在Windows 95 NT 下用OpenGL 编程.doc

在Windows 95/NT 下 用OpenGL 编 程 - 科 学 计 算 可 视 化， 计 算 机 动 画 和 虚 拟 现 实 是 现 在 计 算 机 图 形 学 的 三 个 热 点。 而 这 三 个 热 点 的 核 心 都 是 三 维 真 实 感 图 形 的 绘 制。 由 于OpenGL（Open Graphics Library） 具 有 跨 平 台 性、 简 便、 高 效、 功 能 完 善， 目 前 已 经 成 为 了 三 维 图 形 制 作 方 法 中 事 实 上 的 工 业 标 准。 自 从Windows NT 3.51 在 微 机 平 台 上 支 持OpenGL 以 后， 现 在 微 软 公 司 在Windows 95 OSR2、Windows NT 4.0 中 连 续 性 的 提 供OpenGL 开 发 环 境。Visual C+ 从4.2 版 本 以 后 已 经 完 全 支 持OpenGL API， 使 三 维 世 界 的“ 平 民 化” 已 成 为 必 然。 Windows 操 作 系 统 对OpenGL 的 支 持- 具 有Windows 编 程 经 验 的 人 都 知 道， 在Windows 下 用GDI 作 图 必 须 通 过 设 备 上 下 文（Device Context 简 写DC） 调 用 相 应 的 函 数； 用OpenGL 作 图 也 是 类 似，OpenGL 函 数 是 通 过“ 渲 染 上 下 文”（Rendering Context 简 写RC） 完 成 三 维 图 形 的 绘 制。Windows 下 的 窗 口 和 设 备 上 下 文 支 持“ 位 图 格 式”（ PIXELFORMAT） 属 性， 和 有 着 位 图 结 构 上 的 一 致。 只 要 在 创 建 时 与 一 个 建 立 联 系（ 也 只 能 通 过 已 经 建 立 了 位 图 格 式 的 来 创 建），OpenGL 的 函 数 就 可 以 通 过 对 应 的 画 到 相 应 的 显 示 设 备 上。 这 里 还 有 以 下 需 要 注 意 的 方 面： - 1. 一 个 线 程 只 能 拥 有 一 个 渲 染 上 下 文（ ）， 也 就 是 说， 用 户 如 果 在 一 个 线 程 内 对 不 同 设 备 作 图， 只 能 通 过 更 换 与 对 应 的 来 完 成， 而 在 线 程 中 保 持 不 变。（ 当 然， 删 除 旧 的 后 再 创 建 新 的 是 可 以 的） 与 此 对 应， 一 个 也 只 能 属 于 一 个 线 程， 不 能 被 不 同 线 程 同 时 共 享。 - 2. 设 定DC 位 图 格 式 等 于 设 定 了 相 应 的 窗 口 的 位 图 格 式， 并 且 和 窗 口 的 位 图 格 式 一 旦 确 定 就 不 能 再 改 变。 这 一 点 只 能 期 望 以 后 的Windows 版 本 改 进 了。 - 3. 一 个 虽 然 可 以 更 换DC， 在 任 何 时 刻 只 能 利 用 一 个 （ 这 个DC 称 为RC 的 当 前DC）， 但 由 于 一 个 窗 口 可 以 让 多 个 作 图 从 而 可 以 让 多 个 线 程 利 用 多 个 在 该 窗 口 上 执 行OpenGL 操 作。 - 4. 现 在 的Windows 下 的OpenGL 版 本 对OpenGL 和GDI 在 同 一 个DC 上 作 图 有 一 定 的 限 制。 当 使 用 双 缓 存 用OpenGL 产 生 动 画 时， 不 能 使 用GDI 函 数 向 该DC 作 图。 - 5. 不 建 议 用 在Windows 下 编 写OpenGL 程 序。 这 样 的 程 序 虽 然 具 有 跨 平 台 的 可 移 植 性（ 比 如 很 多 的 例 子 程 序）， 但 是 它 们 不 能 利 用Windows 操 作 系 统 的 很 多 特 性， 实 用 价 值 不 大。 用 来 编 写OpenGL 程 序- 经 过 上 面 的 分 析， 用 来 调 用OpenGL 作 图 的 方 法 就 很 显 然 了。 步 骤 如 下： - 1. 先 设 置 显 示 设 备 的 位 图 格 式（PIXELFORMAT） 属 性。 这 通 过 填 充 一 个PIXELFORMATDESCRIPTOR 的 结 构 来 完 成（ 关 于PIXELFORMATDESCRIPTOR 中 各 项 数 据 的 意 义， 请 参 照 的 帮 助 信 息）， 该 结 构 决 定 了OpenGL 作 图 的 物 理 设 备 的 属 性， 比 如 该 结 构 中 的 数 据 项dwFlags 中PFD_DOUBLEBUFFER 位 如 果 没 有 设 置（ 置 ）， 通 过 该 设 备 的 上 作 图 的OpenGL 命 令 就 不 可 能 使 用 双 缓 冲 来 做 动 画。 有 一 些 位 图 格 式（PIXELFORMAT） 是DC 支 持 的， 而 有 一 些DC 就 不 支 持 了。 所 以 程 序 必 须 先 用ChoosePixelFormat 来 选 择DC 所 支 持 的 与 指 定 位 图 格 式 最 接 近 的 位 图 格 式， 然 后 用SetPixelFormat 设 置DC 的 位 图 格 式。 - 2. 利 用 刚 才 的 设 备 建 立 渲 染 上 下 文 （wglCreateContext）， 使 得RC 与DC 建 立 联 系（wglMakeCurrent）。 - 3. 调 用OpenGL 函 数 作 图。 由 于 线 程 与 一 一 对 应，OpenGL 函 数 的 参 数 中 都 不 指 明 本 线 程 的 句 柄（handle） - 4. 作 图 完 毕 以 后， 先 通 过 置 当 前 线 程 的 为NULL（:wglMakeCurrent(NULL, NULL);）， 断 开 当 前 线 程 和 该 渲 染 上 下 文 的 联 系， 由 此 断 开 与 的 联 系。 此 时RC 句 柄 的 有 效 性 在 微 软 自 己 的 文 档 中 也 没 有 讲 清 楚， 所 以 在 后 面 删 除RC 的 时 候 要 先 判 断 以 下RC 句 柄 的 有 效 性（if (m_hrc) :wglDeleteContext(m_hrc);）。 再 根 据 情 况 释 放（ReleaseDC） 或 者 删 除（DeleteDC） 所 附 程 序 说 明- 所 附 的 程 序 用 完 成 了 一 个 简 单 的OpenGL 作 图， 用OpenGL 的 辅 助 库 画 了 一 个 有 光 照 的 实 心 圆 球。OpenGL 本 身 的 函 数 这 里 就 不 解 释 了， 仅 对 用MFC 编OpenGL 时 需 要 注 意 的 内 容 做 一 个 简 要 的 说 明： - 1. 一 旦 设 定 了 一 个DC 的 位 图 格 式， 该DC 所 联 系 的 窗 口 的 位 图 格 式 随 之 设 定。 该 窗 口 若 含 有 子 窗 口 或 者 有 兄 弟 窗 口， 这 些 兄 弟/ 子 窗 口 的 位 图 格 式 没 有 设 成 与 对 应RC 一 致 的 格 式，OpenGL 在 它 们 上 面 作 图 就 容 易 出 错。 故 而OpenGL 作 图 的 窗 口 必 须 具 有WS_CLIPCHILDREN 和 WS_CLIPSIBLINGS 风 格， 程 序 中 在 主 框 窗 的 构 造 函 数 中 用LoadFrame(IDR_MAINFRAME,WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS,NULL,NULL ); 指 定 了 主 窗 口 的 风 格。 - 2. 在ANSI C 的OpenGL 编 程 中， 由auxReshapeFunc 定 义 设 置OpenGL 视 口 大 小 和 作 图 尺 寸 的 回 调 函 数。 在MFC 中 应 该 由WM_SIZ 消 息 的 处 理 函 数 来 完 成。 在ANSI C 的OpenGL 编 程 中， 由EauxMainLoop 定 义 作 图 的 回 调 函 数。 在MFC 中 应 该 由WM_PAINT 消 息 的 处 理 函 数 来 处 理。 相 应 的， 由OpenGL 定 义 的 键 盘、 鼠 标 处 理 函 数 都 应 该 由 相 应 的Windows 处 理 函 数 来 响 应。 - 3. OpenGL 自 己 有 刷 新 背 景 的 函 数glClear， 故 而 应 禁 止Windows 刷 新 窗 口 背 景。 否 则， 当 窗 口 需 要 重 画 时，Windows 会 自 动 先 发 送WM_ERASEBKGND， 而 缺 省 的 处 理 函 数 使 用 白 色 的 背 景 刷。 当OpenGL 使 用 的 背 景 颜 色 不 是 白 色 时， 作 图 时 有 一 帧 白 色 的 闪 烁。 这 种 现 象 在 做 动 画 时 特 别 明 显。 程 序 中 只 需 要 在WM_ERASEBKGND 的 消 息 处 理 函 数 中 禁 止 父 窗 口 类 的 消 息 处 理， 简 单 的 返 回 一 个TRUE 即 可。 - 4. 由 于OpenGL 的 跨 平 台 性， 它 必 须 用 操 作 系 统 的 调 色 板。 所 以 如 果GL_INDEX_MODE 作 图 时， 必 须 用VC 自 己 定 义 调 色 板。 不 过 一 般 情 况 下， 用GL_RGBA_MODE 模 式 比 较 方 便， 很 少 用 到GL_INDEX_MODE 模 式。 - 5. 在OpenGL 作 图 期 间，RC 对 应 的DC 不 能 删 除 或 者 释 放。 - 6. 由 于OpenGL 作 图 时 需 要 长 时 间 占 用DC， 所 以 最 好 把 作 图 窗 口 类 设 成CS_OWNDC。MFC 缺 省 的 窗 口 类 风 格 中 没 有 设 这 一 属 性， 程 序 中 在 主 窗 口C+ 类 的PreCreateWindow 方 法 中 自 己 注 册 了 一 个 窗 口 类， 除 了 设 定 了CS_OWNDC 属 性 以 外， 还 设 定 了CS_HREDRAW、CS_VREDRAW 和CS_SAVEBITS。 设 定CS_HREDRAW、CS_VREDRAW 是 为 了 让 窗 口 缩 放 时 产 生WM_PAINT 消 息， 修 正OpenGL 视 口 和 作 图 尺 寸； 由 于OpenGL 作 图 需 要 很 多 计 算， 设 定CS_SAVEBITS 是 为 了 在OpenGL 窗 口 被 遮 盖 后 显 现 出 来 时， 不 产 生WM_PAINT 消 息， 用 内 存 存 储 的 图 象 来 填 充， 从 而 用 空 间 消 耗 换 取 计 算 时 间。 - 7. 本 程 序 中 没 有 对OpenGL 函 数 的 出 错 情 况 作 出 处 理。OpenGL 出 错 后 返 回 错 误 码， 不 会 抛 出 异 常； 而 且 在 某 一 个 函 数 出 错 以 后， 后 继 函 数 也 一 般 不 会 出 现 异 常， 只 是 返 回 错 误 码， 一 不 小 心 就 可 能 忽 略 某 些 错 误。 而 对 每 一 个OpenGL 函 数 都 做 出 错 与 否 的 判 断 比 较 麻 烦， 所 以 编 程 序 时 对OpenGL 的 函 数 应 当 非 常 小 心。 附 程 序：- 程 序 运 行 时 必 须 确 定OpenGL32.dll、glu.dll、glaux.dll 在Windows 的System 目 录 下。 如 果 找 不 到 这 些 文 件， 可 以 从Windows 95 OSR2 的 机 器 上 面 将 这 些 文 件 拷 贝 过 来 即 可。 OpenGL 运 行 不 需 要 注 册 库 信 息。 在VC 的STUDIO 中 运 行 程 序 时， 工 程 文 件 中 必 须 加 入OpenGL.H 、glu.h、glaux.h 以 及OpenGL.lib、glu.lib、glaux.lib， 这 些 文 件 由VC 自 带。 - 主 窗 口 类 定 义（OpenGLWnd.h）： #if !defined(AFX_OPENGLWND_H_3FB1AB28_0E70_11D2_9ACA_48543300E17D_INCLUDED_)#define AFX_OPENGLWND_H_3FB1AB28_0E70_11D2_9ACA_48543300E17D_INCLUDED_#if _MSC_VER = 1000#pragma once#endif / _MSC_VER = 1000#include #include SimpleGLApp.h#include resource.h/ OpenGLWnd.h : header file/ COpenGLWnd frameclass COpenGLWnd : public CFrameWndDECLARE_DYNCREATE(COpenGLWnd)public:COpenGLWnd();/ protected constructor used by dynamic creationprotected:HGLRCm_hrc;CClientDC*m_pDC;/ Attributespublic:/ Operationspublic:/ Overrides/ ClassWizard generated virtual function overrides/AFX_VIRTUAL(COpenGLWnd)protected:virtual BOOL PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs);/AFX_VIRTUAL/ Implementationpublic:virtual COpenGLWnd();/ Generated message map functions/AFX_MSG(COpenGLWnd)afx_msg int OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct);afx_msg void OnSize(UINT nType, int cx, int cy);afx_msg void OnDestroy();afx_msg BOOL OnEraseBkgnd(CDC* pDC);afx_msg void OnPaint();/AFX_MSGDECLARE_MESSAGE_MAP();/AFX_INSERT_LOCATION/ Microsoft Developer Studio will insert additional declarations immediately before the previous line.#endif / !defined(AFX_OPENGLWND_H_3FB1AB28_0E70_11D2_9ACA_48543300E17D_INCLUDED_) 主 窗 口 类 的 实 现（OpenGLWnd.cpp）：/ OpenGLWnd.cpp : implementation file/#include stdafx.h#include OpenGLWnd.h#include SimpleGLApp.h#include glglu.h#include glgl.h#include glglaux.h#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#undef THIS_FILEstatic char THIS_FILE = _FILE_;#endif/ COpenGLWndIMPLEMENT_DYNCREATE(COpenGLWnd, CFrameWnd)COpenGLWnd:COpenGLWnd()m_pDC = NULL;m_hrc = 0;LoadFrame(IDR_MAINFRAME,WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS,NULL,NULL );COpenGLWnd:COpenGLWnd()BEGIN_MESSAGE_MAP(COpenGLWnd, CFrameWnd)/AFX_MSG_MAP(COpenGLWnd)ON_WM_CREATE()ON_WM_SIZE()ON_WM_DESTROY()ON_WM_ERASEBKGND()ON_WM_PAINT()/AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()BOOL COpenGLWnd:PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs) / TODO: Add your specialized code here and/or call the base classcs.lpszClass = AfxRegisterWndClass(CS_DBLCLKS|CS_HREDRAW| CS_VREDRAW|CS_SAVEBITS | CS_NOCLOSE|CS_OWNDC, AfxGetApp( )-LoadStandardCursor(IDC_ARROW), 0 ,AfxGetApp( )- LoadStandardIcon(IDI_APPLICATION);return CFrameWnd:PreCreateWindow(cs);int COpenGLWnd:OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) if (CFrameWnd:OnCreate(lpCreateStruct) = -1)return -1; int pixelformat; m_pDC = new CClientDC(this);/ 在 客 户 区 作 图ASSERT(m_pDC != NULL);static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), / 固 定 值 1, / 固 定 值 PFD_DRAW_TO_WINDOW | / support window PFD_SUPPORT_OPENGL | / support OpenGL PFD_TYPE_RGBA, / RGBA 模 式， 不 用 调 色 板 16, / 程 序 在16 位 色 彩 下 运 行 0, 0, 0, 0, 0, 0, / color bits ignored 0, / no alpha buffer 0, / shift bit ignored 0, / no accumulation buffer 0, 0, 0, 0, / accum bits ignored 32, / 32-bit z-buffer 0, / no stencil buffer 0, / no auxiliary buffer PFD_MAIN_PLANE, / main layer 0, / reserved 0, 0, 0 / layer masks ignored ; if ( (pixelformat = ChoosePixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(), &pfd) = 0 ) MessageBox( 在 该DC 上 找 不 到 与PFD 接 近 的 位 图 结 构); return -1; if (SetPixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(), pixelformat, &pfd) = FALSE) MessageBox( 无 法 在 该DC 上 设 置 位 图 结 构); return -1; m_hrc = wglCreateContext(m_pDC-GetSafeHdc(); wglMakeCurrent(m_pDC-GetSafeHdc(), m_hrc); glClearDepth(1.0f); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); glMatrixMode(GL_MODELVIEW);return 0;/OpenGL 窗 口 构 造 成 功void COpenGLWnd:OnSize(UINT nType, int cx, int cy) CFrameWnd:OnSize(nType, cx, cy);/ TODO: Add your message handler code here if(cy 0) glViewport(0, 0, cx, cy); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity();if (cx = 1000#pragma once#endif / _MSC_VER = 1000/ SimpleGLApp.h : header file/#include #include OpenGLWnd.h#include resource.h/ CSimpleGLApp threadclass CSimpleGLApp : public CWinAppDECLARE_DYNCREATE(CSimpleGLApp)public:CSimpleGLApp(); / protected constructor used by dynamic creation/ Attributespublic:/ Operationspublic:/ Overrides/ ClassWizard generated virtual function overrides/AFX_VIRTUAL(CSimpleGLApp)public:virtual BOOL InitInstance();virtual int ExitInstance();/AFX_VIRTUAL/ Implementationpublic:virtual CSimpleGLApp();/ Generated message map functions/AFX_MSG(CSimpleGLApp)afx_msg void OnAppExit();/AFX_MSGDECLARE_MESSAGE_MAP();/AFX_INSERT_L