实验三 基于OpenGL的圆柱绘制 OpenGL纹理光照.docx
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实验三基于OpenGL的圆柱绘制OpenGL纹理光照
实验三基于OpenGL的圆柱绘制
1.实验目的
通过圆柱的绘制，掌握OpenGL编程环境的设置，基本图元的使用，光照的设置以及纹理的设置，理解曲面绘制的基本原理。
2.实验内容
（1）设置OpenGL编程环境；
（2）利用三角形和四边形等基本图元绘制底面圆圆心在坐标原点，半径为r，高为h，方向沿z轴方向的圆柱；
（3）设置光照
（4）设置纹理：
在圆柱的侧面上显示一张图片
3.主要问题&结果截图
1 如何绘制圆柱？
一种方法是调用gluc中的函数gluCylinder
但本实验要求利用三角形和四边形等基本图元绘制
所以这里主要采用类似微积分的方式绘制，就是将椭圆的侧面用多个四边形，底面用多个三角形来表示
关键代码
voidCircle（）底面的圆形
voidCylinder（）圆柱的侧面
glBegin（GL_TRIANGLE_FAN）;//扇形连续填充三角形串
glVertex3f（0.0f,0.0f,0.0f）;//圆心：
这是三角形作为圆心的顶点
inti=0;
for（i=0;i<=360;i+=15）
{
floatp=i*3.14/180;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,0.0f）;//圆周：
这是三角形作为扇形弧端点的顶点（p的值取0-2PI）就能画出一个类似圆形
}
glEnd（）;
glBegin（GL_QUAD_STRIP）;//连续填充四边形串
inti=0;
for（i=0;i<=360;i+=15）
{
floatp=i*3.14/180;
glTexCoord2f（p/10,0.1f）;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,1.0f）;//这个1.0f指定的是高度
glTexCoord2f（p/10,0.0f）;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,0.0f）;
}
glEnd（）;
效果：
再调用画圆形的函数画上两个底面
Circle（）;
glTranslatef（0,0,1）;//设定高度为1，画上底面
Circle（）;
效果：
2 如何纹理贴图？
关键代码：
glEnable（GL_TEXTURE_2D）;//执行纹理映射，启用二维文理
glBindTexture（GL_TEXTURE_2D,ID）;//允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理
//ID——纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用
纹理贴图的原理是纹理映射，即将纹理图片上的点和图形中的点建立对应关系。
所以，我们需要glEnable底下的点定义之前关联上与之对应的纹理坐标
即先调用glTexCoord2f设置纹理，再调用glVertex3f绘制点
例如之前的圆形：
glBegin（GL_TRIANGLE_FAN）;//扇形连续填充三角形串
glTexCoord2f（0.0f,0.0f）;//将纹理图（0，0）映射到圆心
glVertex3f（0.0f,0.0f,0.0f）;
inti=0;
for（i=0;i<=360;i+=15）
{
floatp=i*3.14/180;
glTexCoord2f（1.0f,0.0f）;//将纹理图（1，0）映射到圆周
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,0.0f）;
}
glEnd（）;
这实际上不是一个贴图的效果，因为圆心到圆周上距离相等的点对应的纹理点都是一样的，是一个同心圆的图样
效果：
纹理
那么再看圆柱侧面：
glBegin（GL_QUAD_STRIP）;//连续填充四边形串
inti=0;
for（i=0;i<=360;i+=15）
{
floatp=i*3.14/180;
glTexCoord2f（p/10,0.1f）;//p和圆周是相对应的，这里让纹理的横坐标随圆周扫过的角度一起改变，就能够将纹理图“刷”上去了，而纵坐标设置为图像的高度和纹理高度的对应，这里合适的参数是根据实际测试得到的
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,1.0f）;
glTexCoord2f（p/10,0.0f）;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,0.0f）;
}
glEnd（）;
这是最终的效果图：
是不是很像一段木桩呢？
3 如何设置光照？
//定义光源
GLfloatambient[]={0.0,0.0,0.0,1.0};
GLfloatdiffuse[]={9.0,9.0,9.0,9.0};
GLfloatposition[]={i/6,2.0,2.0,0.0};
//我把光源位置设置得和旋转时用到的角度相关联
//把定义值给GL_LIGHT1
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient）;//设置环境光
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse）;//设置漫反射光
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_POSITION,position）;//设置光源位置
glEnable（GL_LIGHTING）;//启用光照
glEnable（GL_LIGHT1）;//启用1号光源
效果：
可以观察到物体亮度明暗交替的变化
4.实验总结
这次实验，我算花了比较多心思的。
不过我也不是从零开始写的代码，其实原本对于Opengl我也没有很好的基础。
我先是从网上找到了几个demo，有的是只能完成贴图的，有的是只能画圆的，有的是只能画侧面的，这些小型的程序比较简单易懂，我通过学习它们的源码，举一反三，最终按照实验要求完成了自己的程序。
其中，自己看代码最难理解的就是纹理映射的方式，看懂了之后会发现很简单，学习Opengl，就要理解它状态机的基本思想，自己动手实践一下，改改代码，就很容易理解。
附录：
源码
main.cpp
#include
#include
#include
#include
#include
#include"texture.h"
voidCircle（）
{
glClearColor（0.0,0.0,0.0,0.0）;
//glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//有l这个会把圆柱侧面清掉
glEnable（GL_TEXTURE_2D）;//执行纹理映射，启用二维文理
glBindTexture（GL_TEXTURE_2D,ID）;//允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理
//ID——纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用
glBegin（GL_TRIANGLE_FAN）;//扇形连续填充三角形串
glTexCoord2f（0.0f,0.0f）;
glVertex3f（0.0f,0.0f,0.0f）;
inti=0;
for（i=0;i<=360;i+=15）
{
floatp=i*3.14/180;
glTexCoord2f（1.0f,0.0f）;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,0.0f）;
}
glEnd（）;
glDisable（GL_TEXTURE_2D）;
}
voidCylinder（）
{
glClearColor（0.0,0.0,0.0,0.0）;
//glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//有l这个会把圆柱侧面清掉
glEnable（GL_TEXTURE_2D）;//执行纹理映射，启用二维文理
glBindTexture（GL_TEXTURE_2D,ID）;//允许建立一个绑定到目标纹理的有名称的纹理
//ID——纹理的名称，并且，该纹理的名称在当前的应用中不能被再次使用
glBegin（GL_QUAD_STRIP）;//连续填充四边形串
inti=0;
for（i=0;i<=360;i+=15）
{
floatp=i*3.14/180;
glTexCoord2f（p/10,0.1f）;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,1.0f）;
glTexCoord2f（p/10,0.0f）;
glVertex3f（sin（p）,cos（p）,0.0f）;
}
glEnd（）;
glDisable（GL_TEXTURE_2D）;
Circle（）;
glTranslatef（0,0,1）;
Circle（）;
}
voidrenderScene（void）
{
staticfloati=0;
i+=0.1;//旋转速度
if（i>360）
i=0;
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
glLoadIdentity（）;
glPushMatrix（）;
//glColor3f（0,1,1）;//设置颜色
glTranslatef（0.0,0.0,-7）;//指定位置，大小
glRotatef（i,1,1,1）;//旋转轴
//定义光源
GLfloatambient[]={0.0,0.0,0.0,1.0};
GLfloatdiffuse[]={9.0,9.0,9.0,9.0};
GLfloatposition[]={i/6,2.0,2.0,0.0};
//把定义值给GL_LIGHT1
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,ambient）;//设置环境光
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,diffuse）;//设置漫反射光
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_POSITION,position）;//设置光源位置
glEnable（GL_LIGHTING）;//启用光照
glEnable（GL_LIGHT1）;//启用1号光源
Cylinder（）;//绘制圆柱
//Circle（）;
glDisable（GL_TEXTURE_2D）;
glPopMatrix（）;
glutSwapBuffers（）;
}
voidchangeSize（intw,inth）
{
//防止除数即高度为0
//（你可以设置窗口宽度为0）.
if（h==0）
h=1;
floatratio=1.0*w/h;
//单位化投影矩阵。
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
//设置视口大小为整个窗口大小
glViewport（0,0,w,h）;
//设置正确的投影矩阵
gluPerspective（45,ratio,1,1000）;
//下面是设置模型视图矩阵
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;
glLoadIdentity（）;
gluLookAt（0.0,0.0,5.0,0.0,0.0,-1.0,0.0f,1.0f,0.0f）;//设置观测点
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_DEPTH|GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutInitWindowSize（400,400）;
glutCreateWindow（"圆柱by陈羽丰"）;
glutDisplayFunc（renderScene）;
glutIdleFunc（renderScene）;//指定程序空闲时调用函数
glutReshapeFunc（changeSize）;//指定窗口形状变化时的回调函数
glEnable（GL_DEPTH_TEST）;
init（）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
texture.h
#include
#include
#include
usingstd:
:
vector;
usingstd:
:
cout;
usingstd:
:
endl;
unsignedintID;
intLoadBitmap（constchar*file）
{
unsignedintID;//纹理的id
intwidth,height,i;
byte*image,t;//接受图像数据
FILE*fp;//文件指针
BITMAPFILEHEADERFileHeader;//接受位图文件头
BITMAPINFOHEADERInfoHeader;//接受位图信息头
fp=fopen（file,"rb"）;
if（fp==NULL）
{
perror（"LoadBitmap"）;//打开文件失败
return-1;
}
fread（&FileHeader,sizeof（BITMAPFILEHEADER）,1,fp）;
if（FileHeader.bfType!
=0x4D42）//确保文件是一个位图文件，效验文件类型
{
printf（"Error:
Thisfileisnotabmpfile!
"）;
fclose（fp）;
return-1;
}
fread（&InfoHeader,sizeof（BITMAPINFOHEADER）,1,fp）;
width=InfoHeader.biWidth;
height=InfoHeader.biHeight;
if（InfoHeader.biSizeImage==0）//确保图像数据的大小
{
InfoHeader.biSizeImage=width*height*3;
}
fseek（fp,FileHeader.bfOffBits,SEEK_SET）;//将文件指针移动到实际图像数据处
image=（byte*）malloc（sizeof（byte）*InfoHeader.biSizeImage）;//申请空间
if（image==NULL）
{
free（image）;
printf（"Error:
Noenoughspace!
"）;
return-1;
}
fread（image,1,InfoHeader.biSizeImage,fp）;
for（i=0;i{
t=image[i];
image[i]=image[i+2];
image[i+2]=t;
}
fclose（fp）;
glGenTextures（1,&ID）;
glBindTexture（GL_TEXTURE_2D,ID）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_CLAMP）;
gluBuild2DMipmaps（GL_TEXTURE_2D,3,width,
height,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,
image）;
returnID;
}
voidUpdate（）
{
glutPostRedisplay（）;
}
voidReshape（intw,inth）
{
w=w>h?
h:
w;
glViewport（0,0,（GLsizei）w,（GLsizei）w）;
}
voidinit（）
{
ID=LoadBitmap（"cyf.bmp"）;
if（ID==-1）
exit（0）;
}
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