opengl基础学习专题 (三) 多边形绘制的几种样式

题外话


聪明人之所以不会成功，是由于他们缺乏坚韧的毅力。

——艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）英国

　　　　

　　也许可以理解为 想更深一步的时候,坚持,努力和聪明缺一不可. 挺直腰杆在此向您致敬,愿您仍在天国

仍潇洒的思索着,奔跑着.

正文

　　在第二课中，我们学习了如何绘制几何图形，但大家如果多写几个程序，就会发现其实还是有些郁闷之处。

例如：点太小，难以看清楚；直线也太细，不舒服；或者想画虚线，但不知道方法只能用许多短直线，甚至用点组合而成。

这些问题将在本课中被解决。

下面就点、直线、多边形分别讨论。

1、关于点

点的大小默认为1个像素，但也可以改变之。改变的命令为glPointSize，其函数原型如下：

void glPointSize (GLfloat size);

size必须大于0.0f，默认值为1.0f，单位为“像素”。

(注意：对于具体的OpenGL实现，点的大小都有个限度的，如果设置的size超过最大值，则设置可能会有问题。)

这里顺带说一下 关于上面函数编译器行为,以Window 代码为例解释如下

//具体的函数原型声明
WINGDIAPI void APIENTRY glPointSize (GLfloat size);

/*
 *APIENTRY 是设置编译器行为的宏 本质是 __stdcall
 *
 *__stdcall是函数调用约定的一种，函数调用约定主要约束了两件事：
 *1.参数传递顺序
 *2.调用堆栈由谁（调用函数或被调用函数）清理
 *3.函数名(在编译器这个层次)自动加前导的下划线，后面紧跟一个@符号，其后紧跟着参数的尺寸
 *
 *C中函数缺省默认是 __cdecl
 *每一个调用它的函数都包含清空堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小会比调用_stdcall函数的大。
 *函数采用从右到左的压栈方式。
 *注意：对于可变参数的成员函数，始终使用__cdecl的转换方式。
 */
#define WINAPI      __stdcall
#define WINAPIV     __cdecl
#define APIENTRY    WINAPI

实际使用 glPointSize例子如下：

#include <glut.h>

/*
 *
 *这里是绘制的主函数
 */
static void __display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glPointSize(5.0f);

    glBegin(GL_POINTS);

    glVertex2f(0.0f,0.0f);
    glVertex2f(0.5f,0.5f);

    glEnd();

    glFlush();
}

2、关于直线

（1）直线可以指定宽度：

void glLineWidth(GLfloat width);

其用法跟glPointSize类似。

（2）画虚线。

首先，使用glEnable(GL_LINE_STIPPLE); 来启动虚线模式（使用glDisable(GL_LINE_STIPPLE)可以关闭之）。

然后，使用glLineStipple来设置虚线的样式。

void glLineStipple(GLint factor, GLushort pattern);

pattern是由1和0组成的长度为16的序列，从最低位开始看，如果为1，则直线上接下来应该画的factor个点将被画为实的；如果为0，则直线上接下来应该画的factor个点将被画为虚的。

再细说一点

glEnable(GL_LINE_STIPPLE);
glLineStipple(1, Ox3F07);
//此时模式为Ox3F07（二进制形式为0011111100000111）.
//它所画出来的直线是这样的：
//先连续绘制3个像素，然后连续5个像素留空，再连续绘制6个像素，最后两个像素留空（注意，首先是从低位开始的）。
//如果factor是2，那么这个模式便被扩展为：
//先连续绘制6个像素，然后连续10个像素留空，再连续绘制12个像素，最后4个像素留空。
//如果没有启用点画线功能，OpenGL会自动把pattern当做为OxFFFF，把factor当成1。

更详细的例子代码如下：

#include <glut.h>

//绘制函数
static void __display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glEnable(GL_LINE_STIPPLE); //开启画虚线模式
    glLineStipple(2,0x0F0F); //虚线的样式
    glLineWidth(10.f);

    //画一个线
    glBegin(GL_LINES);
    glVertex2f(0.0f,0.0f);
    glVertex2f(0.5f,0.5f);
    glEnd();

    glDisable(GL_LINE_STIPPLE); //关闭画虚线模式
    glFlush();
}

3、关于多边形

多边形的内容较多，我们将讲述以下四个方面。

（1）多边形的两面以及绘制方式。

虽然我们目前还没有真正的使用三维坐标来画图，但是建立一些三维的概念还是必要的。

从三维的角度来看，一个多边形具有两个面。每一个面都可以设置不同的绘制方式：填充、只绘制边缘轮廓线、只绘制顶点，其中“填充”是默认的方式。

可以为两个面分别设置不同的方式。

glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);            // 设置正面为填充方式

glPolygonMode(GL_BACK, GL_LINE);             // 设置反面为边缘绘制方式

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_POINT); // 设置两面均为顶点绘制方式

（2）反转

一般约定为“顶点以逆时针顺序出现在屏幕上的面”为“正面”，另一个面即成为“反面”。

生活中常见的物体表面，通常都可以用这样的“正面”和“反面”，“合理的”被表现出来

（请找一个比较透明的矿泉水瓶子，在正对你的一面沿逆时针画一个圆，并标明画的方向，然后将背面转为正面，画一个类似的圆，体会一下“正面”和“反面”。

你会发现正对你的方向，瓶的外侧是正面，而背对你的方向，瓶的内侧才是正面。正对你的内侧和背对你的外侧则是反面。

这样一来，同样属于“瓶的外侧”这个表面，但某些地方算是正面，某些地方却算是反面了）。

但也有一些表面比较特殊。例如“麦比乌斯带”（请自己Bing一下），可以全部使用“正面”或全部使用“背面”来表示。

可以通过glFrontFace函数来交换“正面”和“反面”的概念。

glFrontFace(GL_CCW);   // 设置CCW方向为“正面”，CCW即CounterClockWise，逆时针

glFrontFace(GL_CW);    // 设置CW方向为“正面”，CW即ClockWise，顺时针

下面是一个示例程序，请用它替换前面教程中的__display函数，并将glFrontFace(GL_CCW)修改为glFrontFace(GL_CW)，并观察结果的变化。

#include <glut.h>

//绘制函数
static void __display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glFrontFace(GL_CCW); // 设置逆时针方向为正面
    glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL); // 设置正面为填充模式
    glPolygonMode(GL_BACK, GL_LINE); // 设置反面为线形模式

    //先逆时针绘制一个 正方形,在左下方
    glBegin(GL_POLYGON);
    glVertex2f(-0.5,-0.5f);
    glVertex2f(0.0f,-0.5f);
    glVertex2f(0.0f,0.0f);
    glVertex2f(-0.5f,0.0f);
    glEnd();

    //后顺时针绘制一个正方形,在右上方
    glBegin(GL_POLYGON);
    glVertex2f(0.0f,0.0f);
    glVertex2f(0.0f,0.5f);
    glVertex2f(0.5f,0.5f);
    glVertex2f(0.5f,0.0f);
    glEnd();

    glFlush();
}

（3）剔除多边形表面

在三维空间中，一个多边形虽然有两个面，但我们无法看见背面的那些多边形，而一些多边形虽然是正面的，但被其他多边形所遮挡。如果将无法看见的多边形和可见的多边形同等对待，无疑会降低我们处理图形的效率。在这种时候，可以将不必要的面剔除。

首先，使用glEnable(GL_CULL_FACE);来启动剔除功能（使用glDisable(GL_CULL_FACE)可以关闭之）

然后，使用glCullFace来进行剔除。

glCullFace的参数可以是GL_FRONT，GL_BACK或者GL_FRONT_AND_BACK，分别表示剔除正面、剔除反面、剔除正反两面的多边形。

注意：剔除功能只影响多边形，而对点和直线无影响。例如，使用glCullFace(GL_FRONT_AND_BACK)后，所有的多边形都将被剔除，所以看见的就只有点和直线。

（4）镂空多边形

直线可以被画成虚线，而多边形则可以进行镂空。

首先，使用glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE);来启动镂空模式（使用glDisable(GL_POLYGON_STIPPLE)可以关闭之）。

然后，使用glPolygonStipple来设置镂空的样式。

void glPolygonStipple(const GLubyte *mask);

其中的参数mask指向一个长度为128字节的空间，它表示了一个32*32的矩形应该如何镂空。其中：第一个字节表示了最左下方的从左到右（也可以是从右到左，这个可以修改）8个像素是否镂空（1表示不镂空，显示该像素；0表示镂空，显示其后面的颜色），最后一个字节表示了最右上方的8个像素是否镂空。

对于mask定义 一种简单方式 是这样的

win + R => mspaint + Enter => 设置画布像素为 32*32 => 自己随便编辑 => 保存为 my.bmp =>程序读取这个文件 转成 mask

下面分享一个Opengl 中 一个 老例子 如下:

#include <sc_head.h>
#include <glut.h>

static GLubyte __masks[] = {
    0x00, 0x00, 0x00, 0x00,    //   这是最下面的一行
    0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
    0x03, 0x80, 0x01, 0xC0,    //   麻
    0x06, 0xC0, 0x03, 0x60,    //   烦
    0x04, 0x60, 0x06, 0x20,    //   的
    0x04, 0x30, 0x0C, 0x20,    //   初
    0x04, 0x18, 0x18, 0x20,    //   始
    0x04, 0x0C, 0x30, 0x20,    //   化
    0x04, 0x06, 0x60, 0x20,    //   ，
    0x44, 0x03, 0xC0, 0x22,    //   不
    0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   建
    0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   议
    0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   使
    0x44, 0x01, 0x80, 0x22,    //   用
    0x44, 0x01, 0x80, 0x22,
    0x44, 0x01, 0x80, 0x22,
    0x66, 0x01, 0x80, 0x66,
    0x33, 0x01, 0x80, 0xCC,
    0x19, 0x81, 0x81, 0x98,
    0x0C, 0xC1, 0x83, 0x30,
    0x07, 0xE1, 0x87, 0xE0,
    0x03, 0x3F, 0xFC, 0xC0,
    0x03, 0x31, 0x8C, 0xC0,
    0x03, 0x3F, 0xFC, 0xC0,
    0x06, 0x64, 0x26, 0x60,
    0x0C, 0xCC, 0x33, 0x30,
    0x18, 0xCC, 0x33, 0x18,
    0x10, 0xC4, 0x23, 0x08,
    0x10, 0x63, 0xC6, 0x08,
    0x10, 0x30, 0x0C, 0x08,
    0x10, 0x18, 0x18, 0x08,
    0x10, 0x00, 0x00, 0x08    // 这是最上面的一行
};

//bmp 图片创建函数
void bmp_create(GLubyte mask[], int len);

// 屏幕绘制函数
void display(void);

#define _STR_BMP "fly.bmp"

int main(int argc, char *argv[])
{
    //这里先 创建 一个bmp
    bmp_create(__masks, sizeof __masks);

    glutInit(&argc,argv); // 初始化glut环境
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE); //设置窗口绘制为RGB模式和单缓冲模式
    glutInitWindowPosition(500,500);
    glutInitWindowSize(300,300);

    glutCreateWindow(argv[0]); //初始化启动窗口
    glutDisplayFunc(display);

    glutMainLoop();//循环等待函数,直到glut创建的窗口关闭

    return 0;
}

//bmp 图片创建函数
void
bmp_create(GLubyte mask[], int len)
{
    FILE *bmp = NULL;

    if (NULL == mask || len <= 0)
        ERR_EXIT("check params error [NULL == mask || len <= 0].");

    if ((bmp = fopen(_STR_BMP, "wb")) == NULL) //练习就写的简单一点
        ERR_EXIT("fopen error!");
    // 文件写入
    fwrite(mask, sizeof(GLubyte), len, bmp);

    fclose(bmp);;
}

// 屏幕绘制函数
void
display(void)
{
    GLubyte mask[sizeof __masks];
    //先读取文件中内容

    FILE *bmp = NULL;
    if ((bmp = fopen(_STR_BMP, "rb")) == NULL) //练习就写的简单一点
        ERR_EXIT("fopen error!");
    // 文件写入
    fread(mask, sizeof(GLubyte), sizeof mask, bmp);

    fclose(bmp);

    //这里开始绘制
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glEnable(GL_POLYGON_STIPPLE); //启动镂空模式
    glPolygonStipple(mask); //设置镂空的样式

    glRectf(-0.5f,-0.5f,0.0f,0.0f); // 在左下方绘制一个有镂空效果的正方形
    glDisable(GL_POLYGON_STIPPLE); //关闭镂空模式
    glRectf(0.0f,0.0f,0.5f,0.5f); //往右上方绘制一个无镂空效果的正方形

    glFlush();

}

最后的效果图如下:

小结

本课学习了绘制几何图形的一些细节。

点可以设置大小。

直线可以设置宽度；可以将直线画成虚线。

多边形的两个面的绘制方法可以分别设置；在三维空间中，不可见的多边形可以被剔除；可以将填充多边形绘制成镂空的样式。

了解这些细节会使我们在一些图象绘制中更加得心应手。

另外，把一些数据写到程序之外的文件中，并用专门的工具编辑之，有时可以显得更方便。

做为一个菜鸟,欢迎交流指正.希望此刻更有趣.加油.

时间： 2024-10-02 11:36:23

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