Win 95/NT下OpenGL编程原理

　　----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（

　　OpenGraphicsLibrary）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WindowsNT3.51在微

　　机平台上支持OpenGL以后，现在微软公司在Windows95OSR2、WindowsNT4.0中连续性的提供OpenGL开发环境。VisualC++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（DeviceContext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"（RenderingContext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RC有着位图结构上的一致。只要在创建RC时与一个DC建立联系（RC也只能通过已经建立了位图格式的DC来创建），OpenGL的

　　函数就可以通过RC对应的DC画到相应的显示设备上。这里还有以下需要注重的方面：

　　----1.一个线程只能拥有一个渲染上下文（RC），也就是说，用户假如在一个线程内对不同设备作图，只能通过更换与RC对应的DC来完成，而RC在

　　线程中保持不变。（当然，删除旧的RC后再创建新的是可以的）与此对应，一个RC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DC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RC虽然可以更换DC，在任何时刻只能利用一个DC（这个DC称为RC的当前DC），但由于一个窗口可以让多个DC作图从而可以让多个线程利

　　用多个RC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ANSIC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SＧI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VC来编写OpenGL程序

　　----经过上面的分析，用VC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DC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VC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位假如

　　没有设置（置1），通过该设备的DC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DC建立渲染上下文RC（wglCreateContext），使得RC与DC建立联系（wglMakeCurrent）。

　　----3.调用OpenGL函数作图。由于线程与RC一一对应，OpenGL函数的参数中都不指明本线程RC的句柄（handle）

　　----4.作图完毕以后，先通过置当前线程的RC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DC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的时候要先判定以下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）DC

　　----所附程序说明

　　----所附的程序用ＭＦC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时需要注重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在它们上面作图就轻易出错。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_OVERLAPPEDWINDOWWS_CLIPCHILDRENWS_CLIPSIBLINGS,NULL,NULL);指定了主窗口的风

　　格。

　　----2.在ANSIC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ANSIC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非凡明显。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。所以假如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定比较麻烦，所以编程序时对OpenGL的

　　函数应当非常小心。

　　----参考书籍：

　　----《OpenGLProgrammer'sGuide》SGIinc.

　　----《OpenGL三维图形程序设计》廖朵朵、张华军著，星球地图出版社

　　----《VisualC++5.0联机帮助》

　　----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。假如找不到这些文件，可以从Windows95OSR2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）：

　　s#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 < afxwin.h >

　　#include "SimpleGLApp.h"

　　#include "resource.h"

　　// OpenGLWnd.h : header file

　　//

　　///////////////////////////////////////

　　//////////////////////////////////////

　　// COpenGLWnd frame

　　class COpenGLWnd : public CFrameWnd

　　{

　　DECLARE_DYNCREATE(COpenGLWnd)

　　public:

　　COpenGLWnd();

　　// protected constrUCtor used by dynamic creation

　　protected:

　　HGLRC m_hrc;

　　CClientDC *m_pDC;

　　// Attributes

　　public:

　　// Operations

　　public:

　　// Overrides

　　// ClassWizard generated virtual function overrides

　　//{{AFX_VIRTUAL(COpenGLWnd)

　　protected:

　　virtual BOOL PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs);

　　//}}AFX_VIRTUAL

　　// Implementation

　　public:

　　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_MSG

　　DECLARE_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_FILE

　　static char THIS_FILE[] = __FILE__;

　　#endif

　　///////////////////////////////////////

　　//////////////////////////////////////

　　// COpenGLWnd

　　IMPLEMENT_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_MAP

　　END_MESSAGE_MAP()

　　BOOL COpenGLWnd::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)

　　{

　　// TODO: Add your specialized

　　code here and/or call the base class

　　cs.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 < = cy)

　　glOrtho(-3.0,3.0,-3.0 * (GLfloat)cx/(GLfloat)cy,

　　3.0 * (GLfloat)cx/(GLfloat)cy,-3.0,3.0);

　　else

　　glOrtho(-3.0,3.0,-3.0 * (GLfloat)cy/(GLfloat)cx,

　　3.0 * (GLfloat)cy/(GLfloat)cx,-3.0,3.0);

　　glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

　　}

　　}

　　void COpenGLWnd::OnDestroy()

　　{

　　CFrameWnd::OnDestroy();

　　::wglMakeCurrent(NULL, NULL);

　　if (m_hrc)

　　::wglDeleteContext(m_hrc);

　　if (m_pDC)

　　delete m_pDC;

　　// TODO: Add your message handler code here

　　}

　　BOOL COpenGLWnd::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)

　　{

　　// TODO: Add your message

　　handler code here and/or call default

　　return TRUE;

　　//return CFrameWnd::OnEraseBkgnd(pDC);

　　}

　　void COpenGLWnd::OnPaint()

　　{

　　CPaintDC dc(this); // device context for painting

　　GLfloat light_position[]={2.0f,0.0f,4.0f,0.0f};

　　// TODO: Add your message handler code here

　　glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

　　glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

　　glPushMatrix();

　　glTranslatef(0.0f, 0.0f, -2.0f);

　　glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);

　　glEnable(GL_LIGHTING);

　　glEnable(GL_LIGHT0);

　　glDepthFunc(GL_LESS);

　　glEnable(GL_DEPTH_TEST);

　　auxSolidSphere(1.0);

　　glPopMatrix();

　　glFinish();

　　// Do not call CFrameWnd::OnPaint() for painting messages

　　}

　　应用程序类的定义（SimpleGLApp.h）：

　　#if !defined(AFX_SIMPLEGLAPP_H__3FB1AB29

　　_0E70_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)

　　#define AFX_SIMPLEGLAPP_H__3FB1AB29_0E70

　　_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_

　　#if _MSC_VER >= 1000

　　#pragma once

　　#endif // _MSC_VER >= 1000

　　// SimpleGLApp.h : header file

　　//

　　#include < afxwin.h >

　　#include "OpenGLWnd.h"

　　#include "resource.h"

　　///////////////////////////////////////

　　//////////////////////////////////////

　　// CSimpleGLApp thread

　　class CSimpleGLApp : public CWinApp

　　{

　　DECLARE_DYNCREATE(CSimpleGLApp)

　　public:

　　CSimpleGLApp();

　　// protected constructor used by dynamic creation

　　// Attributes

　　public:

　　// Operations

　　public:

　　// Overrides

　　// ClassWizard generated virtual function overrides

　　//{{AFX_VIRTUAL(CSimpleGLApp)

　　public:

　　virtual BOOL InitInstance();

　　virtual int ExitInstance();

　　//}}AFX_VIRTUAL

　　// Implementation

　　public:

　　virtual ~CSimpleGLApp();

　　// Generated message map functions

　　//{{AFX_MSG(CSimpleGLApp)

　　afx_msg void OnAppExit();

　　//}}AFX_MSG

　　DECLARE_MESSAGE_MAP()

　　};

　　///////////////////////////////////////

　　//////////////////////////////////////

　　//{{AFX_INSERT_LOCATION}}

　　// Microsoft Developer Studio will insert

　　additional declarations

　　immediately before the previous line.

　　#endif // !defined(AFX_SIMPLEGLAPP_H__3FB1AB29_

　　0E70_11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)

　　应用程序类的实现（SimpleGLApp.cpp）：

　　// SimpleGLApp.cpp : implementation file

　　//

　　#include "stdafx.h"

　　#include "SimpleGLApp.h"

　　#include "OpenGLWnd.h"

　　#ifdef _DEBUG

　　#define new DEBUG_NEW

　　#undef THIS_FILE

　　static char THIS_FILE[] = __FILE__;

　　#endif

　　///////////////////////////////////////

　　//////////////////////////////////////

　　// CSimpleGLApp

　　IMPLEMENT_DYNCREATE(CSimpleGLApp, CWinApp)

　　CSimpleGLApp::CSimpleGLApp()

　　{

　　}

　　CSimpleGLApp::~CSimpleGLApp()

　　{

　　}

　　BOOL CSimpleGLApp::InitInstance()

　　{

　　// TODO: perform and per-thread initialization here

　　m_pMainWnd = new COpenGLWnd();

　　m_pMainWnd- >ShowWindow(m_nCmdShow);

　　m_pMainWnd- >UpdateWindow();

　　return TRUE;

　　}

　　int CSimpleGLApp::ExitInstance()

　　{

　　return CWinApp::ExitInstance();

　　}

　　BEGIN_MESSAGE_MAP(CSimpleGLApp, CWinApp)

　　//{{AFX_MSG_MAP(CSimpleGLApp)

　　ON_COMMAND(ID_APP_EXIT, OnAppExit)

　　//}}AFX_MSG_MAP

　　END_MESSAGE_MAP()

　　///////////////////////////////////////

　　//////////////////////////////////////

　　// CSimpleGLApp message handlers

　　void CSimpleGLApp::OnAppExit()

　　{

　　// TODO: Add your command handler code here

　　CWinApp::OnAppExit();

　　}

　　CSimpleGLApp SimpleGLApp;