基于MFC的OpenGL绘图.docx
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基于MFC的OpenGL绘图
基于MFC的OpenGL绘图
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一、简介
GDI是通过设备句柄（DeviceContext以下简称"DC"）来绘图，而OpenGL则需要绘制环境（RenderingContext，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OpenGLRC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MFCEXE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/LibraryModules的编辑框中输入"opengl32.libglu32.libglut.libglaux.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BOOLSetWindowPixelFormat（HDChDC）（用鼠标右键添加）和保护型的成员变量：
intm_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WindowsGDI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BOOLCreateViewGLContext（HDChDC）,并加入一个保护型的成员变量HGLRCm_hGLContext；HGLRC是一个指向renderingcontext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（DeviceContext）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（projectmatrix）；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OpenGLUtility。
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（GLenummode）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 |
PF
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