DELPHI中OPENGL程序設(shè)計(jì)

2019-11-18 18:38:10

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供稿：網(wǎng)友

OPENGL圖形程序設(shè)計(jì)
OPENGL是一個(gè)三維圖形和模型庫，由于它在三維圖形方面的杰出性能，目前許多高級(jí)語言都提供了與OPENGL的接口，如：VC、DELPHI、C++Builder等。使用OPENGL可以極大地減少用戶開發(fā)圖形、圖像的難度，使用戶制作高水準(zhǔn)的商業(yè)廣告、圖形CAD、三維動(dòng)畫、圖形仿真和影視采集。

一、OPENGL的功能
OPENGL原來是工作站上的一個(gè)圖形軟件庫，由于它在商業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)、航天航空等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，目前在低檔電腦也可以開發(fā)出符合用戶要求的圖形。OPENGL不僅可以繪制基本圖像，而且提供了大量處理圖形圖像的函數(shù)與過程。
1、圖形變換
是圖形顯示與制作的基礎(chǔ)，動(dòng)畫設(shè)計(jì)和動(dòng)畫顯示都離不開圖形的變換，圖形變換在數(shù)學(xué)上是由矩形的乘法來實(shí)現(xiàn)的，變換一般包括平移、旋轉(zhuǎn)和縮放。按圖形的顯示性質(zhì)來分：視點(diǎn)變換、模型變換、投影變換、剪裁變換和視口變換等。
2、光照效果
不發(fā)光的物體的顏色是由物體反射外界光所形成的，這是光照。在三維圖形中，如果光照使用不當(dāng)，三維圖形就會(huì)失去真實(shí)的立體感，OPENGL把光照分為：輻射光、環(huán)境光、散射光、反射光等。
3、紋理映射
通過紋理映射可以在三維表面添加顯示現(xiàn)實(shí)世界中的紋理。如：一個(gè)矩形它不能表示真實(shí)世界中的物體，如果填上"本質(zhì)"紋理，就逼真了。
4、圖形特效
混合函數(shù)、反走樣函數(shù)和霧函數(shù)，可以處理三維圖形聽之任之物體的透明和半透明、使用線段理加光滑以及提供霧化的效果。
5、圖像特效
處理位圖的基本函數(shù)：圖像繪制、圖像拷貝和存儲(chǔ)、映射和轉(zhuǎn)移、圖像的縮放等。位圖操作函數(shù)可以人繪圖原的低層說明中文字符的形成過程。

二、創(chuàng)建OPENGL應(yīng)用程序
1、一般原則
A 有uses中添加OPENGL支持單元：OpenGL；
B 在窗體的OnCreate事件過程中初始化OPENGL；
C 在窗口的OnPaing 事件過程中初始化OPENGL；
D 在窗口的OnResize事件過程中初始化OPENGL；
E 在窗口的OnDestroy 事件過程中初始化 OPENGL；
2、簡單實(shí)例
A 創(chuàng)建一個(gè)工程FILE->New application
B 在OnCreate事件中添加代碼：
PRocedure TfrmMain.FormCreate(Sender: TObject);
var
pfd:TPixelFormatDescriptor;   //設(shè)置描述表
PixelFormat:Integer;
begin
ControlStyle:=ControlStyle+[csOpaque];
FillChar(pfd,sizeof(pfd),0);
with pfd do
begin
    nSize:=sizeof(TPixelFormatDescriptor);
    nVersion:=1;
    dwFlags:=PFD_DRAW_TO_WINDOW or
        PFD_SUPPORT_OPENGL or PFD_DOUBLEBUFFER;
    iPixelType:=PFD_TYPE_RGBA;
    cColorBits:=24;
    cDepthBits:=32;
    iLayerType:=PFD_MAIN_PLANE;
end;
PixelFormat:=ChoosePixelFormat(Canvas.Handle,@pfd);
SetPixelFormat(Canvas.Handle,PixelFormat,@pfd);
hrc:=wglCreateContext(Canvas.Handle);
w:=ClientWidth;
h:=ClientHeight;
end;
C 在OnDestroy事件中的代碼
procedure TfrmMain.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
wglDeleteContext(hrc);
end;
D 在OnPaint事件中的代碼
procedure TfrmMain.FormPaint(Sender: TObject);
begin
wglMakeCurrent(Canvas.Handle,hrc);
glClearColor(1,1,1,1);
glColor3f(1,0,0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
MyDraw;
glFlush;
SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;
E 在OnResize事件中的代碼
procedure TfrmMain.FormResize(Sender: TObject);
begin
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum(-1.0,1.0,-1.0,1.0,3.0,7.0);
glViewPort(0,0,ClientWidth,ClientHeight);
MyDraw;
end;
F 在MyDraw函數(shù)中的代碼（用戶在窗口類中聲明）
procedure TfrmMain.MyDraw;
begin
glPushMatrix;
Sphere:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(Sphere,GLU_LINE);
gluSphere(Sphere,0.5,25,25);
glPopMatrix;
SwapBuffers(Canvas.handle);
gluDeleteQuadric(Sphere);
end;

附本程序原碼：
unit MainFrm;

interface

uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, OpenGL;

type
TfrmMain = class(TForm)
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
    procedure FormPaint(Sender: TObject);
    procedure FormResize(Sender: TObject);
private
    { Private declarations }
    hrc:HGLRC;
    w,h:glFloat;
    Sphere:GLUquadricObj;
public
    { Public declarations }
    procedure MyDraw;
end;

var
frmMain: TfrmMain;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TfrmMain.FormCreate(Sender: TObject);
var
pfd:TPixelFormatDescriptor;
PixelFormat:Integer;
begin
ControlStyle:=ControlStyle+[csOpaque];
FillChar(pfd,sizeof(pfd),0);
with pfd do
begin
    nSize:=sizeof(TPixelFormatDescriptor);
    nVersion:=1;
    dwFlags:=PFD_DRAW_TO_WINDOW or
        PFD_SUPPORT_OPENGL or PFD_DOUBLEBUFFER;
    iPixelType:=PFD_TYPE_RGBA;
    cColorBits:=24;
    cDepthBits:=32;
    iLayerType:=PFD_MAIN_PLANE;
end;
PixelFormat:=ChoosePixelFormat(Canvas.Handle,@pfd);
SetPixelFormat(Canvas.Handle,PixelFormat,@pfd);
hrc:=wglCreateContext(Canvas.Handle);
w:=ClientWidth;
h:=ClientHeight;
end;

procedure TfrmMain.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
wglDeleteContext(hrc);
end;

procedure TfrmMain.FormPaint(Sender: TObject);
begin
wglMakeCurrent(Canvas.Handle,hrc);
glClearColor(1,1,1,1);
glColor3f(1,0,0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
MyDraw;
glFlush;
SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;

procedure TfrmMain.MyDraw;
begin
glPushMatrix;
Sphere:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(Sphere,GLU_LINE);
gluSphere(Sphere,0.5,25,25);
glPopMatrix;
SwapBuffers(Canvas.handle);
gluDeleteQuadric(Sphere);
end;

procedure TfrmMain.FormResize(Sender: TObject);
begin
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum(-1.0,1.0,-1.0,1.0,3.0,7.0);
glViewPort(0,0,ClientWidth,ClientHeight);
MyDraw;
end;

end.

三、OPENGL變量和函數(shù)的約定
1、OPENGL的庫約定
它共三個(gè)庫：基本庫、實(shí)用庫、輔助庫。在DELPHI中，基本庫由OpenGL單元實(shí)現(xiàn)，在Windows環(huán)境中，一般不使用輔助庫。
2、OPENGL常數(shù)約定
OPENGL常數(shù)均使用大寫字母，以"GL"開頭，詞匯之間使用下劃線分隔，如：GL_LINES，表示使用基本庫繪制直線。
3、OPENGL函數(shù)的命名約定
A 第一部分以gl或wgl開頭，如glColor3f中的gl。
B 第二部分是用英文表示的函數(shù)功能，單詞的首字母大寫出。
C 第三部分是數(shù)字，表示函數(shù)的參數(shù)。
D 第四部分是小寫字母，表示函數(shù)的類型。
b 9位整數(shù)
s 16位整數(shù)
i 32位整數(shù)
f 32位浮點(diǎn)數(shù)
d 64位浮點(diǎn)數(shù)
ub 9位無符號(hào)整數(shù)
例：glVertex2f(37,40); {兩個(gè)32位的浮點(diǎn)數(shù)作參數(shù)}
glVertex3d(37,40,5); {三個(gè)64位的浮點(diǎn)數(shù)作參數(shù)}
p[1..3]:array of glFloat;
glVertes3fv(p); {3f表示三個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，v表示調(diào)用一個(gè)數(shù)組作為頂點(diǎn)坐標(biāo)輸入}

四、OPENGL的初始化
1、PIXELFORMATDESCRIPTOR結(jié)構(gòu)
主要描述像素點(diǎn)的性質(zhì)，如像素的顏色模式和紅、綠、藍(lán)顏色構(gòu)成方式等。
tagPIXELFORMATDESCRIPTOR = packed record
    nSize: Word;
    nVersion: Word;
    dwFlags: DWORD;
    iPixelType: Byte;
    cColorBits: Byte;
    cRedBits: Byte;
    cRedShift: Byte;
    cGreenBits: Byte;
    cGreenShift: Byte;
    cBlueBits: Byte;
    cBlueShift: Byte;
    cAlphaBits: Byte;
    cAlphaShift: Byte;
    cAccumBits: Byte;
    cAccumRedBits: Byte;
    cAccumGreenBits: Byte;
    cAccumBlueBits: Byte;
    cAccumAlphaBits: Byte;
    cDepthBits: Byte;
    cStencilBits: Byte;
    cAuxBuffers: Byte;
    iLayerType: Byte;
    bReserved: Byte;
    dwLayerMask: DWORD;
    dwVisibleMask: DWORD;
    dwDamageMask: DWORD;
end;
TPixelFormatDescriptor = tagPIXELFORMATDESCRIPTOR;
   dwFlags代表點(diǎn)格式的屬性：
PFD_DRAW_TO_WINDOW 圖形繪在屏幕或設(shè)備表面
PFD_DRAW_TO_BITMAP 在內(nèi)存中繪制位圖
PFD_SUPPORT_GDI 支持GDI繪圖
PFD_SUPPORT_OPENGL 支持OPENGL函數(shù)
PFD_DOUBLEBUFFER 使用雙緩存
PFD_STEREO 立體緩存
PFD_NEED_PALLETTE 使用RGBA調(diào)色板
PFD_GENERIC_FORMAT 選擇GDI支持的格式繪圖
PFD_NEED_SYSTEM_PALETTE 使用OPENGL支持的硬件調(diào)色板
   iPixelType設(shè)置像素顏色模式：PFD_TYPE_RGBA或PFD_TYPE_INDEX.。
   cColorBits設(shè)置顏色的位，如是9表示有256種顏色表示點(diǎn)的顏色。
   cRedBits、cGreenBits、cBlueBits 使用RGBA時(shí)，三原色所使用的位數(shù)。
   cRedShitfs、cGreenShifts、cBlueShifts 使用RGBA時(shí)，三原色可以調(diào)節(jié)的位數(shù)。
   cAlphaBits、cAlphaShifts 使用RGBA時(shí)，Alpha使用的位數(shù)與可調(diào)節(jié)的位數(shù)。
cAccumBits設(shè)置累積緩存區(qū)的位面總數(shù)。
cAccumRedBits、cAccumGreenBits、cAccumBlueBits設(shè)置累積緩存區(qū)的三原色位面總數(shù)。
cAccumAlphaBits設(shè)置累積緩存區(qū)的Alpha位面總數(shù)。
cDepthBits設(shè)置濃度緩存的深度。
cStencilBits設(shè)置Stencil緩存的深度。
cAuxBuffers指輔助緩存的大小。
iLayerType指定層的類型。
bReserved不使用，必須是零。
dwLayerMask指定覆蓋層的屏蔽。
dwDamageMask設(shè)置在相同的框架緩存下是否共用同一種像素模式。
2、OPENGL的初始化步驟
A 使用Canvas.Handle獲得窗口句柄。
B 創(chuàng)建一個(gè)TPixelFormatDescriptor變量定義像素格式。
C 使用ChoosePixelFormat函數(shù)選擇像素格式。
D 使用SetPixelFormat函數(shù)使用像素格式生效。
E 使用wglCreateContext函數(shù)建立翻譯描述表。
F 使用wglMakeCurrent函數(shù)把建立的翻譯描述表作為當(dāng)前翻譯描述表。
3、資源釋放
A 使用wglDeleteContext過程刪除像素描述表。
B 使用ReleaseDC過程釋放窗口內(nèi)存。
在窗口的OnDestroy事件中：
begin
  if hrc<>null then
   wglDeleteCurrent(hrc);
  if hdc<>null then
   ReleaseDC(Handle,hdc);
end;

五、OPENGL基本圖形的繪制
1、圖形的顏色
注意底色的設(shè)置，顏色設(shè)置通常與像素描述變量有關(guān)，即與TPixelFormatDescriptor定義中的iPixelType成員有關(guān)。
iPixelType:=PFD_TYPE_COLORINDEX;
則只能使用glIndexd,glIndexf,glIndexi,glIndexs,glIndexv,glIndexfv,glIndexiv,glIndexsv過程設(shè)置圖形顏色。
iPixelType:=PFD_TYPE_RGBA；
則只能使用 glColor3b,glColor3f,glColor4b,glColor4f,glColor4fv設(shè)置圖形顏色。
A 圖形底色：屏幕與窗口的顏色，即顏色緩沖區(qū)的顏色。改變圖形底色首先應(yīng)使用glClearColor過程設(shè)定底色，然后使用glClear過程以這種底色刷新窗口和屏幕。
procedure glClearColor(red:GLClampf,green:GLClampf,blue:GLClampf,alpha:GLClampf);
procedure glClear(mask:GLBitField);
red,green,blue,alpha是準(zhǔn)備設(shè)置的底色，它們的取值是0到1。mask是刷新底色的方式。
例：將繪聲繪色圖窗口設(shè)置為綠色
glClearColor(0,1,0,1);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
mask的取值和意義：
GL_COLOR_BUFFER_BIT 設(shè)置當(dāng)前的顏色緩沖
GL_DEPTH_BUFFER_BIT 設(shè)置當(dāng)前的深度緩沖
GL_ACCUM_BUFFER_BIT 設(shè)置當(dāng)前的積累緩沖
GL_STENCIL_BUFFER_BIT 設(shè)置當(dāng)前的STENCIL（模板）緩沖
繪圖窗口設(shè)置為灰色
glClearColor(0.3,0.3,0.3,1);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
B 圖形顏色
使用glClear3f與glClear4f可以設(shè)置圖形的繪制顏色。若用三個(gè)參數(shù)，則分別指設(shè)置紅、藍(lán)、綠三色光。若用四個(gè)參數(shù)，則第四個(gè)表示RGBA值。
例設(shè)置當(dāng)前的繪圖顏色為藍(lán)色：
glColor3f(0,0,1);
設(shè)置繪圖顏色為白色：
glColor3f(1,1,1);
2、簡單圖形的繪制
在glBegin與glEnd過程之間繪制簡單圖形，如點(diǎn)、線、多邊形等。
glBegin(mode:GLenum);{繪制過程}glEnd;
mode的取值：
GL_POINTS 畫多個(gè)點(diǎn)
GL_LINES 畫多條線,每兩點(diǎn)繪制一條直線
GL_LINE_STRIP 繪制折線
GL_LINE_LOOP 繪制首尾相接的封閉多邊形
GL_TRIANGLES 繪制三角形
GL_TRIANGLE_STRIP 繪制三邊形,每三個(gè)點(diǎn)繪制繪制一個(gè)三邊形
GL_TRIANGLE_FAN 繪制三角形
GL_QUADS 繪制四邊形
GL_QUAD_STRIP 繪制四邊條,每四點(diǎn)繪制一個(gè)四邊條
GL_POLYGON 繪制多邊形
例繪制三個(gè)點(diǎn):
begin
  glPushMatrix;
  glBegin(GL_POINT);
   glVertex2f(0.1,0.1);
   glVertex2f(0.5,0.5);
   glVertex2f(0.1,0.3);
  glEnd;
  SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;
如果將GL_POINT改為GL_LINES,則將畫一條線.第三個(gè)點(diǎn)無效.在glVertex2f之前執(zhí)行g(shù)lColor3f(0,0,1)則將線條的顏色改為綠色. 如果將GL_LINES改為GL_LINE_STRIP則可以繪制兩條直線.
使用glPointSize過程可以設(shè)置點(diǎn)的大小;使用glLineWidth過程可以設(shè)置線的寬度.
使用glLineStipple過程設(shè)置點(diǎn)劃線的樣板,使用glEnable(GL_LINE_STIPPLE)過程和對(duì)應(yīng)參數(shù)使繪圖能夠繪制點(diǎn)劃線.glDisable(GL_LINE_STIPPLE)過程和對(duì)應(yīng)參數(shù)關(guān)閉點(diǎn)劃線.
procedure glLineStipple(factor:GLint,pattern:GLushort);
參數(shù)factor表示點(diǎn)劃線樣板Pattern的重復(fù)次數(shù),factor取值1255,Pattern是二進(jìn)制序列.
glLineStipple(1,0,0x11C);{0x11C表示為10001110,0表示不畫點(diǎn),1表示畫點(diǎn)}
例:   begin
  glColor3f(1,0,0);
  glLineWidth(2);
  glLineStipple(1,$11C);
  glEnable(GL_LINE_STIPPLE);
  glBegin(GL_LINES);
   glVertex2f(-0.9,0.3);
   glVertex2f(0.9,0.3);
  glEnd;
  glDisable(GL_LINE_STIPPLE);
  glColor3f(1,0,1);
  glLineStipple(2,$11C);
  glEnable(GL_LINE_STIPPLE);
  glBegin(GL_LINES);
   glVertex2f(-0.9,0.1);
   glVertex2f(0.9,0.1);
  glEnd;
  glDisable(GL_LINE_STIPPLE);
  SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;
多邊形繪制與點(diǎn)線相似,要改變參數(shù)為GL_POLYGON,GL_QUADS,GL_TRANGLES.在繪制時(shí)的注意事項(xiàng):
A 多邊形的邊與邊只在頂點(diǎn)相交
B 多邊形必須是凸多邊形,如果是凹多邊形,用戶只有折成凸多邊形,加快繪制速度.
例: glBegin(GL_POLYGON);
  glVertex2f(-0.9,0.3);
  glVertex2f(0.9,0.3);
  glVertex2f(0.9,-0.6);
  glVertex2f(0.5,-0.6);
  glVertex2f(-0.9,-0.2);
glEnd;
多邊形有正面與反面,與之相關(guān)的過程:
glPolygonMode 控制多邊形正,反面繪圖模式
glFrontface 指定多邊形的正面
glCullFace 顯示多邊形是設(shè)置消除面
glPolygonStripple 形成多邊形填充的樣式
3、簡單二次曲面
圓柱,圓環(huán)和球都屬于二次曲面.
A 圓柱
gluCylinder(qobj:GLUquadricObj,baseRadius:GLdouble,topRadius:GLdouble,height:GLdouble,
slices:GLint,stacks:GLint);
qobj指定一個(gè)二次曲面,baseRadius為圓柱的底半徑;topRadius為所繪制圓柱的上頂面半徑;height為圓柱的高;slices為繞Z軸的分割線數(shù);stacks為沿Z軸的分割線數(shù).
如果baseRadius和topRadius不相等,則可以繪制錐臺(tái)與圓錐.
procedure TfrmMain.MyDraw;
var
qObj:GLUQuadricObj;
begin
glPushMatrix;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glColor3f(1,0,0);
qObj:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(qObj,GLU_LINE);
gluCylinder(qObj,0.5,0.1,0.2,10,10);
end;
B 圓環(huán)
gluDisk(qobj:GLUquadricObj,innerRadius:GLdouble,outerRadius:GLdouble,slices:GLint,
loops:GLint);
procedure TfrmMain.MyDraw;
var
qObj:GLUQuadricObj;
begin
glPushMatrix;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glColor3f(1,0,0);
qObj:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(qObj,GLU_LINE);
gluDisk(qObj,0.2,0.5,10,5);
SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;
C 半圓環(huán)
gluPartialDisk(qobj:GLUquadricObj,innerRadius:GLdouble,outerRadius:GLdouble,slices:GLint,
loops:GLint,startAngle:GLdouble,sweepAngle:GLdouble);
startAngle,sweepAngle是半圓環(huán)的起始角與終止角.
procedure TfrmMain.MyDraw;
var
qObj:GLUQuadricObj;
begin
glPushMatrix;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glColor3f(1,0,0);
qObj:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(qObj,GLU_LINE);
gluPartialDisk(qObj,0.2,0.5,10,5,90,190);
SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;
D 球體
function gluSphere(qObj:GLUquadricObj,radius:GLdouble,slices:GLint,stacks:GLint);
procedure TfrmMain.MyDraw;
var
qObj:GLUQuadricObj;
begin
glPushMatrix;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glColor3f(1,0,0);
qObj:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(qObj,GLU_LINE);
{ silhouette[ silu(:)5et ]n.側(cè)面影象, 輪廓}
gluSphere(qObj,0.5,20,20);
SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;
E 關(guān)于二次曲面的過程
gluNewQuadric 創(chuàng)建一個(gè)新的二次曲面對(duì)象
gluDeleteQuadric 刪除一個(gè)二次曲面對(duì)象
gluQuadricDrawStyle 指定要繪制的二次曲面類型
gluQuadricNormal 設(shè)置二次曲面的法矢量
gluQuadricOrientation 設(shè)置二次曲面是內(nèi)旋還是外旋轉(zhuǎn)
gluQuadricTexture 設(shè)置二次曲面是否使用紋理
F 繪制二次曲面的一般步驟
首先定義一個(gè)GLUquadricObj對(duì)象;
其次創(chuàng)建一個(gè)曲面對(duì)象gluNewQuadric;
再次設(shè)置二次曲面的特性(gluQuadricDrawStyle, gluQuadricTexture)
繪制二次曲面(gluCylinder,gluSphere,gluDisk, gluPartialDisk)

六、OPENGL中的變換
變換是動(dòng)畫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，包括圖形的平移，旋轉(zhuǎn)，縮放等操作，在數(shù)學(xué)上是通過矩陣來實(shí)現(xiàn)的。
1 glLoadIdentity過程
能夠把當(dāng)前矩陣變?yōu)閱挝痪仃嚒?BR>2 glLoadMatrix過程
能夠把指定的矩陣設(shè)為當(dāng)前矩陣。
procedure glLoadmatrixd(m:GLdouble);
procedure glLoadmatrixf(m:GLfloat);
m表示4X4矩陣，下面的代碼定義并使之成為當(dāng)前矩陣
M:array[1..4,1..4] of GLfloat;
glLoadMatrix(@M);
3 glMultMatrix過程
能夠?qū)?dāng)前矩與指定矩陣相乘,并把結(jié)果作為當(dāng)前矩.
procedure glMultMatrixd(M:GLdouble);
procedure glMultMatrixf(M:GLfloat);
4 glPushMatrix和glPopmatrix
glPushMatrix能夠把當(dāng)前矩壓入矩陣堆棧, glPopMatrix能夠把當(dāng)前矩彈出矩陣堆棧.
glPushMatrix能夠記憶矩陣當(dāng)前位置,glPopmatrix能夠返回以前所在的位置.
注:glPushMatrix與glPopMatrix必須放在glBegin與glEnd之外.
5 投影變換
A glOrtho能夠創(chuàng)建一個(gè)正投影矩陣,把當(dāng)前矩乘以該正投影矩陣,其結(jié)果作為當(dāng)前矩陣.
function glOrtho(left:GLdouble,right:GLdouble,bottom:GLdouble,top:GLdouble,
near:GLdouble,far:GLdouble);
procedure TfrmMain.FormResize(Sender: TObject);
var
nRange:GLfloat;
begin
nRange:=50.0;
w:=clientWidth;
h:=clientHeight;
if h=0 then
    h:=1;
glViewPort(0,0,w,h);
if w<=h then
    glOrtho(-nRange,nRange,-nRange*h/w,nRange*h/w,
      -nRange,nRange)
else
    glOrtho(-nRange*h/w,nRange*h/w,-nRange,nRange,
      -nRange,nRange);
repaint;
end;
B glOrtho2D只定義正投影視景體前,后,左,右.
procedure glOrtho(left:GLdouble,right:GLdouble,bottom:GLdouble,top:GLdouble);
C glMatrixMode過程
能夠設(shè)置當(dāng)前操作矩陣的類型
procedure glMatrixMode(mode:GLenum);
mode的取值:
GL_MODELVIEW 指定以后的矩陣操作為模型矩陣堆棧
GL_PROJECTION 指定以后的矩陣操作為投影矩陣堆棧
GL_TEXTURE 指定以后的矩陣操作為紋理矩陣堆棧
D glFrustum過程
創(chuàng)建一個(gè)透視斜投影矩陣,并把當(dāng)前矩陣乘以該斜投影矩陣,其結(jié)果為當(dāng)前矩陣.
procedure glFrustum(left:GLdouble,right:GLdouble,bottom:GLdouble,top:GLdouble,
  next:GLdouble,far:GLdouble);
這些參數(shù)定義了斜投影的左,右,上,下,前,后剪裁面.
E gluPerspective過程
能夠定義一個(gè)以Z軸為中線的四棱臺(tái)視景體.
procedure gluPerspetive(fovy:GLdouble,aspect:GLdouble,zNear:GLdouble,zFar:GLdouble);
fovy定義了xoz平面的視角,aspect定義了x和y方向上的比例,zNear和zFar分別定義了視點(diǎn)到剪裁面和后剪裁面的距離.
procedure TfrmMain.FormResize(Sender: TObject);
var
aspect:GLfloat;
begin
w:=ClientWidth;
h:=ClientHeight;
if h=0 then
    h:=1;
glViewPort(0,0,clientWidth,Clientheight);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
aspect:=w/h;
gluPerspective(30.0,aspect,1.0,50.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity;
end;
6 幾何變換矩陣
三維物體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)變換,是指物體的平移,旋轉(zhuǎn),縮放.
A glTranslate過程能夠把坐標(biāo)原點(diǎn)移到(x,y,z),它的聲明語法:
procedure glTranslated(x:GLdouble,y:GLdouble,z:GLdouble);
procedure glTranslatef(x:GLdouble,y:GLdouble,z:GLdouble);
B glRotate能夠使物體旋轉(zhuǎn)一定的角度,它的聲明語法:
procedure glRotated(angle:GLdobule,x:GLdouble,y:GLdouble,z:GLdouble);
procedure glRotatef(angle:GLdobule,x:GLdouble,y:GLdouble,z:GLdouble);
其中angle為旋轉(zhuǎn)角,旋轉(zhuǎn)的中心軸是由(0,0,0)與(x,y,z)兩點(diǎn)的連線.
C glScale能夠?qū)ψ鴺?biāo)系進(jìn)行縮放,它的聲明語法為:
procedure glScaled(x:GLdouble,y:GLdoble,z:GLdouble);
procedure glScalef(x:GLdouble,y:GLdoble,z:GLdouble);
x,y,z的值大于1表示放大,小于1表示縮小.

例子原代碼:
unit MainFrm;

interface

uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, OpenGL, ExtCtrls;

type
TfrmMain = class(TForm)
    Timer1: TTimer;
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
    procedure FormPaint(Sender: TObject);
    procedure FormKeyDown(Sender: TObject; var Key: Word;
      Shift: TShiftState);
    procedure FormResize(Sender: TObject);
    procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
    procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);
private
    { Private declarations }
    hrc:HGLRC;
    w,h:Integer;
    latitude,longitude:GLfloat;
    radius:GLdouble;
public
    { Public declarations }
    procedure MyDraw;
    procedure InitializeGL(var width:GLsizei;height:GLsizei);
end;

var
frmMain: TfrmMain;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TfrmMain.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
wglDeleteContext(hrc);
end;

procedure TfrmMain.MyDraw;
var
qObj:GLUQuadricObj;
begin
glPushMatrix;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glColor3f(1,0,0);
glRotated(0.5,0.0,1.0,0.0);
glRotated(-latitude,1.0,0.0,0.0);
glrotated(longitude,0.0,0.0,1.0);
qObj:=gluNewQuadric;
gluQuadricDrawStyle(qObj,GLU_LINE);
gluSphere(qObj,0.5,20,20);
SwapBuffers(Canvas.Handle);
end;

{procedure TfrmMain.FormResize(Sender: TObject);
var
nRange:GLfloat;
begin
nRange:=50.0;
w:=clientWidth;
h:=clientHeight;
if h=0 then
    h:=1;
glViewPort(0,0,w,h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
if w<=h then
    glOrtho(-nRange,nRange,-nRange*h/w,nRange*h/w,
      -nRange,nRange)
else
    glOrtho(-nRange*h/w,nRange*h/w,-nRange,nRange,
      -nRange,nRange);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadidentity;
repaint;
end;
}
procedure TfrmMain.FormKeyDown(Sender: TObject; var Key: Word;
Shift: TShiftState);
begin
if Key=VK_ESCAPE then
    Close;
if Key=VK_UP then
    glRotatef(-5,1.0,0.0,0.0);
if Key=VK_DOWN then
    glRotatef(5,1.0,0.0,0.0);
if Key=VK_LEFT then
    glRotatef(-5,0.0,1.0,0.0);
if Key=VK_RIGHT then
    glRotatef(5.0,0.0,1.0,0.0);
repaint;
end;

procedure TfrmMain.FormResize(Sender: TObject);
begin
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum(-1.0,1.0,-1.0,1.0,3.0,7.0);
glViewPort(0,0,clientWidth,clientHeight);
repaint;
invalidate;
end;

procedure TfrmMain.InitializeGL(var width: GLsizei; height: GLsizei);
var
maxObjectSize,aspect:GLfloat;
near_plane:GLdouble;
begin
glClearindex(0);
glClearDepth(1.0);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
aspect:=1.0;
gluPerspective(45.0,aspect,3.0,7.0);
glmatrixMode(GL_MODELVIEW);
near_plane:=0.3;
maxObjectSize:=0.3;
radius:=near_plane+maxObjectSize/2.0;
latitude:=0.3;
longitude:=0.6;
end;

procedure TfrmMain.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled:=false;
MyDraw;
Yield;
Timer1.Enabled:=true;
end;

procedure TfrmMain.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);
begin
timer1.Enabled:=false;
if hrc<>null then
wglDeleteContext(hrc);
end;

end.

七、OPENGL的光照與紋理
都是增強(qiáng)三維立體效果和色彩效果的手段，光照能夠增加圖形的亮度和三維效果，紋理能夠使用圖形更加趨近現(xiàn)實(shí)。通過使用光照，可以將物體的外觀很強(qiáng)列的表現(xiàn)出來，紋理則可以使物體顯示多種多樣的外觀。
1 光照和光源過程及應(yīng)用
A glIndex過程能夠使顏色索引表中的某一種顏色成為當(dāng)前顏色。
procedure glIndexd(c:GLdouble);
procedure glIndexf(c:GLdouble);
procedure glIndexi(c:GLdouble);
procedure glIndexs(c:GLdouble);
參數(shù)C為索引值，如果使用glIndex過程，則TPiexlFormatDescriptor結(jié)構(gòu)中的iPixelType成員設(shè)置為PFD_TYPE_COLORINDEX。
B glShadeModel過程
glShadeModel過程設(shè)置填充模式,取值：GL_SMOOTH.
procedure glShadeModel(mode:GLenum);
注：以上兩個(gè)過程只能在glBegin.....glEnd之外使用。
C glLight過程定義光源
procedure glLightf(light:GLenum,pname:GLenum,param:GLfloat);
procedure glLighti(light:GLenum,pname:GLenum,param:GLfloat);
參數(shù)light定義光源，其值可?。篏L_LIGHT0.....GL_LIGHTN,N值小于GL_MAX_LIGHT.
參數(shù)pname指定光源參數(shù)：
GL_AMBIENT 環(huán)境光的分量強(qiáng)度
GL_DIFFUSE 散射光的分量強(qiáng)度
GL_SPECULAR 反射光的分量強(qiáng)度
GL_POSITION 光源位置
GL_SPOT_DIRECTION 光源的聚光方向
GL_SPOT_EXPONENT 光源的聚光指數(shù)
GL_SPOT_CUTOFF 光源的聚光方向
GL_CONSTANT_ATTENUATION 光常數(shù)衰退因子
GL_LINEAR_ATTENUATION 光二次衰減因子
啟用和關(guān)閉光源使用glEnable()與glDisable()過程
glEnable(GL_LIGHTING); //啟用光源
glDisable(GL_LIGHTING); //關(guān)閉光源
glEnable(GL_LIGHT0);       //啟用第0個(gè)光源
glDisable(GL_LIGHT0);      //關(guān)閉第0個(gè)光源
設(shè)置光源的實(shí)例:
var
  sdirection:Array[1..4] of GLfloat:={0.0,1.0,0.0,0.0};
  glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPOT_CUTOFF,60);
  glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPOT_DIRECTION,sdirection);
2 材質(zhì)和光照模型
A glMaterial過程設(shè)置材質(zhì)參數(shù)
procedure glMaterialf(face:GLenum,pname :GLenum,param:GLfloat);
procedure glMateriali(face:GLenum,pname :GLenum,param:GLfloat);
procedure glMaterialfv(face:GLenum,pname :GLenum,param:GLfloat);
procedure glMaterialiv(face:GLenum,pname :GLenum,param:GLfloat);
參數(shù)face指定物體表面,它的取值:GL_FRONT,GL_BACK,GL_FRONT_BACK.
pname,param本資料沒作介紹.
B glLightModel過程
procedure glLightModelf(pname:GLenum,param:GLfloat);
參數(shù)pname為光源模型參數(shù),可以取值GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,
GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER,GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE.
實(shí)例代碼:
procedure TfrmMain.SetLighting;
var
MaterialAmbient:array[1..4] of GLfloat;
MaterialDiffuse:Array[1..4] of GLfloat;
MaterialSpecular:Array[1..4] of GLfloat;
AmbientLightPosition:Array[1..4] of GLfloat;
LightAmbient:Array[1..4] of GLfloat;
MaterialShininess:GLfloat;
begin
MaterialAmbient[1]:=0.5;
MaterialAmbient[2]:=0.8;
MaterialAmbient[1]:=0.2;
MaterialAmbient[1]:=1.0;

MaterialDiffuse[1]:=0.4;
MaterialDiffuse[2]:=0.8;
MaterialDiffuse[3]:=0.1;
MaterialDiffuse[4]:=1.0;

MaterialSpecular[1]:=1.0;
MaterialSpecular[2]:=0.5;
MaterialSpecular[3]:=0.1;
MaterialSpecular[4]:=1.0;

materialShininess:=50.0;

AmbientLightPosition[1]:=0.5;
AmbientLightPosition[2]:=1.0;
AmbientLightPosition[3]:=1.0;
AmbientLightPosition[4]:=0.0;

LightAmbient[1]:=0.5;
LightAmbient[2]:=0.2;
LightAmbient[3]:=0.8;
LightAmbient[4]:=1.0;

glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,@MaterialAmbient);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,@MaterialDiffuse);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,@MaterialSpecular);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SHININESS,@MaterialShininess);

glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,@AmbientLightPosition);
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,@LightAmbient);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);
GLShadeModel(GL_SMOOTH);
end;
3 紋理的應(yīng)用
A glTexImage1D定義一維紋理映射.
procedure glTexImage1D(target:GLenum,level:GLint,components:GLint,width:GLsizei,
  border:GLint,format:GLenum,type:GLenum,pixels:GLvoid);
參數(shù)targer值為GL_TEXTURE_1D,定義為紋理映射,level為多級(jí)分辨率的紋理圖像的等級(jí),width為紋理寬,值為2n,n取值為32,64,129等.border為紋理的邊界,其值為0或1,Pixel為紋理在內(nèi)存中的位置.Component指定RGBA的混合和調(diào)整:
1 選擇B成分
2 選擇B,A成分
3 選擇R,G,B成分
4 選擇R,G,B,A成分
B glTexImage2D定義二維紋理映射
procedure glTexImage2D(target:GLenum,level:GLint,components:GLint,width:GLsizei,
  border:GLint,format:GLenum,type:GLenum,pixels:GLvoid);
若參數(shù)target為GL_TEXTURE_2D,意義為二維紋理映射,height為紋理的高,函數(shù)中的其它參數(shù)與glTexImage1D相同.component參數(shù)取值同上.
實(shí)例代碼:
procedure TfrmMain.SetTextures;
var
bits:Array[1..64,1..64,1..64] of GLubyte;
bmp:TBitmap;
i,j:Integer;
begin
bmp:=TBitmap.Create;
bmp.LoadFromFile('d:/dsoft/1119/01/logon.bmp');
for i:=1 to 64 do
    for j:=1 to 64 do
    begin
      bits[i,j,1]:=GLbyte(GetRValue(bmp.Canvas.Pixels[i,j]));
      bits[i,j,2]:=GLbyte(GetRValue(bmp.Canvas.Pixels[i,j]));
      bits[i,j,3]:=GLbyte(GetRValue(bmp.Canvas.Pixels[i,j]));
      bits[i,j,4]:=255;
    end;
{0代表為單色著色水平，GL_RGBA表示混合值
   64X64代表紋理的高和寬,0表示無邊界,
   GL_RGBA代表紋理類型,GL_UNSIGNED_TYPE代表數(shù)據(jù)類型,@代對(duì)象地址}
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RGBA,64,64,0,GL_RGBA,
    GL_UNSIGNED_BYTE,@bits);
glEnable(GL_TEXTURE_2D);
end;
C glTexParameter過程設(shè)置紋理參數(shù)
procedure glTexParameterf(target:GLenum,pname:GLenum,param:GLfloat);
procedure glTexParameteri(target:GLenum,pname:GLenum,param:GLfloat);
參數(shù)target代表GL_TEXTURE_1D或GL_TEXTURE_2D,param為紋理值.
D glTexEnv函數(shù)設(shè)置紋理的環(huán)境參數(shù)
function glTexEnvf(target:GLenum,pname:GLenum,param:GLfloat);
function glTexEnvi(target:GLenum,pname:GLenum,param:GLfloat);
參數(shù)target為GL_TEXTURE_ENV,
參數(shù)pname為紋理參數(shù)值,取值為GL_TEXTURE_ENV_MODE
參數(shù)param為環(huán)境值,取值為GL_MODULATE,GL_DECAL和GL_BLEND.
本程序示例代碼:
unit MainFrm;

interface

uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, OpenGL, ExtCtrls;

type
TfrmMain = class(TForm)
    Timer1: TTimer;
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
    procedure FormPaint(Sender: TObject);
    procedure FormKeyDown(Sender: TObject; var Key: Word;
      Shift: TShiftState);
    procedure FormResize(Sender: TObject);
    procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
    procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);
private
    { Private declarations }
    hrc:HGLRC;
    w,h:Integer;
    latitude,longitude:GLfloat;
    radius:GLdouble;
public
    { Public declarations }
    procedure SetLighting;
    procedure SetTextures;
    procedure MyDraw;
    procedure InitializeGL(var width:GLsizei;height:GLsizei);
end;

var
frmMain: TfrmMain;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TfrmMain.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
wglDeleteContext(hrc);
end;

procedure TfrmMain.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled:=false;
MyDraw;
Yield;
Timer1.Enabled:=true;
end;

procedure TfrmMain.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);
begin
timer1.Enabled:=false;
if hrc<>null then
wglDeleteContext(hrc);
end;

procedure TfrmMain.SetLighting;
var
MaterialAmbient:array[1..4] of GLfloat;
MaterialDiffuse:Array[1..4] of GLfloat;
MaterialSpecular:Array[1..4] of GLfloat;
AmbientLightPosition:Array[1..4] of GLfloat;
LightAmbient:Array[1..4] of GLfloat;
MaterialShininess:GLfloat;
begin
MaterialAmbient[1]:=0.5;
MaterialAmbient[2]:=0.8;
MaterialAmbient[1]:=0.2;
MaterialAmbient[1]:=1.0;

MaterialDiffuse[1]:=0.4;
MaterialDiffuse[2]:=0.8;
MaterialDiffuse[3]:=0.1;
MaterialDiffuse[4]:=1.0;

MaterialSpecular[1]:=1.0;
MaterialSpecular[2]:=0.5;
MaterialSpecular[3]:=0.1;
MaterialSpecular[4]:=1.0;

materialShininess:=50.0;

AmbientLightPosition[1]:=0.5;
AmbientLightPosition[2]:=1.0;
AmbientLightPosition[3]:=1.0;
AmbientLightPosition[4]:=0.0;

LightAmbient[1]:=0.5;
LightAmbient[2]:=0.2;
LightAmbient[3]:=0.8;
LightAmbient[4]:=1.0;

glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,@AmbientLightPosition);
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,@LightAmbient);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);
GLShadeModel(GL_SMOOTH);
end;

procedure TfrmMain.SetTextures;
var
bits:Array[1..64,1..64,1..64] of GLubyte;
bmp:TBitmap;
i,j:Integer;
begin
bmp:=TBitmap.Create;
bmp.LoadFromFile('d:/dsoft/1119/02/logon.bmp');
for i:=1 to 64 do
    for j:=1 to 64 do
    begin
      bits[i,j,1]:=GLbyte(GetRValue(bmp.Canvas.Pixels[i,j]));
      bits[i,j,2]:=GLbyte(GetRValue(bmp.Canvas.Pixels[i,j]));
      bits[i,j,3]:=GLbyte(GetRValue(bmp.Canvas.Pixels[i,j]));
      bits[i,j,4]:=255;
    end;
glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,4);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST);
{0代表為單色著色水平，GL_RGBA表示混合值
   64X64代表紋理的高和寬,0表示無邊界,
   GL_RGBA代表紋理類型,GL_UNSIGNED_TYPE代表數(shù)據(jù)類型,@代對(duì)象地址}
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RGBA,64,64,0,GL_RGBA,
    GL_UNSIGNED_BYTE,@bits);
glEnable(GL_TEXTURE_2D);
glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_DECAL);
end;