科学计算可视化、计算机动画、虚拟现实是计算机图形学领域内三大活跃的发展方向，它们的技术核心都是三维真实感图形。而OpenGL就是这三维真实感图形的构造之一。

 

    1、Direct3D & OpenGL

        Direct3D是Microsoft的DirectX其中的一个COM组件，目前最新版本是Direct9.0c；OpenGL最初由SGI 开发，目前由OpenGL体系结构审核委员会（ARB）所维护。OpenGL ARB是个行业协会，负责OpenGL以及相关技术的发展和演变。OpenGL ARB由下面这些计算机图形行业的领先企业所组成：3Dlabs、Apple、ATI、Dell、IBM、Intel、NVIDIA、SGI和Sun Microsystems。最新的规范是2.0。有两套实现，一套是SGI的OpenGL实现，一套是Microsoft的OpenGL实现。目前Microsoft的OpenGL只支持1.1规范。 

        Direct3D： 1、适合做游戏开发。DirectX是非常成熟的游戏开发的组件，辅助的功能库、数学库都很强大和成熟，如D3DX.lib中包含的大量辅助函数，而OpenGL没有这些相关的东西，它只专注于3d的渲染，辅助的东西不得不由第三方提供，或者自己开发...而且DirectX更新比较快。2、Direct3D是面向对象的COM实现。OpenGL只是一套面向结构的图形API。3、OpenGL不支持一些低端显卡。 

        OpenGL：1、跨平台性。可应用在Windows、OS/2、Unix、Max等系统上。2、在光源和纹理的处理上性能比较优秀。

 

    2、OpenGL的发展

        OpenGL(Open Graphics Library)，开放图形程序接口。

        1、1992年7月，SGI公司发布OpenGL1.0。

        2、1995年，SGI发布OpenGL1.1 。

        3、2001年8月，ARB发布OpenGL1.3规范。

        4、2003年7月，ARB公布OpenGL1.5规范。

        5、2004年8月，ARB发布OpenGL2.0规范。

 

    3、OpenGL的工作结构      

Application

OpenGL Command

OpenGL DLL

Server DLL

Win32 DDI

Video Driver

     OpenGL DLL：opengl32.dll,glu.dll

     Server DLL：Winsrv.dll

    Win32 DDI：Win32设备驱动接口

 

    (1) 建模功能（点、线、复杂曲线、曲面）

    (2) 变换功能（模型变换：平移、旋转、缩放等；投影变换：透视投影、正射投影）

    (3) 颜色模式（RGBA颜色模式、索引颜色模式）

    (4) 光照材质（光照模型：辐射光、环境光、漫反射光、镜面光。材质：光的反射率）

    (5) 图像处理（图象显示、增加）

    (6) 纹理映射（包含颜色、alpha值、亮度等数据的矩形数据）

    (7) 动画制作（双缓存动画：后台缓存计算场景、生成动画，前台缓存显示后台缓存已画好的画面）

    (8) 交互技术（选择、拾取、反馈三种机制）

 

    1、（1）OpenGL核心函数（115个函数，函数名前缀为gl）   opengl32.dll

     （2）OpenGL实用库函数(43个函数，函数名前缀为 glu)   glu.dll

     （3）OpenGL辅助库函数（31个函数，函数名前缀为 aux） glaux.dll

     （4）Windows专用函数

     （5）Win32 API函数

     （6）OpenGL状态变量  

     2、学习界面库：Glut32.dll

 

1、三维图形的输出过程

计算机屏幕上只能表现二维图象，在三维图形到二维平面之间，需要什么样的变换，才能真实反映 
世界。我们用照相机来模拟这一个过程。首先，在相机的前面是真实的三维世界，而在相机的取景器上出现的是二维平面。

投影变换---使用变焦镜头，可以在不改变相机与被摄物体之间的空间距离的情况下，改变被摄物体在取景器中投影的大小。

模型变换---改变被摄物体在取景器中的位置。

视点变换---人通过改变相机的方向和位置，可以改变出现在取景器中的景物；改变相机与被摄物体之间的空间距离，使被摄物体在取景器中的大小变化。

视口变换---冲洗相片底片时，还可以调整成像的位置，仅仅使照片中的影像的一部分显现出来。

 

    2、坐标系和坐标变换

    三维世界使用世界坐标系，屏幕使用屏幕坐标系。

几何变换矩阵

投影变换矩阵

视图处理矩阵

视口处理矩阵

    3、投影变换

       （1）   平行投影

        Void glOrtho(Left, Right, Bottom, Top, Near, Far);

 

       （2）   透视投影

        Void glFrustum(Left, Right, Bottom, Top, Near, Far); 

   

    4、模型变换

       （1）平移

        //将原点向Z负方向移动4.5，所有的Z坐标被加了4.5 

        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

        glLoadIdentity();

        glTranslatef(0.0f,0.0f, -4.5f);

            //  绘制图形；

        glFinish(); 

 

       （2）旋转

        glRotatef(60.0f,0.0f, 1.0f,0.0f);

 

       （3）缩放
        glScalef(1.5f,1.0f,1.0f)

 

    5、视口变换

        glViewPoint(x, y, width, height)

 

    1、绘制

        （1）、画点

         glBegin( GL_POINTS);

         glVertex2f( 0.0f, 0.0f);

         glEnd();

         glFinish();

 

        （2）、画线

            glBegin( GL_LINES);

            glVertex2f( 0.5f, 0.0f);

            glVertex2f( -0.5f, 0.0f);

            glEnd();

            glFinish();

 

    2、消隐：清除一个物体被其他物体挡住的部分的操作称做消隐。

    3、显示列表

  显示列表由一组预先定义并储存起来可以在以后执行的OpenGL函数组成。

        3.1   为什么要有显示列表

    提高应用程序的运行性能。

        3.2  如何使用显示列表

     glNewList(1, GL_COMPILE)

         glBegin();

      …

     glEnd();

     glEndList();

      …

     glCallList(1);

 

    1、光源材质
    光从物体表面反射形成反射光；光穿透物体，形成透射光；光被物体吸收，转换称为物体的内能。OPENGL的光照模型分为4个独立组成部分：辐射光、环境光、漫反射光、镜面反射光。材质是物体对光的反射率。

 

    示例代码：

        GLfloat mat_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0};

        GLfloat light_postion[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};

        glMaterialfv( GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);

        glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_postion);

        glEnable(GL_LIGHT0);

 

   

    2、纹理映射

    纹理是包含颜色、alpha值、亮度等数据的矩形数据。将纹理数据贴在多边形上，多边型在变换时，仍保证纹理的图案与多边形保持一致性。例如：采用透视投影观察墙面的时候，远端的砖会变小，而近处的砖会变大。

    glTextImage2D(GL_TEXTURE_2D, level, components, width, height, border, format, type, pixels);

 

......

 

    应用程序绘制动画时，可以先将图象绘制到后台缓冲区中，绘制结束后可以通过交换缓冲区，将后台缓冲区已经绘制好的图象直接送到前台缓冲区中，由系统显示功能完成屏幕的显示，此时应用程序已经开始在后台缓冲区中绘制下一幅图象了。

    auxSwapBuffers();