01 - Mac 搭建 OpenGL 环境
之前我们都只是画平面图形，这节我们来画一个 3D 图形，对比下平面图形和 3D 图形绘制的一些区别和注意点。
基本概念 花托一种环状的像面包圈一样的物体，如果要我们自己去一个个去计算花托的每个点，是要花很多时间，GLTools 里面已经为我们集成好了得到花托顶点数据的函数
//得到花托的顶点数据
void gltMakeTorus(
GLTriangleBatch& torusBatch, // 返回的三角形批次，和普通批次功能类似，是专门画三角形的批次
GLfloat majorRadius, // 中心到外边缘的半径
GLfloat minorRadius, // 外边缘到内边缘的距离
GLint numMajor, // 片段数，即花托由多少个片段面组成
GLint numMinor // 堆叠数，即每个片段面由多少个顶点组成
);
油画法渲染
在默认情况下，我们所渲染的点、线或三角形都会在屏幕上进行光栅化，并且会按照在组合批次时的指定顺序进行排列，这样就会出现一些问题，比如一些三角形在物体背面，我们应该是看不到的，或者前面绘制的三角形可能被后面绘制的三角形所覆盖。
对于这些问题，可能的解决方法之一是，对这些三角形进行排序，先渲染较远的三角形，再渲染较近的三角形，这种方式称为“油画法”。【油画法渲染是非常低效的，重叠部分进行了多次写操作，三角形排序开销大】
正面和背面剔除对正面和背面三角形进行区分的原因之一就是为了进行剔除。背面剔除能极大提高性能，且能修正一些上面提出的问题。
剔除是在渲染的图元装配阶段就整体抛弃掉一些三角形，并且没有执行任何不恰当的光栅化操作。
深度测试深度测试是另外一种高效消除隐藏表面的技术。深度测试是在绘制每个像素时，分配一个深度值z，表示该点与观察者的距离【注意，这里是深度值越大，表示离观察者越近】，当另外一个像素需要绘制在同一个位置，会先比较深度值，深度值大的说明在前面，深度值小的说明在后面。
深度测试是通过深度缓冲区实现的，深度缓存区存储了屏幕上每个像素的深度值。要使用深度测试，一般需要配置渲染模式：
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH);
深度测试还有一个很强大的作用，就是处理重叠的独立对象，这是剔除技术无法处理的一种情况。深度测试是先渲染离观察者较近的对象，再渲染较远的对象，和“油画法”刚好相反。
多边形模式默认情况下，多边形是作为实心图形进行绘制，我们可以通过调整多边形模式，让多边形绘制为只有点或轮廓。此外，我们也可以在多边形的两面分别应用这个多边形模式
多边形模式：
- 实体(GL_FULL)
- 轮廓(GL_LINE)
- 点(GL_POINT)
多边形模式应用面：
- 正面(GL_FRONT)
- 背面(GL_BACK)
- 双面(GL_FRONT_AND_BACK)
//创建菜单，绑定一个响应方法
glutCreateMenu(ProcessMenu);
//为菜单添加选项
glutAddMenuEntry("Toggle depth test", 1);
glutAddMenuEntry("Toggle cull backface", 2);
glutAddMenuEntry("Set Fill Mode", 3);
glutAddMenuEntry("Set Line Mode", 4);
glutAddMenuEntry("Set Point Mode", 5);
//右键弹出菜单
glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON);
物体 3D 旋转，便于查看各种模式优劣
//上、下、左、右按键，3D 旋转
switch (key) {
case GLUT_KEY_UP:
viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
break;
case GLUT_KEY_DOWN:
viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
break;
case GLUT_KEY_LEFT:
viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
break;
case GLUT_KEY_RIGHT:
viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
break;
default:
break;
}
开启/关闭剔除
// 开启剔除 glEnable(GL_CULL_FACE); // 关闭剔除 glDisable(GL_CULL_FACE); // 默认我们是剔除背面，也可以剔除正面，调以下函数进行控制 glCullFace(GL_FRONT); // 控制剔除的面为正面 glCullFace(GL_BACK); // 控制剔除的面为背面 glCullFace(GL_FRONT_AND_BACK); // 控制剔除的面为双面开启/关闭深度测试
// 开启深度测试 glEnable(GL_DEPTH_TEST); // 关闭深度测试 glDisable(GL_DEPTH_TEST);配置多边形模式
//多边形面模式为双面实体 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL); //多边形面模式为双面轮廓 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); //多边形面模式为双面点 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT);全部源码
#include// OpenGL toolkit #include #include #include #include #include #include GLframe viewframe; GLFrustum viewFrustum; GLTriangleBatch torusBatch; GLMatrixStackmodelViewMatrix; GLMatrixStackprojectionMatrix; GLGeometryTransform transformPipeline; GLShaderManager shaderManager; //是否开启正反面剔除 int iCull = 0; //是否开始深度测试 int iDepth = 0; //点击菜单选项 void ProcessMenu(int value) { switch(value) { case 1: //开关深度测试 iDepth = !iDepth; break; case 2: //开关正反面剔除 iCull = !iCull; break; case 3: //开关多边形面模式 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL); break; case 4: //开关多边形线模式 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); break; case 5: //开关多边形点模式 glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT); break; } //触发渲染 glutPostRedisplay(); } //渲染画面 void RenderScene(void) { //清除一个或一组特定的缓冲区 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //判断是否开启正反面剔除 if(iCull) glEnable(GL_CULL_FACE); else glDisable(GL_CULL_FACE); //判断是否开启深度测试 if(iDepth) glEnable(GL_DEPTH_TEST); else glDisable(GL_DEPTH_TEST); //保存当前的模型视图矩阵 modelViewMatrix.PushMatrix(viewframe); //这里使用默认光源进行着色，可以看到阴影 GLfloat vRed[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f }; shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, transformPipeline.GetModelViewMatrix(), transformPipeline.GetProjectionMatrix(), vRed); //画花托 torusBatch.Draw(); // 还原以前的模型视图矩阵 modelViewMatrix.PopMatrix(); //将在后台缓冲区进行渲染，然后在结束时交换到前台 glutSwapBuffers(); } //为程序作一次性的设置 void SetupRC() { //设置窗口背景颜色 glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f ); //初始化着色器管理器 shaderManager.InitializeStockShaders(); //设置变换管线以使用两个矩阵堆栈 transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix); //移动物体的位置，值越大物体越远，值越小物体越近 viewframe.MoveForward(6.0f); //创建一个花托批次，参数依次是：批次，外半径，内半径，片段数，堆叠数（在计算机中圆是正多边形，顶点数越多越像真正的圆） gltMakeTorus(torusBatch, 1.0f, 0.3f, 52, 26); //设置默认点大小 glPointSize(4.0f); } //特殊按键（功能键或者方向键）监听 void SpecialKeys(int key, int x, int y) { //上、下、左、右按键，3D 旋转 switch (key) { case GLUT_KEY_UP: viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f); break; case GLUT_KEY_DOWN: viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f); break; case GLUT_KEY_LEFT: viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f); break; case GLUT_KEY_RIGHT: viewframe.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f); break; default: break; } //触发渲染 glutPostRedisplay(); } //窗口大小改变时接受新的宽度和高度，其中0,0代表窗口中视口的左下角坐标，w，h代表像素 void ChangeSize(int width, int height) { // 防止下面除法的除数为0导致的闪退 if(height == 0) height = 1; //设置视图窗口位置 glViewport(0, 0, width, height); // 创建投影矩阵，并将它载入到投影矩阵堆栈中 viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(width) / float(height), 1.0f, 500.0f); projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix()); } //程序入口 int main(int argc, char* argv[]) { //设置当前工作目录，针对MAC OS X gltSetWorkingDirectory(argv[0]); //初始化GLUT库 glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_STENCIL); //初始化窗口大小 glutInitWindowSize(800, 600); //创建窗口 glutCreateWindow("Geometry Test Program"); //注册回调函数 glutReshapeFunc(ChangeSize); glutDisplayFunc(RenderScene); glutSpecialFunc(SpecialKeys); //创建菜单，绑定一个响应方法 glutCreateMenu(ProcessMenu); //为菜单添加选项 glutAddMenuEntry("Toggle depth test",1); glutAddMenuEntry("Toggle cull backface",2); glutAddMenuEntry("Set Fill Mode", 3); glutAddMenuEntry("Set Line Mode", 4); glutAddMenuEntry("Set Point Mode", 5); //右键弹出菜单 glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON); //确保驱动程序的初始化中没有出现任何问题。 GLenum err = glewInit(); if(GLEW_OK != err) { fprintf(stderr, "glew error:%sn", glewGetErrorString(err)); return 1; } //初始化设置 SetupRC(); //进入调用循环 glutMainLoop(); return 0; }
Demo 源代码在这里：github->openGLDemo->04-GeoTest
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