基于基于MFC的OpenGL绘图


基于基于MFC的的OpenGL绘图绘图 一、简介 GDI是通过设备句柄(Device Context以下简称"DC")来绘图,而OpenGL则需要绘制环境 (Rendering Context,以下简称"RC")。每一个GDI命令需要传给它一个DC,但与GDI不 同,OpenGL使用当前绘制环境(RC)。一旦在一个线程中指定 了一个当前RC,在此线程中其后所有 的OpenGL命令都使用相同的当前RC。虽然在单一窗口中可以使用多个RC,但在单一线程中只有一个 当前RC。下面我将首先产生一个OpenGL RC并使之成为当前RC,这将分为三个步骤:设置窗口像素 格式;产生RC;设置为当前RC。 二、MFC中的OpenGL基本框架 1、首先创建工程  用AppWizard产生一个MFC EXE项目,其他默认即可。 2、将此工程所需的OpenGL文件和库加入到工程中  在工程菜单中,选择"Build"下的"Settings"项。单击"Link"标签,选择"General"目录, 在Object/Library Modules的编辑框中输入"opengl32.lib glu32.lib glut.lib glaux.lib"(注意,输 入双引号中的内容,各个库用空格分开;否则会出现链接错误),选择"OK"结束。然后打开文 件"stdafx.h",加入下列头文件:  #include #include 3、改写OnPreCreate函数并给视图类添加成员函数和成员变量  OpenGL需要窗口加上WS_CLIPCHILDREN(创建父窗口使用的Windows风格,用于重绘时裁剪 子窗口所覆盖的区域)和WS_CLIPSIBLINGS(创建子窗口使用的Windows风格,用于重绘时剪裁其 他子窗口所覆盖的区域)风格。把OnPreCreate改写成如 下所示: BOOL COpenGLDemoView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs) { // TODO: Modify the Window class or styles here by modifying // the CREATESTRUCT cs cs.style |= (WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS); return CView::PreCreateWindow(cs); }    产生一个RC的第一步是定义窗口的像素格式。像素格式决定窗口着所显示的图形在内存中是如何表 示的。由像素格式控制的参数包括:颜色深度、缓冲模式和所支持的绘画接口。在下面将有对这些参数 的设置。我们先在COpenGLDemoView的类中添加一个保护型的成员函数BOOL SetWindowPixelFormat(HDC hDC)(用鼠标右键添加)和保护型的成员变量:int m_GLPixelIndex;并编辑其中的代码如下: BOOL COpenGLDemoView::SetWindowPixelFormat(HDC hDC) {//定义窗口的像素格式 PIXELFORMATDESCRIPTOR pixelDesc= { sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), 1, PFD_DRAW_TO_WINDOW|PFD_SUPPORT_OPENGL| PFD_DOUBLEBUFFER|PFD_SUPPORT_GDI, PFD_TYPE_RGBA, 24, 0,0,0,0,0,0, 0, 0, 0, 0,0,0,0, 32, 0, 0, PFD_MAIN_PLANE, 0, 0,0,0 }; this->m_GLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC,&pixelDesc); if(this->m_GLPixelIndex==0) { this->m_GLPixelIndex = 1; if(DescribePixelFormat(hDC,this- >m_GLPixelIndex,sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),&pixelDesc)==0) { return FALSE; } } if(SetPixelFormat(hDC,this->m_GLPixelIndex,&pixelDesc)==FALSE) { return FALSE; } return TRUE; 4、用ClassWizard添加WM_CREATE的消息处理函数OnCreate    至此,OpenGL工程的基本框架就建好了。但如果你现在运行此工程,则它与一般的MFC程序看 起来没有什么两样。 5、代码解释   现在我们可以看一看Describe-PixelFormat提供有哪几种像素格式,并对代码进行一些解释: PIXELFORMATDESCRIPTOR包括了定义像素格式的全部信息。 DWFlags定义了与像素格式兼容的设备和接口。   通常的OpenGL发行版本并不包括所有的标志(flag)。wFlags能接收以下标志: PFD_DRAW_TO_WINDOW 使之能在窗口或者其他设备窗口画图; PFD_DRAW_TO_BITMAP 使之能在内存中的位图画图; PFD_SUPPORT_GDI 使之能调用GDI函数(注:如果指定了PFD_DOUBLEBUFFER,这个选项将无 效); PFD_SUPPORT_OpenGL 使之能调用OpenGL函数; PFD_GENERIC_FORMAT 假如这种象素格式由Windows GDI函数库或由第三方硬件设备驱动程序 支持,则需指定这一项; PFD_NEED_PALETTE 告诉缓冲区是否需要调色板,本程序假设颜色是使用24或 32位色,并且不会 覆盖调色板; PFD_NEED_SYSTEM_PALETTE 这个标志指明缓冲区是否把系统调色板当作它自身调色板的一部 分; PFD_DOUBLEBUFFER 指明使用了双缓冲区(注:GDI不能在使用了双缓冲区的窗口中画图); PFD_STEREO 指明左、右缓冲区是否按立体图像来组织。 PixelType定义显示颜色的方法。PFD_TYPE_RGBA意味着每一位(bit)组代表着红、绿、蓝各分量的 值。PFD_TYPE_COLORINDEX 意味着每一位组代表着在彩色查找表中的索引值。本例都是采用 了PFD_TYPE_RGBA方式。 ● cColorBits定义了指定一个颜色的位数。对RGBA来说,位数是在颜色中红、绿、蓝各分量所占的位 数。对颜色的索引值来说,指的是表中的颜色数。 ● cRedBits、cGreenBits、cBlue-Bits、cAlphaBits用来表明各相应分量所使用的位数。 ● cRedShift、cGreenShift、cBlue-Shift、cAlphaShift用来表明各分量从颜色开始的偏移量所占的 位数。   一旦初始化完我们的结构,我们就想知道与要求最相近的系统象素格式。我们可以这样做: m_hGLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC, &pixelDesc);  ChoosePixelFormat接受两个参数:一个是hDc,另一个是一个指 向PIXELFORMATDESCRIPTOR结构的指针& pixelDesc;该函数返回此像素格式的索引值。如果返 回0则表示失败。假如函数失败,我们只是把索引值设为1并用 DescribePixelFormat得到像素格式描 述。假如你申请一个没得到支持的像素格式,则Choose-PixelFormat将会返回与你要 求的像素格式 最接近的一个值。一旦我们得到一个像素格式的索引值和相应的描述,我们就可以调 用SetPixelFormat设置像素格式,并且只需设置一 次。   现在像素格式已经设定,我们下一步工作是产生绘制环境(RC)并使之成为当前绘制环境。 在COpenGLDemoView中加入一个保护型的成员函数BOOL CreateViewGLContext(HDC hDC), 并加入一个保护型的成员变量HGLRC m_hGLContext;HGLRC是一个指向rendering context的句 柄。 BOOL COpenGLDemoView::CreateViewGLContext(HDC hDC) { this->m_hGLContext = wglCreateContext(hDC); if(this->m_hGLContext==NULL) {//创建失败 return FALSE; } if(wglMakeCurrent(hDC,this->m_hGLContext)==FALSE) {//选为当前RC失败 return FALSE; } return TRUE; }  在OnCreate函数中调用此函数: int COpenGLDemoView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) { if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1) return -1; // TODO: Add your specialized creation code here HWND hWnd = this->GetSafeHwnd(); HDC hDC = ::GetDC(hWnd); if(this->SetWindowPixelFormat(hDC)==FALSE) { return 0; } if(this->CreateViewGLContext(hDC)==FALSE) { return 0; } return 0; }     添加WM_DESTROY的消息处理函数Ondestroy( ),使之如下所示: void COpenGLDemoView::OnDestroy() { CView::OnDestroy(); // TODO: Add your message handler code here if(wglGetCurrentContext()!=NULL) { wglMakeCurrent(NULL,NULL); } if(this->m_hGLContext!=NULL) { wglDeleteContext(this->m_hGLContext); this->m_hGLContext = NULL; } }     最后,编辑COpenGLDemoView的构造函数,使之如下所示: COpenGLDemoView::COpenGLDemoView() { // TODO: add construction code here this->m_GLPixelIndex = 0; this->m_hGLContext = NULL; }  至此,我们已经构造好了框架,使程序可以利用OpenGL进行画图了。你可能已经注意到了,我们在 程序开头产生了一个RC,自始自终都使用它。这与大多数GDI程序不同。在GDI程序中,DC在需要时 才产生,并且是画完立刻释放掉。实际上,RC也可以这样做;但要记住,产生一个RC需要很多处理器 时 间。因此,要想获得高性能流畅的图像和图形,最好只产生RC一次,并始终用它,直到程序结束。  CreateViewGLContex产生RC并使之成为当前RC。WglCreateContext返回一个RC的句柄。在 你调用 CreateViewGLContex之前,你必须用SetWindowPixelFormat(hDC)将与设备相关的像素 格式设置好。 wglMakeCurrent将RC设置成当前RC。传入此函数的DC不一定就是你产生RC的那 个DC,但二者的设备句柄(Device Context)和像素格式必须一致。假如你在调 用wglMakeforCurrent之前已经有另外一个RC存在,wglMakeforCurrent 就会把旧的RC冲掉,并 将新RC设置为当前RC。另外你可以用wglMakeCurrent(NULL, NULL)来消除当前RC。  我们要在OnDestroy中把绘制环境删除掉。但在删除RC之前,必须确定它不是当前句柄。我们是通 过wglGetCurrentContext来了 解是否存在一个当前绘制环境的。假如存在,那么 用wglMakeCurrent(NULL, NULL)来把它去掉。然后就可以通过wglDelete-Context来删除RC了。 这时允许视类删除DC才是安全的。注:一般来说,使用的都是单线 程的程序,产生的RC就是线程当 前的RC,不需要关注上述这一点。但如果使用的是多线程的程序,那我们就特别需要注意这一点了, 否则会出现意想不到的后 果。   三、画图实例   下面给出一个简单的二维图形的例子(这个例子都是以上述框架为基础的)。   用Classwizard为COpenGLDemoView添加WMSIZE的消息处理函数OnSize,代码如下: void COpenGLDemoView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy) { CView::OnSize(nType, cx, cy); // TODO: Add your message handler code here GLsizei width,height; GLdouble aspect; width = cx; height = cy; if(cy==0) { aspect = (GLdouble)width; } else { aspect = (GLdouble)width/(GLdouble)height; } glViewport(0,0,width,height); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0.0,500.0*aspect,0.0,500.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); } 用Classwizard为COpenGLDemoView添加WM_PAINT的消息处理函数OnPaint,代码如下: void COpenGLDemoView::OnPaint() { CPaintDC dc(this); // device context for painting // TODO: Add your message handler code here // Do not call CView::OnPaint() for painting messages glLoadIdentity(); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glBegin(GL_POLYGON); glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f); glVertex2f(100.0f,50.0f); glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f); glVertex2f(450.0f,400.0f); glColor4f(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f); glVertex2f(450.0f,50.0f); glEnd(); glFlush(); }  这个程序的运行结果是黑色背景下的一个绚丽多彩的三角形。 这里你可以看到用OpenGL绘制图形非常容易,只需要几条简单的语句就能实现 强大的功能。如果你 缩放窗口,三角形也会跟着缩放。这是因为OnSize通过glViewport(0, 0, width, height)定义了视口 和视口坐标。glViewport的第一、二个参数是视口左下角的像素坐标,第三、四个参数是视口的宽度 和高度。  OnSize中的glMatrixMode是用来设置矩阵模式的,它有三个选 项:GL_MODELVIEW、GL_PROJECTION、GL_TEXTURE。GL_MODELVIEW表示从实体坐标系 转到人眼坐标系。GL_PROJECTION表示从人眼坐标系转到剪裁坐标系。GL_TEXTURE表示从定义纹 理的坐标系到粘贴纹理的坐标系的变换。 glLoadIdentity初始化工程矩阵(project matrix);gluOrtho2D把工程矩阵设置成显示一个二维直角 显示区域。  这里我们有必要说一下OpenGL命令的命名原则。大多数OpenGL命令都是以"gl"开头的。也有一些 是以"glu"开头的,它们来自OpenGL Utility。大多数"gl"命令在名字中定义了变量的类型并执行相应 的操作。例如:glVertex2f就是定义了一个顶点,参数变量为两个浮点数, 分别代表这个顶点 的x、y坐标。类似的还 有glVertex2d、glVertex2f、glVertex3I、glVertex3s、 glVertex2sv、glVertex3dv……等函 数。   那么,怎样画三角形 呢?我们首先调用glColor4f(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f),把红、绿、蓝分量分 别指定为1、0、0。然后我们用glVertex2f(100.0f, 50.0f)在(100,50)处定义一个点。依次,我们 在(450,400)处定义绿点,在(450,50)处定义蓝点。然后我们用glEnd结束画三 角形。但此时三角 形还没画出来,这些命令还只是在缓冲区里,直到你调用glFlush函数,由glFlush触发这些命令的执 行。OpenGL自动改变三 角形顶点间的颜色值,使之绚丽多彩。   还可通过glBegin再产生新的图形。glBegin(GLenum mode)参数有: GL_POINTS,GL_LINES,GL_LINE_STRIP,GL_LINE_LOOP, GL_TRIANGLES,GL_TRIANGLE_STRIP,GL_TRIANGLE_FAN,GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, GL_POLYGON   在glBegin和glEnd之间的有效函数有: glVertex,glColor,glIndex, glNormal,glTexCoord, glEvalCoord,glEvalPoint, glMaterial, glEdgeFlag  四.小结 1、如果要响应WM_SIZE消息,则一定要设置视口和矩阵模式。 2、尽量把你全部的画图工作在响应WM_PAINT消息时完成。 3、产生一个绘制环境要耗费大量的CPU时间,所以最好在程序中只产生一次,直到程序结束。 4、尽量把你的画图命令封装在文档类中,这样你就可以在不同的视类中使用相同的文档,节省你编程 的工作量。 5、glBegin和glEnd一定要成对出现,这之间是对图元的绘制语句。  glPushMatrix()和glPopMatrix()也一定要成对出现。glPushMatrix()把当前的矩阵拷贝到栈中。 当我们调用 glPopMatrix时,最后压入栈的矩阵恢复为当前矩阵。使用glPushMatrix()可以精确地把 当前矩阵保存下来,并用 glPopMatrix把它恢复出来。这样我们就可以使用这个技术相对某个物体放 置其他物体。例如下列语句只使用一个矩阵,就能产生两个矩形,并将它们成一定角度摆放。  glPushMatrix();    glTranslated( m_transX, m_transY, 0);    glRotated( m_angle1, 0, 0, 1);    glPushMatrix();    glTranslated( 90, 0, 0);    glRotated( m_angle2, 0, 0, 1);    glColor4f(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f);    glCallList(ArmPart);//ArmPart 且桓鼍卣竺?    glPopMatrix();    glColor4f(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);    glCallList(ArmPart);   glPopMatrix();  6、 解决屏幕的闪烁问题。我们知道,在窗口中拖动一个图形的时候,由于边画边显示,会出现闪 烁的现象。在GDI中解决这个问题较为复杂,通过在内存中生成一个 内存DC,绘画时让画笔在内 存DC中画,画完后一次用Bitblt将内存DC“贴”到显示器上,就可解决闪烁的问题。在OpenGL中,我 们是通过双缓存 来解决这个问题的。一般来说,双缓存在图形工作软件中是很普遍的。双缓存是两个 缓存,一个前台缓存、一个后台缓存。绘图先在后台缓存中画,画完后,交换到 前台缓存,这样就不 会有闪烁现象了。通过以下步骤可以很容易地解决这个问题: 1) 要注意,GDI命令是没有设计双缓存的。我们首先把使用InvalidateRect(null)的地方改 成InvalidateRect(NULL,FALSE)。这样做是使GDI的重画命令失效,由OpenGL的命令进行重画; 2) 将像素格式定义成支持双缓存的(注:PFD_DOUBLEBUFFER和PFD_SUPPORT_GDI只能取一 个,两者相互冲突)。    pixelDesc.dwFlags =    PFD_DRAW_TO_WINDOW |    PFD_SUPPORT_OPENGL |    PFD_DOUBLEBUFFER |    PFD_STEREO_DONTCARE; 3) 我们得告诉OpenGL在后台缓存中画图,在视类的OnSize()的最后一行加入:glDrawBuffer (GL_BACK); 4) 最后我们得把后台缓存的内容换到前台缓存中,在视类的OnPaint()的最后一行加 入:SwapBuffers(dc.m_ ps.hdc)。  7、生成简单的三维图形。我们知道,三维和二维的坐标系统不同,三维的图形比二维的图形多一 个z坐标。我们在生成简单的二维图形时,用的是 gluOrtho2D;我们在生成三维图形时,需要两个远 近裁剪平面,以生成透视效果。实际上,二维图形只是视线的近裁剪平面z= -1,远裁剪平面z=1;这 样z坐标始终当作0,两者没有本质的差别。   在上述基础之上,我们只做简单的变化,就可以生成三维物体。  1) 首先,在OnSize()中,把gluOrtho2D(0.0, 500.0*aspect,0.0, 500.0)换 成gluPerspective(60, aspect, 1, 10.0);这样就实现了三维透视坐标系的设置。该语句说明了视点 在原点,透视角是60度,近裁剪面在z=1处,远裁剪面在z=10.0处。 2) 在RenderScene()中生成三维图形;实际上,它是由多边形组成的。下面就是一个三维多边形的例 子:   glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT, RedSurface)    glBegin(GL_POLYGON);    glNormal3d( 1.0, 0.0, 0.0);    glVertex3d( 1.0, 1.0, 1.0);    glVertex3d( 1.0, -1.0, 1.0);    glVertex3d( 1.0, -1.0, -1.0);    glVertex3d( 1.0, 1.0, -1.0);    glEnd();  3) 我们使用glMaterialfv(GL_ FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT, RedSurface)这个函数来 定义多边形的表面属性,为每一个平面的前后面设置环境颜色。当然,我们得定义光照模型,这只需 在OnSize()的最后 加上glEnable(GL_LIGHTING);RedSufFace是一个颜色分量数组,例 如:RedSufFace[] ={1.0f,0.0f,0.0f};要定义某个平面的环境颜色,只需把glMaterialfv加在平面 的定义前面即可,如上例所示。  4) Z缓冲区的问题:要使三维物体显得更流畅,前后各面的空间关系正确,一定得使用Z缓冲技 术;否则,前后各面的位置就会相互重叠,不能正确显示。Z缓冲区存 储物体每一个点的值,这个值表 明此点离人眼的距离。Z缓冲需要占用大量的内存和CPU时间。启用Z缓冲只需在OnSize()的最后加 上glEnable (GL_DEPTH_TEST);要记住:在每次重绘之前,应使 用glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT)语句清空Z缓冲区。 5) 现在已经可以正确地生成三维物体了,但还需要美化,可以使物体显得更明亮一些。我们 用glLightfv函数定义光源的属性值。下例就定义了一个光源:   glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,LightAmbient);   glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, LightDiffuse);   glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, LightSpecular);   glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, LightPosition);   glEnable(GL_LIGHT0);  GL_LIGHT0是光源的标识号,标识号由GL_LIGHTi组 成(i从0到GL_MAX_LIGHTS)。GL_AMBIENT、GL_DIFFUSE、GL_SPECULAR、GL_POSITION分 别定义光源的周围颜色强度、光源的散射强度、光源的镜面 反射强度和光源的位置。 作者:洞庭散人 出处:http://phinecos.cnblogs.com/     本文版权归作者和博客园共有,欢迎转载,但未经作者同意必须保留此段声明,且在文章页面明显位置 给出原文连接,否则保留追究法律责任的权利。
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p5npc

贡献于2013-11-17

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