老程序员分享：OpenGL学习进程（10）第七课：四边形绘制与动画基础

本节是OpenGL学习的第七个课时，下面以四边形为例介绍绘制OpenGL动画的相关知识:

(1)绘制几种不同的四边形:

1)四边形(GL_QUADS)

OpenGL的GL_QUADS图元用于绘制四边形，它根据每四个顶点绘制一个四边形。

注意:在使用四边形时必需记住四边形的四个角必须位于同一个平面中（不存在弯曲的四边形）。

2)四边形带(GL_QUAD_STRIP)

　　该图元指定一个连接的四边形带。它们都保持相同方向的环绕。

3)通用多边形GL_POLYGON

我们可以用它绘制任意数量的多边形。与四边形一样，多边形的所有顶点也必须位于同一平面中。如果想//代码效果参考：http://www.jhylw.com.cn/360236639.html

越过这个规则，可以采用一种变通的方法，使用GL_TRIANGLE_FAN代替GL_POLYGON。

4)多边形的创建规则

1.所有的多边形都必须是平面的。也就是说，多边形的所有顶点必须位于同一个平面中。在空间中，多边形不能扭曲或弯曲。

2.多边形的边必须不相交，多边形必须是凸的。

OpenGL施加这些限制的原因：为了使用一些非常快速的算法对多边形进行渲染。

5)细分和边界

尽管OpenGL只能绘制凸多边形，但我们仍然能够创建非凸的多边形，那就是把两个或多个多边形排列在一起。

　　我们使用OpenGL命令glPolygonMode可以把绘图模式切换到线框模式，这样就能看到组成较大表面区域的每一个较小的三角形。另外，我们还可以通过glEdgeFlag命令来通知OpenGL哪些线段属于边界线（围绕形状边缘的直线），哪些线段不属于边界线（形状内部的直线），这些形状内部的直线将不可见。这个功能通过使用win API的函数glEdgeFlag()完成。

void glEdgeFlag( GLboolean flag);

Each vertex of a polygon, separate triangle, or separate quadrilateral specified between a glBegin/glEnd pair is marked as the start of either a boundary or nonboundary edge. If the current edge flag is true when the vertex is specified, the vertex is marked as the start of a boundary edge. Otherwise, the vertex is marked as the start of a nonboundary edge. glEdgeFlag sets the edge flag bit to GL_TRUE if flag is GL_TRUE and to GL_FALSE otherwise.

glEdgeFlag (GLboolean flag)表示一个顶点是否应该被认为是多边形的一条边界边的起点。如果当前flag值为true，这个节点就被标记为边界的起点。否则，该节点就被标记为非边界的起点。

flag : Specifies the current edge flag value, either GL_TRUE or GL_FALSE. The initial value is GL_TRUE.

flag : 指定当前边的标记值，为GL_TRUE或GL_FALSE。初始值为GL_TRUE。flag为GL_TRUE后面的点都被认为是边界上的点，flag为GL_FALSE则之后的点不是边界上的点。

(2)实例:

1)用凸边形堆砌凹边形:

#include

#pragma comment(linker,"/subsystem:\"windows\" /entry:\"mainCRTStartup\"")

#define false 0

#define true 1

void SetupRC()

{

glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

glColor3f(.0f, 0.0f, 1.0f);

}

void RenderScene()

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

// OpenGL命令，使用线框模式

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

//总体图形是由6个三角形堆砌而成的凹边形

glBegin(GL_TRIANGLES);

//第一个三角形作为实例讲解:在设为true的顶点都可以作为凹边形边界的起点，所以有两条直线BC，CA。没有AB直线的原因是A不能作为线的起点。

glEdgeFlag(false);

glVertex2f(-20.0f, 0.0f);//A

glEdgeFlag(true);

glVertex2f(20.0f, 0.0f);//B

glVertex2f(0.0f, 40.0f);//C

glVertex2f(-20.0f, 0.0f);

glVertex2f(-60.0f, -20.0f);

glEdgeFlag(false);

glVertex2f(-20.0f, -40.0f);

glEdgeFlag(true);

glVertex2f(-20.0f, -40.0f);

glVertex2f(0.0f, -80.0f);

glEdgeFlag(false);

glVertex2f(20.0f, -40.0f);

glEdgeFlag(true);

glVertex2f(20.0f, -40.0f);

glVertex2f(60.0f, -20.0f);

glEdgeFlag(false);

glVertex2f(20.0f, 0.0f);

//中间的两个三角形的边统统不要

glVertex2f(-20.0f, 0.0f);

glVertex2f(-20.0f, -40.0f);

glVertex2f(20.0f, 0.0f);

glVertex2f(-20.0f, -40.0f);

glVertex2f(20.0f, -40.0f);

glVertex2f(20.0f, 0.0f);

glEdgeFlag(true);//这个函数的功能是恢复画线到初始状态

//结束绘制三角形

glEnd();

glFlush();

}

void ChangeSize(GLsizei w, GLsizei h)

{

GLfloat nRange = 100.0f;

GLfloat aspectRatio;

if (0 == h){

h = 1;

}

glViewport(0, 0, w, h);

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

aspectRatio = (GLfloat)w / (GLfloat)h;

if (w <= h) {

glOrtho(-nRange, nRange, -nRange / aspectRatio, nRange / aspectRatio, -nRange, nRange);

}

else{

glOrtho(-nRange aspectRatio, nRange aspectRatio, -nRange, nRange, -nRange, nRange);

}

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadIdentity();

}

int main(int argc, char argv【】)

{

glutInit(&argc, argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);

glutInitWindowSize(400, 300);

glutCreateWindow("用glEdgeFlag函数和凸边形拼接非凸多边形");

glutDisplayFunc(RenderScene);

glutReshapeFunc(ChangeSize);

SetupRC();

glutMainLoop();

return 0;

}

如果不堆砌的话效果是这样的:(测试时不用注释glEdgeFlag语句，只需将语句#define false 0改为#define false 1)

2)给上述实例增加动画效果，并自定义显示模式:

#include

#include

//用于存取获取屏幕的高宽分辨率

GLint SCREEN_WIDTH = 0;

GLint SCREEN_HEIGHT = 0;

//初始状态程序的窗口大小

GLint windowWidth = 400;

GLint windowHeight = 300;

//用于设置旋转动画

GLfloat xRotAngle = 0.0f;

GLfloat yRotAngle = 0.0f;

#define MODE_SOLID 1

#define MODE_LINE 2

#define MODE_POINTS 3

GLint iMode = MODE_SOLID;//多边形的填充方式

GLboolean bEdgeFlag = GL_TRUE;//控制边的显示与否

//受支持的点大小范围

GLfloat sizes【2】;

//受支持的点大小增量

GLfloat step;

//菜单回调函数

void processMenu(int value){

switch (value){

case 1:

iMode = MODE_SOLID;

break;

case 2:

iMode = MODE_LINE;

break;

case 3:

iMode = MODE_POINTS;

break;

case 4:

bEdgeFlag = GL_TRUE;

break;

case 5:

bEdgeFlag = GL_FALSE;

break;

default:

break;

}

//重新绘制

glutPostRedisplay();

}

//显示回调函数

void renderScreen(void){

GLfloat x, y, z, angle;

int i;

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

glPushMatrix();

glRotatef(xRotAngle, 1.0f, 0.0f, 0.0f);

glRotatef(yRotAngle, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

//设置多边形正面和背面的填充模式

if (MODE_SOLID == iMode)

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);

if (MODE_LINE == iMode)

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

if (MODE_POINTS == iMode)

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT);

x = 0.0f;

y = 0.0f;

z = 0.0f;

//进行平滑处理　

glEnable(GL_POINT_SMOOTH);

glHint(GL_POINT_SMOOTH, GL_NICEST);

glEnable(GL_LINE_SMOOTH);

glHint(GL_LINE_SMOOTH, GL_NICEST);

glEnable(GL_POLYGON_SMOOTH);

glHint(GL_POLYGON_SMOOTH, GL_NICEST);

//绘制坐标系

if (MODE_POINTS != iMode){

glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);

glBegin(GL_LINES);

glVertex3f(-80.0f, 0.0f, 0.0f);

glVertex3f(80.0f, 0.0f, 0.0f);

glVertex3f(0.0f, -80.0f, 0.0f);

glVertex3f(0.0f, 80.0f, 0.0f);

glVertex3f(0.0f, 0.0f, -80.0f);

glVertex3f(0.0f, 0.0f, 80.0f);

glEnd();

glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);

glPushMatrix();

glTranslatef(80.0f, 0.0f, 0.0f);

glRotatef(90.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

glutWireCone(3, 6, 10, 10);

glPopMatrix();

glPushMatrix();

glTranslatef(0.0f, 80.0f, 0.0f);

glRotatef(-90.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);

glutWireCone(3, 6, 10, 10);

glPopMatrix();

glPushMatrix();

glTranslatef(0.0f, 0.0f, 80.0f);

glRotatef(90.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

glutWireCone(3, 6, 10, 10);

glPopMatrix();

glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.5f);

glBegin(GL_TRIANGLES);

glPointSize(sizes【1】);

glEdgeFlag(bEdgeFlag);

glVertex2f(-20.0f, 20.0f);

glEdgeFlag(GL_TRUE);

glVertex2f(20.0f, 20.0f);

glVertex2f(0.0f, 60.0f);

glVertex2f(-20.0f, 20.0f);

glVertex2f(-60.0f, 0.0f);

glEdgeFlag(bEdgeFlag);

glVertex2f(-20.0f, -20.0f);

glEdgeFlag(GL_TRUE);

glVertex2f(-20.0f, -20.0f);

glVertex2f(0.0f, -60.0f);

glEdgeFlag(bEdgeFlag);

glVertex2f(20.0f, -20.0f);

glEdgeFlag(GL_TRUE);

glVertex2f(20.0f, -20.0f);

glVertex2f(60.0f, 0.0f);

glEdgeFlag(bEdgeFlag);

glVertex2f(20.0f, 20.0f);

glEdgeFlag(GL_TRUE);

glEdgeFlag(bEdgeFlag);

glVertex2f(-20.0f, 20.0f);

glVertex2f(-20.0f, -20.0f);

glVertex2f(20.0f, 20.0f);

glVertex2f(-20.0f, -20.0f);

glVertex2f(20.0f, -20.0f);

glVertex2f(20.0f, 20.0f);

glEdgeFlag(GL_TRUE);

glEnd();

glPopMatrix();

glutSwapBuffers();

}

void setupRC(void){

glClearColor(0.4f, 0.4, 0.4, 1.0f);

glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

//使能深度测试,深度测试开启之后能够透过物体看到其他物体的色彩

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

//获取受支持的点大小范围

glGetFloatv(GL_POINT_SIZE_RANGE, sizes);

//获取受支持的点大小增量

glGetFloatv(GL_POINT_SIZE_GRANULARITY, &step);

printf("point size range:%f-%f\n", sizes【0】, sizes【1】);

printf("point step:%f\n", step);

}

void changSize(GLint w, GLint h){

GLfloat ratio;

//设置坐标系范围大小为x(-100.0f,100.0f)、y(-100.0f,100.0f)、z(-100.0f,100.0f)

GLfloat coordinatesize = 100.0f;

if ((w == 0) || (h == 0))

return;//就是使窗体改变操作无效

glViewport(0, 0, w, h);

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

ratio = (GLfloat)w / (GLfloat)h;

if (w[span style="color: rgba(0, 0, 0, 1)">h)

glOrtho(-coordinatesize, coordinatesize, -coordinatesize / ratio, coordinatesize / ratio, -coordinatesize, coordinatesize);

else

glOrtho(-coordinatesizeratio, coordinatesize*ratio, -coordinatesize, coordinatesize, -coordinatesize, coordinatesize);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadIdentity();

}

void specialKey(int key, int x, int y){

if (key == GLUT_KEY_UP){

xRotAngle -= <span style="color: