计算机图形学2陈永强.ppt

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1、第二章第二章 计算机图形系统及图形硬件计算机图形系统及图形硬件p计算机算机图形系形系统p图形形输入入设备p图形形显示示设备p显示子系示子系统p图形硬拷形硬拷贝设备pOpenGL图形形软件包件包12.1 计算机图形系统计算机图形系统p计算机算机图形系形系统的功能的功能p计算机算机图形系形系统的的结构构232.1.12.1.1计算机图形系统的功能计算机图形系统的功能图图2.1 计算机图形系统的功能计算机图形系统的功能42.1.22.1.2计算机图形系统的结构计算机图形系统的结构图图2.2 计算机图形系统的结构计算机图形系统的结构2.2 图形输入设备图形输入设备o键盘（keyboard）键盘能能用用

2、来来进行行屏屏幕幕坐坐标的的输入入、菜菜单选择、图形形功功能能选择，以以及及输入入那那些些如如辅助助图形形显示的示的图片片标记等非等非图形数据。形数据。5图形输入设备图形输入设备o鼠鼠标器（器（mouse）当当推推动鼠鼠标器器在在平平面面上上移移动时，鼠鼠标将将记录移移动的的方方向向和和距距离离，这个个方方向向和和距距离离被被传送送给计算机，算机，转换成成对应的光的光标的位移。的位移。6图形输入设备图形输入设备o光笔光笔(light pen)7图图2.3 光笔的结构光笔的结构图形输入设备图形输入设备o触摸屏触摸屏(touch screen)当当用用手手指指或或者者小小杆杆触触摸摸屏屏幕幕时，触

3、触点点位位置置便便以以光光学学的的（红外外线式式触触摸摸屏屏）、电子子的的（电阻阻式式触触摸摸屏屏和和电容容式式触触摸摸屏屏）或或声声音音的的（声声音音探探测式）方式式）方式记录下来。下来。8图形输入设备图形输入设备o操操纵杆杆(joystick)操操纵杆杆是是由由一一根根小小的的垂垂直直杠杠杆杆组成成的的可可摇动装装置置，该杠杠杆杆装装配配在在一一个个其其四四周周可可移移动的的底底座上用来控制屏幕光座上用来控制屏幕光标。9图形输入设备图形输入设备o跟踪球跟踪球（Trackball）和空）和空间球（球（Spaceball）10图图2.4 跟踪球跟踪球图图2.5 空间球空间球图形输入设备图形输入

4、设备o数据手套数据手套(Data Glove)是是一一种种戴戴在在手手上上的的传感感器器，可可以以用用来来抓抓住住“虚虚拟对象象”，它它由由一一系系列列检测手手和和手手指指运运动的的传感感器器构构成成，用用来来提提供供关关于于手手的的位位置置和和方方向向的信息。的信息。11图形输入设备图形输入设备o数字化数字化仪(Digitizer)用用于于在在二二维或或三三维的的图形形对象象上上扫描描，以以输入入一一系系列列二二维或或三三维的的坐坐标值。这些些坐坐标值代代表表的的坐坐标点点，在在系系统中中将将以以直直线段段或或曲曲线段段连接，以逼近接，以逼近图形形对象的描象的描绘曲曲线或表面形状。或表面形状

5、。12图形输入设备图形输入设备o图像像扫描描仪(Scaner)图像像扫描描仪可可直直接接把把图纸、图表表、照照片片、广广告告画画等等输入入到到计算算机机中中，在在将将它它们传过一一个个光光学学扫描描机机构构时，灰灰度度或或彩彩色色等等级被被记录下下来来，并按并按图像方式像方式进行存行存储。13图形输入设备图形输入设备o声声频输入系入系统o视频输入系入系统142.3 图形显示设备图形显示设备o阴极射阴极射线管管o彩色阴极射彩色阴极射线管管oCRT图形形显示器示器o平板平板显示器示器o三三维观察察设备152.3.12.3.1阴极射线管（阴极射线管（CRT）oCRT（Cathode Ray Tube

6、）是是一一种种真真空空器器件件，它它利利用用电磁磁场产生生高高速速的的、经过聚聚焦焦的的电子子束束，偏偏转到到屏屏幕幕的的不不同同位位置置轰击屏屏幕幕表表面面的的荧光光材材料而料而产生可生可见图形。形。oCRT从从结构构上上分分为：电子子枪、偏偏转系系统、荧光光屏。屏。16阴极射线管（阴极射线管（CRT）17电子枪电子枪偏转系统偏转系统荧光屏荧光屏图图2.6 CRT的结构的结构阴极射线管（阴极射线管（CRT）o电子子枪：产生生一一个个沿沿管管轴（Z轴）方方向向前前进的的高高速的速的细电子束子束轰击荧光屏。光屏。n具有足具有足够的的电流流强度。度。n电流的大小和有无必流的大小和有无必须是可控的。

7、是可控的。n具有很高的速度。具有很高的速度。n在在荧光屏上光屏上应能聚焦很小的光亮，以保能聚焦很小的光亮，以保证显示器有足示器有足够的分辨率。的分辨率。18阴极射线管（阴极射线管（CRT）19图图2.7 CRT电子枪的结构电子枪的结构阴极射线管（阴极射线管（CRT）o偏偏转系系统 为了了在在荧光光屏屏上上显示示图形形及及字字符符，必必须用用电子子束束偏偏转扫描来描来实现。20图图2.8 磁偏转磁偏转阴极射线管（阴极射线管（CRT）o枕形失真枕形失真n当当偏偏转线圈圈的的匝匝数数一一定定时，偏偏转电流流I与与偏偏转角角的的正正弦弦成成正正比比。只只有有在在偏偏转角角很很小小时，偏偏转角与偏角与偏

8、转电流之流之间才成直才成直线性关系。性关系。n由由于于荧光光屏屏四四角角距距中中心心最最远，偏偏转角角较大大，同同样的的偏偏转电流流增增量量所所造造成成的的偏偏转距距离离增增量量最大。最大。21阴极射线管（阴极射线管（CRT）22图图2.9 枕形失真与桶形失真枕形失真与桶形失真o枕形失真的校正枕形失真的校正n将将产生生偏偏转磁磁场的的锯齿形形电流流预先先产生一些失真；生一些失真；n将将偏偏转磁磁场做做成成略略有有不不均均匀匀性性，接接近近管管轴中中央央处略略强，周，周围略弱。略弱。阴极射线管（阴极射线管（CRT）23图图2.10 电偏转电偏转阴极射线管（阴极射线管（CRT）o荧光屏光屏（Pho

9、sphor Screen）n荧光光屏屏是是用用荧光光粉粉涂涂敷敷在在玻玻璃璃底底壁壁上上制制成成的的，常常用用沉沉积法法涂涂敷敷荧光光粉粉。玻玻璃璃底底壁壁要要求求无无气气泡，表面光学抛光。泡，表面光学抛光。n荧光光粉粉的的性性能能要要求求是是：发光光颜色色满足足标准准白白色色、发光光效效率率高高、余余辉时间合合适适以以及及寿寿命命长等。等。2425o三基色原则三基色原则o主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图图2.11 三色荧光屏三色荧光屏26彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图图2.12 三支电子枪三

10、支电子枪27彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图图2.13 荫罩荫罩28o为了避免混色，了避免混色，荧光点的面光点的面积比比电子束截面要大些。子束截面要大些。o只有只有15%左右的左右的电子到达屏幕。子到达屏幕。o荫罩吸收大量罩吸收大量电子，容易子，容易发热变形。形。o管管子子的的亮亮度度低低，要要提提高高管管子子的的亮亮度度，则需需提提高高第第二二阳阳极极的的高高压。图图2.14 原理图原理图29彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图图2.15 黑底荫罩管黑底荫罩管302.3.22.3.2CRT图形显示器图形显示器p随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器p直视存储管图形显示器直视

11、存储管图形显示器p光栅扫描的图形显示器光栅扫描的图形显示器31o向向 量量（vector）显 示示 器器、笔笔 划划（Stroke writing）显示器。示器。o随机随机扫描描（random-scan）的的图形形显示器中示器中电子束的定位和偏子束的定位和偏转具有随机性，即具有随机性，即电子束的子束的扫描描轨迹随迹随显示内容而示内容而变化，只在需要的地方化，只在需要的地方扫描，而不必全屏描，而不必全屏扫描。描。随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器32随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器图图2.16 随机扫描图形显示器的工作原理随机扫描图形显示器的工作原理33p无无冗冗余余扫扫描描、速速

12、度度快快、图图像像清清晰晰、比比光光栅栅系系统统更高的分辨率、生成光滑线条；更高的分辨率、生成光滑线条；p不不能能显显示示逼逼真真场场景景、和和电电视视标标准准不不一一致致、驱驱动动系统也较复杂。系统也较复杂。随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器34o直直 视 存存 储 管管 DVST（direct-view storage tube）从从表表面面上上看看直直视存存储管管的的特特性性极极象象一一个个有有长余余辉的的荧光光屏屏，一一条条线一一旦旦画画在在屏屏幕幕上上，在一小在一小时之内都将是可之内都将是可见的。的。直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器35直视存储管图形显示器直视存储管图形

13、显示器图图2.17 直视存储管图形显示器的工作原理直视存储管图形显示器的工作原理工作原理工作原理36o无需刷新；无需刷新；o很很复复杂的的图形形都都可可以以在在极极高高的的分分辨辨率率下下无无闪烁地地显示；示；o成本成本较低；低；o不能不能显示彩色；示彩色；o不能局部修改；不能局部修改；o擦除和重画擦除和重画过程可能持程可能持续较长时间。直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器37光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器图图2.18 光栅扫描原理光栅扫描原理水平扫描（显示）水平扫描（显示）水平回扫（消隐）水平回扫（消隐）垂直回扫（消隐）垂直回扫（消隐）工工作作原原理理：光光栅扫描描是是控控制制电子

14、子束束按按某某种种光光栅形形状状进行行的的顺序序扫描描，而而字字符符、图像像是是靠靠Z轴信信号号控控制制辉亮亮来形成的。来形成的。图图2.19 光栅扫描图形显示器的工作原理光栅扫描图形显示器的工作原理39o刷刷新新缓冲冲存存储器器（refresh buffer）或或称称帧缓冲冲存存储器（器（frame buffer）。o像素像素（pixel或或pel，是是picture element的的简写）。写）。o像像素素信信息息从从应用用程程序序转换并并放放入入帧缓冲冲区区的的过程称之程称之为扫描描转换过程程。光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器40低低电压、轻小型、数字化小型、数字化显示器件。示器件

15、。平板平板显示器（示器（flat-panel display）的分的分类：o非非发射射显示器（示器（none-emissive display）o发射射显示器（示器（emissive display）2.3.32.3.3平板显示器平板显示器（flat-panel display）41o液晶液晶显示器示器o等离子体等离子体显示板（示板（Plasma Panel）o薄薄片片光光电显示示器器（Thin-Film Electroluminescent Display）o发光二极管（光二极管（Liquid-Emitting Diode,LED）平板显示器平板显示器（flat-panel display）

16、42o液液晶晶分分子子的的排排列列在在微微弱弱的的外外部部电场、磁磁场或或者者应力力、温温度度变化化等等作作用用下下非非常常容容易易改改变。当当液液晶晶分分子子的的某某种种排排列列状状态在在电场作作用用下下变为另另一一种种状状态时，液液晶晶的的光光学学性性质随随之之改改变，这种种产生光被生光被电场调制的制的现象称象称为液晶的液晶的电光效光效应。液晶显示器液晶显示器原理原理43图图2.20 液晶显示原理液晶显示原理液晶显示器液晶显示器原理原理o液液晶晶显显示示的的机机理理是是通通过过能能阻阻塞塞或或传传递递光光的的液液晶晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。材料，传递来自周围的或内部光源的偏

17、振光。44oNW（Normal White）型的）型的LCD：在液晶面板：在液晶面板不施加不施加电压时，我，我们所看到的面板是透光的画所看到的面板是透光的画面，也就是亮的画面。面，也就是亮的画面。oNB（Normal Black）型的）型的LCD：当：当对液晶面液晶面板不施加板不施加电压时，面板无法透光。，面板无法透光。液晶显示器液晶显示器类型类型45液晶显示器液晶显示器彩色彩色o液晶液晶显示器利用在一示器利用在一侧的玻璃基板上加上一个的玻璃基板上加上一个彩色彩色滤光片（光片（CF，Color Filter）实现彩色。彩色。o彩色彩色滤光片上均匀分布着光片上均匀分布着红、绿、蓝色小点，色小点，

18、每个小点有各自不同的灰度，相每个小点有各自不同的灰度，相邻的一的一组RGB小点构成一个基本的彩色小点构成一个基本的彩色显示示单元，即一个像元，即一个像素。素。46液晶显示器液晶显示器彩色彩色图图2.21 彩色滤光片排列方式彩色滤光片排列方式47液晶显示器液晶显示器分类分类o扭曲向列型（扭曲向列型（TN，Twisted Nematic）o超扭曲向列型（超扭曲向列型（STN，Super TN）o双双层超扭曲向列型（超扭曲向列型（DSTN，Dual Scan TN）o薄膜晶体管型（薄膜晶体管型（TFT，Thin Film Transistor）48等离子体显示板等离子体显示板图图2.22 等离子体显

19、示板的基本结构等离子体显示板的基本结构49薄片光电显示器薄片光电显示器图图2.23 薄片光电显示器的基本结构薄片光电显示器的基本结构50发光二极管（发光二极管（LED）o发光二极管采用二极管激光二极管采用二极管激发发光来光来显示示图像。像。二极管以矩二极管以矩阵排列形成排列形成显示器的像素位置。示器的像素位置。图形的定形的定义存存储在刷新在刷新缓冲器中。冲器中。信息从刷新缓信息从刷新缓冲器读出，并转换为电压施于二极管，在显示冲器读出，并转换为电压施于二极管，在显示器上产生发光图案。器上产生发光图案。51p从从变焦距的柔性震焦距的柔性震动镜面反面反射射CRT图像像2.3.42.3.4三维观察设备

20、三维观察设备图图2.24 采用震动镜面的三维显示系统采用震动镜面的三维显示系统52p显示具立体感的示具立体感的视图n利用不同的刷新周期交替地利用不同的刷新周期交替地显示两示两视图；n将屏幕分半；将屏幕分半；n使用使用头盔式盔式结构。构。三维观察设备三维观察设备2.4 显示子系统显示子系统o光光栅扫描描图形形显示子系示子系统的的结构构o绘制流水制流水线o相关概念相关概念532.4.12.4.1光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构54图图2.25 简单的光栅图形显示子系统简单的光栅图形显示子系统55图图2.26 常用的光栅图形显示子系统常用的光栅图形显示子系统光栅扫描图形显示子

21、系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构56图图2.27 高级光栅图形显示子系统高级光栅图形显示子系统光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构o帧缓冲存冲存储器器：用来存：用来存储像素像素颜色（灰度）色（灰度）值的存的存储器。器。o双双缓存：一个存：一个缓存用来刷新的同存用来刷新的同时，另一个写，另一个写入数据信息，入数据信息，尔后后这两个两个缓存可互存可互换角色。角色。这种方式称种方式称为双双缓存，它可以使得存，它可以使得显示的示的动画流画流畅而没有滑而没有滑动感。感。57光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构o显示控制器（示控制器（Display Contr

22、oller），又称，又称视频控制器（控制器（Video Controller），主要功能是依），主要功能是依据据设定的定的显示工作方式，自主地、反复不断地示工作方式，自主地、反复不断地读取取帧缓存中的存中的图像点像点阵（包括（包括图形、字符文形、字符文本）数据，将它本）数据，将它们转换成成R、G、B三色信号并三色信号并配以同步信号送至配以同步信号送至显示器，即可刷新屏幕。示器，即可刷新屏幕。58光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构o显示示处理器（理器（Display Processor），又称，又称图形控制器（形控制器（Graphics Controller）或）或显示示协

23、处理器（理器（Display Coprocessor），它把），它把CPU从从图形形显示示处理的事理的事务中解脱出来，其主要任中解脱出来，其主要任务是是扫描描转换待待显示的示的图形以及形以及某些附加的操作某些附加的操作等等。59光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构60o图形形子子系系统的的图形形绘制制功功能能常常常常采采用用流流水水线（Pipeline）结构构绘制，或者称制，或者称为管管线绘制。制。o绘制流水制流水线的基本的基本结构从概念上包括三个构从概念上包括三个阶段段n应用程序用程序阶段段n几何几何阶段段n光光栅阶段段2.4.22.4.2绘制流水线绘制流水线61绘制流水

24、线绘制流水线图图2.28 绘制流水线的结构绘制流水线的结构第4,8章第6,7章第10章第7,9章第6,7章第7章第5,9章62o分辨率分辨率o像素与像素与帧缓存存o颜色色查找表找表o显示示长宽比比o屏幕坐屏幕坐标系系2.4.32.4.3相关概念相关概念63o光光点点一一般般是是指指电子子束束打打在在显示示器器的的荧光光屏屏上上，显示器能示器能够显示的最小的示的最小的发光点。光点。o像像素素点点是是指指图形形显示示在在屏屏幕幕上上时候候，按按当当前前的的图形形显示分辨率所能提供的最小元素点。示分辨率所能提供的最小元素点。相关概念相关概念分辨率分辨率64o屏屏幕幕分分辨辨率率，也也称称为光光栅分分

25、辨辨率率，它它决决定定了了显示示系系统最最大大可可能能的的分分辨辨率率，任任何何显示示控控制制器器所所提供的分辨率也不能超提供的分辨率也不能超过这个物理分辨率。个物理分辨率。o通通常常用用水水平平方方向向上上的的光光点点数数与与垂垂直直方方向向上上的的光光点数的乘点数的乘积来表示。来表示。相关概念相关概念分辨率分辨率65o显示示分分辨辨率率是是计算算机机显示示控控制制器器所所能能够提提供供的的显示示模模式分辨率，式分辨率，实际应用中用中简称称为显示模式示模式。o对于于文文本本显示示方方式式，显示示分分辨辨率率用用水水平平和和垂垂直直方方向向上上所能所能显示的字符示的字符总数的乘数的乘积表示。表

26、示。o对于于图形形显示示方方式式，则用用水水平平和和垂垂直直方方向向上上所所能能显示示的象素点的象素点总数的乘数的乘积表示。表示。o显示分辨率不同，它所示分辨率不同，它所对应的象素点大小也不同的象素点大小也不同。相关概念相关概念分辨率分辨率66o图形形的的存存储分分辨辨率率是是指指帧缓冲冲区区的的大大小小，一一般般用用缓冲区的字冲区的字节数表示。数表示。o存存储分分辨辨率率不不仅与与显示示分分辨辨率率有有关关，还与与像像素素点的色彩有关。点的色彩有关。o帧缓存大小的存大小的计算：算：x方向的像素点数方向的像素点数y方向的像素点数方向的像素点数log2n/8（BYTE）其中：其中：n为颜色数或灰

27、度等色数或灰度等级数数相关概念相关概念分辨率分辨率67p屏幕分辨率决定了所能显示的最高分辨率。屏幕分辨率决定了所能显示的最高分辨率。p显示分辨率和存储分辨率对所能显示的图形分辨率显示分辨率和存储分辨率对所能显示的图形分辨率有控制作用。有控制作用。p显示器中的分辨率显示器中的分辨率 带宽带宽=A*水平像素点数水平像素点数*垂直像素点数垂直像素点数*刷新频率刷新频率 A常取常取1.344相关概念相关概念分辨率分辨率68屏幕上一个象素点就屏幕上一个象素点就对应帧缓存中的一存中的一组信息。信息。o组合像素法（合像素法（Packed Pixel Method）o颜色位面法（色位面法（Color Plan

28、e Method）相关概念相关概念像像素与帧缓存素与帧缓存69o在在组合合像像素素法法中中，一一个个图形形象象素素点点的的全全部部信信息息被被编码成成一一个个数数据据字字节，按按照照一一定定方方式式存存储到到帧缓存存中中，编码字字节的的长度度与与点点的的属属性性（如如颜色色、灰灰度等）有关。度等）有关。相关概念相关概念像素与帧缓存像素与帧缓存图图2.29 组合象素法组合象素法70o在在颜色色位位面面法法中中，帧缓存存被被分分成成若若干干独独立立的的存存储区区域域，每每一一个个区区域域称称为一一个个位位面面（Bit Bit PlanePlane），每每个个位位面面控控制制一一种种颜色色或或者者灰

29、灰度度，每每一一个个图形形象象素素点点在在每每个个位位面面中中占占一一位位，通通过几几个个位位面面中中的的同同一一位位组合合成成一个象素。一个象素。相关概念相关概念像素与帧缓存像素与帧缓存图图2.30 颜色位面法颜色位面法图图2.31 具有具有24位面彩色帧缓存的显示器位面彩色帧缓存的显示器72o颜色色查找找表表也也称称调色色板板，是是由由高高速速的的随随机机存存储器器组成成，用用来来储存存表表达达象象素素色色彩彩的的代代码。此此时帧缓冲冲存存储器器中中每每一一象象素素对应单元元的的代代码不不再再代代表表该象象素素的的色色彩彩值，而而是是作作为查色色表表的的地地址址索引。索引。相关概念相关概念

30、颜色查找表颜色查找表图图2.32 具有具有24位面彩色帧缓存和位面彩色帧缓存和W=10位颜色查找表的显示器位颜色查找表的显示器74o显示示长宽比比，即即水水平平点点数数与与垂垂直直点点数数之之比比。要要求求在在屏屏幕幕两两个个方方向向上上相相同同像像素素点点数数产生生同同样长度的度的线段，以使段，以使图形不至形不至发生畸生畸变。相关概念相关概念显示长宽比显示长宽比75相关概念相关概念屏幕坐标系屏幕坐标系图图2.33 不同显示器的坐标不同显示器的坐标2.5 图形硬拷贝设备图形硬拷贝设备o打印机打印机o绘图仪76打印机打印机o打印机是画点打印机是画点设备。o击式式打打印印机机主主要要指指针式式打打

31、印印机机，它它隔隔着着色色带将将某某种点种点阵图案案压在在纸上。上。o非非撞撞击式式打打印印机机包包括括激激光光打打印印机机、喷墨墨打打印印机机、热转印印打打印印机机、染染料料热升升华打打印印机机和和静静电打打印印机机等。等。77绘图仪绘图仪o笔式笔式绘图仪（Pen Plotter）是画）是画线设备。o笔笔式式绘图仪可可分分为平平板板式式绘图仪（Flatbed Plotter）和）和滚筒式筒式绘图仪（Drum Plotter）782.6 OpenGL图形软件包图形软件包oOpenGL的主要功能的主要功能oOpenGL的的绘制流程制流程oOpenGL的基本的基本语法法oOpenGL的程序的程序实

32、例例79OpenGL图形软件包图形软件包pOpenGL是是SGI（Silicon Graphics Inc.）公司公司对IRIS GL进行改行改进，扩展可移植性，形成的一展可移植性，形成的一个跨平台开放式个跨平台开放式图形形编程接口程接口。p目前，目前，OpenGL标准由准由1992年成立的独立年成立的独立财团OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式以投票方式产生，并制成生，并制成规范文档公布。范文档公布。80OpenGL的主要功能的主要功能o模型模型绘制制o模型模型观察察o颜色模式色模式o光照光照应用用o图像效果增像效果增强o位位图和和图像像处理理

33、81OpenGL的主要功能的主要功能o纹理映射理映射o实时动画画o交互技交互技术82OpenGL的绘制流程的绘制流程工作方式工作方式83图图2.34 OpenGL图形处理系图形处理系统在计算机系统中的层次结构统在计算机系统中的层次结构o一个完整的窗口系一个完整的窗口系统的的OpenGL图形形处理系理系统的的结构构为：最底：最底层为图形硬形硬件，第二件，第二层为操作系操作系统，第三第三层为窗口系窗口系统，第四，第四层为OpenGL，最上面的，最上面的层为应用用软件。件。OpenGL的绘制流程的绘制流程流水线流水线84图图2.35 一条简化的一条简化的OpenGL绘制流水线绘制流水线oOpenGL

34、命令将被放在一个命令命令将被放在一个命令缓冲区中，冲区中，这样命令命令缓冲区中包含了大量的命令、冲区中包含了大量的命令、顶点数据和点数据和纹理数据。当理数据。当缓冲区被清空冲区被清空时，缓冲区中的命冲区中的命令和数据都将令和数据都将传递给流水流水线的下一个的下一个阶段。段。OpenGL的基本语法的基本语法相关库相关库85oOpenGL核心核心库：gloOpenGL实用程序用程序库：gluoOpenGL编程程辅助助库：auxoOpenGL实用程序工具包（用程序工具包（OpenGL utility toolkit，GLUT）：）：glutoWindows专用用库：wglOpenGL的基本语法的基本

35、语法命名规则命名规则86oOpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以函数都遵循一个命名约定，即采用以下格式：下格式：例如函数例如函数glColor3f()，gl表示这个函数表示这个函数来自库来自库gl.h，color表示该函数用于颜色设定，表示该函数用于颜色设定，3f表示这个函数采用了三个浮点数参数。表示这个函数采用了三个浮点数参数。OpenGL的基本语法的基本语法数据类型数据类型87OpenGL数据类型数据类型内部表示法内部表示法定义为定义为C类型类型C字面值后缀字面值后缀GLbyte8位整数位整数signed charBGLshort16位整数位整数shortSGLint，GLsizei

36、32位整数位整数longLGLfloat，GLclampf32位浮点数位浮点数floatFGLdouble，GLclampd64位浮点数位浮点数doubleDGLubyte，GLboolean8位无符号整数位无符号整数unsigned charUbGLshort16位无符号整数位无符号整数unsigned shortUsGLuint，GLenum，GLbitfield32位无符号整数位无符号整数unsigned longUi表表2.1 OpenGL的数据结构的数据结构OpenGL程序实例程序实例头文件包含头文件包含88o利用利用OpenGL实现图形形绘制，首先要引入制，首先要引入OpenGL核

37、心核心库以及其他需要使用的以及其他需要使用的库的的头文文件。件。oGLUT保保证了了gl.h和和glu.h被正确包含。被正确包含。#include#include OpenGL程序实例程序实例窗口管理窗口管理89o初始化（初始化（glutInit）o创建窗口（建窗口（glutCreateWindow）o设定窗口的定窗口的显示模式（示模式（glutInitDisplayMode）o指定窗口的位置和大小（指定窗口的位置和大小（glutInitWindowPosition和和glutInitWindowSize）o指定窗口的指定窗口的显示内容函数（示内容函数（glutDisplayFunc）o运行框

38、架（运行框架（glutMainLoop）OpenGL程序实例程序实例绘制图形绘制图形90o指定窗口背景色（指定窗口背景色（glClearColor）o颜色管理，使用色管理，使用RGB颜色模型。一种色模型。一种颜色用色用红、绿、蓝三种三种颜色成分混合而成，每种色成分混合而成，每种颜色成分色成分使用使用0.0到到1.0之之间的任意有效浮点数来表示的任意有效浮点数来表示颜色色值。OpenGL程序实例程序实例绘制图形绘制图形91混合色混合色红色成分（红色成分（R）绿色成分（绿色成分（G）蓝色成分（蓝色成分（B）黑黑0.00.00.0红红1.00.00.0绿绿0.01.00.0黄黄1.01.00.0蓝蓝

39、0.00.01.0紫紫1.00.01.0青青0.01.01.0深灰深灰0.250.250.25浅灰浅灰0.750.750.75棕棕0.600.400.12南瓜橙南瓜橙0.980.6250.12粉红粉红0.980.040.70紫红紫红0.600.400.70白白1.01.01.0表表2.2 OpenGL的一些常用混合色的一些常用混合色OpenGL程序实例程序实例绘制图形绘制图形92o刷新窗口的刷新窗口的缓冲区（冲区（glClear）o设定投影参数定投影参数 glMatrixMode(GL_PROJECTION);gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);o绘制制图形形 glRectf(50.0f,100.0f,150.0f,50.0f);