详解一个OpenGL小程序

注意：这是一篇从旧博客恢复的文章。

原地址：http://freemeepo.com/blog/archives/172

先上程序，这是上课时老师给的例子，注释也是写好的。代码是画出一个茶壶，并可以用鼠标调整观察角度。

下面来解释一下一些细节。

#include <windows.h>
#include <GL/glut.h>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#define M_PI 3.1415926

static float c=M_PI/180.0f; //弧度和角度转换参数
static int du=90,oldmy=-1,oldmx=-1; //du是视点绕y轴的角度,opengl里默认y轴是上方向
static float r=1.5f,h=0.0f; //r是视点绕y轴的半径,h是视点高度即在y轴上的坐标

void display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    printf("At:%.2f %.2f %.2f\n",r*cos(c*du),h,r*sin(c*du)); //这就是视点的坐标
    glLoadIdentity();
    gluLookAt(r*cos(c*du), h, r*sin(c*du), 0, 0, 0, 0, 1, 0); //从视点看原点,y轴方向(0,1,0)是上方向

    glutWireTeapot(0.5f);

//    glFlush();
    glutSwapBuffers();
}
void Mouse(int button, int state, int x, int y) //处理鼠标点击
{
    if(state==GLUT_DOWN) //第一次鼠标按下时,记录鼠标在窗口中的初始坐标
        oldmx=x,oldmy=y;
}
void onMouseMove(int x,int y) //处理鼠标拖动
{
    //printf("%d\n",du);
    du+=x-oldmx; //鼠标在窗口x轴方向上的增量加到视点绕y轴的角度上，这样就左右转了
    h +=0.03f*(y-oldmy); //鼠标在窗口y轴方向上的改变加到视点的y坐标上，就上下转了
    if(h>1.0f) h=1.0f; //视点y坐标作一些限制，不会使视点太奇怪
    else if(h<-1.0f) h=-1.0f;
    oldmx=x,oldmy=y; //把此时的鼠标坐标作为旧值，为下一次计算增量做准备
    glutPostRedisplay();
}
void init()
{
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}
void reshape(int w,int h)
{
    glViewport( 0, 0, w, h );
    glMatrixMode( GL_PROJECTION );
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(75.0f, (float)w/h, 1.0f, 1000.0f);
    glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
}
int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH );
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("OpenGL");
    init();
    glutReshapeFunc( reshape );
    glutDisplayFunc(display);
//    glutIdleFunc(display);  //设置不断调用显示函数
    glutMouseFunc(Mouse);
    glutMotionFunc(onMouseMove);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

54行，将命令行参数传给OpenGL，不用命令行参数的话可以不写。

55行，设置显示模式，GLUT_RGB：使用RGB颜色；GLUT_DOUBLE：使用双缓冲区；GLUT_DEPTH：使用深度缓存。

56行，设置创建的窗口的左上角坐标在屏幕中的位置。

57行，设置窗口大小。

58行，以参数中的字符串作为窗口标题创建窗口。

59行，init函数中的语句表示开启了深度测试。意思是说在投影的时候会根据深度选择哪个被显示。

60行，在窗口大小被修改的时候调用reshape函数。在创建窗口的时候会先调用一次。reshape函数中：

46行是设定视口，即把图形显示到设定的视口范围中。前两个参数是视口左下角的坐标，(0,0)表示窗口的左下角，后两个参数表示视口长度和高度。

47行是设置矩阵模式是投影。

48行初始化矩阵。

49行，使用透视投影，并设置参数。透视投影是一个棱台，共有fovy, aspect, Znear和Zfar 4个参数。fovy表示投影角，aspect表示长宽比，Znear和Zfar表示近裁剪面和远裁剪面的Z坐标位置。这里为什么aspect要传参w/h而不是1呢？这是为了保证在修改窗口大小的时候，显示的图形不会变形。

50行，设置矩阵模式，使得从对象空间变换到视觉空间，从而设置观察者信息。

63行和64行就都是鼠标操作了，具体用法都写在注释里了。

65行，进入GLUT事件处理循环，让所有的与事件有关的函数调用无限循环。

61行，设置显示时调用display函数。display函数中：

14行，清除缓冲区。

17行，初始化当前矩阵，因为当前进入了GL_MODELVIEW模式。

18行，设置观察者信息。前三个参数是相机的坐标，中间三个参数是观察中心点坐标，最后三个参数是相机的头顶所指向的向量。仔细想想的话确实是用这9个参数再加上gluPerspective已经设置的透视投影的信息，就可以唯一确定屏幕上显示的画面。

20行，就是glut自带的画茶壶的功能啦！

23行，是在双缓冲模式中的一个交换缓冲区的命令，这个命令会自动调用glFlush，所以22行可以不要。如果是单缓冲模式的话（即在55行中把GLUT_DOUBLE改成GLUT_SINGLE，则需要去掉23行加上22行。双缓冲比单缓冲要好，单缓冲容易产生卡顿现象。

在onMouseMove函数中，38行的意思是告诉OpenGL，需要重新绘图，这样的话因为参数改变了，所以绘制出来的图形也就跟着变了。这么写的话，每次移动鼠标一个像素，都会重新绘制一次。如果把38行去掉而使用62行的话，意思是只要程序处在空闲时间，就会自动调用参数中给出的那个函数。我们传的参数是display函数，那么只要程序没在处理事件，那么就会重新绘制。所以，每次处理完鼠标事件后到了空闲时间，就会自动重新绘制。在命令行界面里看16行的输出就会明白了。

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