利用OpenGL实现三维绘图 
 

在三维绘图蓬勃发展的过程中，计算机公司推出了大量的三维绘图软件包。其中
SGI公司推出的OpenGL，作为一个性能优越的图形应用程序设计界面（API）异军
突起，取得了很大的成就。它以高性能的交互式三维图形建模能力和易于编程开
发，得到了Microsoft、 IBM、 DEC、 Sun、 HP等大公司的认同。因此，OpenGL
已经成为一种三维图形开发标准，是从事三维图形开发工作的必要工具。 

一．初始化OpenGL绘图环境 
1． 定义颜色格式和缓冲模式 
OpenGL提供两种颜色模式：RGB（RGBA）模式和颜色索引模式。在RGBA模式下所有
颜色的定义用RGB三个值来表示，有时也加上Alpha值（表示透明度）。RGB三个分
量值的范围都在0和1 之间，它们在最终颜色中所占的比例与它们的值成正比。如
：（1，1，0）表示黄色，（0，0，1）表示蓝色。颜色索引模式下每个象素的颜
色是用颜色索引表中的某个颜色索引值表示（类似于从调色板中选取颜色）。由
于三维图形处理中要求颜色灵活，而且在阴影，光照，雾化，融合等效果处理中
RGBA 的效果要比颜色索引模式好，所以，在编程时大多采用RGBA模式。 
OpenGL提供了双缓存来绘制图像。即在显示前台缓存中的图像同时，后台缓存绘
制第二幅图像。当后台绘制完成后，后台缓存中的图像就显示出来，此时原来的
前台缓存开始绘制第三幅图像，如此循环往复，以增加图像的输出速度。 

设置窗口显示模式函数： 
void auxInitDisplayMode( 
AUX_DOUBLE//双缓存方式 
|AUX_RGBA);//RGBA颜色模式 
2．设置光源 
OpenGL的光源大体分为三种：环境光（Ambient light），即来自于周围环境没有
固定方向的光。漫射光(Diffuse light)来自同一个方向，照射到物体表面时在物
体的各个方向上均匀发散。镜面光(Specular light)则是来自于同一方向，也沿
同一个方向反射。全局环境光是一种特殊的环境光，它不来自特于某种定光源，
通常做为场景的自然光源。 

指定光源函数： 
Void glLightfv(Glenum light, //光源号 
Glenum pname, //指明光源种类 
//GL_DIFFUSE 光源为漫射光光源 
//GL_AMBIENT 光源为环境光光源 
//GL_SPECULAR 光源为镜面光光源 
const Glfloat* params);//指向颜色向量的指针 
设置全局环境光函数： 
void glLightModelfv( GL_LIGHT_MODEL_ 
AMBIENT, const Glfloat* param ); 
//param 指向颜色向量的指针 
起用光源函数: 
void glEnable(GL_LIGHTING); 
void glEnable(GL_enum cap)；// cap :指明光源号 
3. 设置材质 
在OpenGL中，用材料对光的三原色(红绿蓝)的反射率大小来定义材料的颜色。与
光源相对应，材料的颜色，也分为环境色，漫反射色和镜面反射色，由此决定该
材料对应不同的光呈现出不同的反射率。由于人所看到物体的颜色是光源发出的
光经物体反射后进入眼睛的颜色。所以，物体的颜色是光源的环境光，漫反射光
和镜面反射光与材料的环境色，漫反射色和镜面反射色的综合。例如：OpenGL 的
光源色是（LR，LG，LB），材质色为（MR，MG，MB），那么，在忽略其他反射效
果的情况下，最终进入眼睛的颜色是（LR*MR，LG*MG，LB*MB）。 
材质定义函数： 
void glMaterialfv( GLenum face, //指明在设置材质 
的哪个表面的颜色。可以是GL_FRONT, GL_BACK,或GL_FRONT_AND_BACK 
GLenum pname,//与光源的pname参数相似 
const float* params);//指向材质的颜色向量 
4．定义投影方式 
也即选择观察物体的角度和范围。由于我们是三维绘图，所以采用不同的视点和
观察范围，就会产生不同的观察效果。由于计算机只能显示二维图形，所以在表
示真实世界中的三维图形时，需将三维视景转换成二维视景。这是产生三维立体
效果的关键。OpenGL提供了两种将3D图形转换成2D图形的方式。正投影（
Orthographic Projection）和透视投影(Perspective Projection)。其中，正投
影指投影后物体的大小与视点的远近无关，通常用于CAD设计；而透视投影则符合
人的心理习惯，离视点近的物体大，离视点远的物体小。此外，在OpenGL中还要
定义投影范围，只有在该范围中的物体才会被投射到计算机屏幕上，投影范围外
的物体将被裁减掉。 

定义投影范围（不同的投影方式对应不同函数）： 
void glOrtho( GLdouble left, GLdouble right, 
GLdouble bottom, GLdouble top, 
GLdouble near,GLdouble far); 
//(left,bottom,near)和(right,top,far)分别给出正射投 
//影投影范围的左下角和右上角的坐标。 

二．定义与Windows接口的系统函数 
1．定义绘图窗口的位置： 
void auxInitPosition(GLint x,GLint y,GLsizei width, GLsizei heigh)；// (x,y)给出窗口左上角坐标 
// width和 heigh给出窗口的宽高 
2．定义绘图窗口的标题： 
void auxInitWindow(GLbyte* 窗口标题字串); 
3．定义绘图窗口改变时的窗口刷新函数： 
void auxReshapeFunc(回调函数名称)； 
//当窗口改变形状时调指定的回调函数 
4．定义空闲状态的空闲状态函数以实现动画： 
void auxIdleFunc(回调函数名称)； 
//当系统空闲时调用指定的回调函数 
5．定义场景绘制函数（当窗口更新或场景改变时调用）： 
void auxMainLoop(回调函数名称)； 
//当窗口需要更新或场景变化时调用 

三．VC下实现 
在VC编辑器下键入下述代码后，保存为后缀是cpp的C++文件。开始编译，在The 
build command requires an active project workspace。 Would you like to 
create a default project workspace？ 的提示后，选择“是（Y）”。进入
Project菜单，选择Setting项，弹出Project Setting 对话框，选择Link项，在
Libaray栏目中加入OpenGL提供的函数库：“opengl32.lib glu32.lib glaux.lib
”。（注：在执行时，Windows 的system目录下要包含opengl32.dll和glu32.dll
两个动态连接库）。 


附源程序代码: 
#include "windows.h" #include "gl/gl.h" #include "gl/glaux.h" #include "gl/glu.h" #include "math.h" void myinit() 
{ 
glClearColor(1,1,0,0); 
GLfloat ambient[]={.5,.5,.5,0}; 
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, 
ambient); 
GLfloat mat_ambient[]={.8,.8,.8,1.0}; 
GLfloat mat_diffuse[]={.8,.0,.8,1.0}; 
GLfloat mat_specular[]={1.0,.0,1.0,1.0}; 
GLfloat mat_shininess[]={50.0}; 
GLfloat light_diffuse[]={0,0,.5,1}; 
GLfloat light_position[]={0,0,1.0,0}; 
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_AMBIENT,mat_ambient); 
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_DIFFUSE,mat_diffuse); 
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SPECULAR,mat_specular); 
glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SHININESS,mat_shininess); 
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light_diffuse); 
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION, light_position); 
glEnable(GL_LIGHTING); 
glEnable(GL_LIGHT0); 
glDepthFunc(GL_LESS); 
glEnable(GL_DEPTH_TEST); 
} 
void CALLBACK display() 
{ 
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT); 
auxSolidSphere(1.0);//绘制半径为1.0的实体球 
glFlush(); //强制输出图像 
auxSwapBuffers(); //交换绘图缓存 
_sleep(100);} 
void CALLBACK Idledisplay() 
{ 
//x,y满足x2+y2=0.01。这样可以使物体沿该圆轨 //迹运动。 
static float x=-.1,y=0.0; 
static BOOL mark=TRUE; 
static float step=.01; 
x+=step; 
if(x<=.1&&x>=-.1) 
{ 
if(step>0) 
y=sqrt(.01-x*x); 
else 
y=-sqrt(.01-x*x); 
glTranslatef(x,y,0); 
} 
else 
{ 
step=0-step; 
} 
display(); 
} 
void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h) 
{ 
glViewport(0,0,w,h); 
glMatrixMode(GL_PROJECTION); 
glLoadIdentity(); 
if(w<=h) 
glOrtho(-3.5,3.5,-3.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 3.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h,-10,10); 
else 
glOrtho(-3.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h,3.5* (GLfloat)w/(GLfloat)h,-3.5,3.5,-10,10); 
glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 
glLoadIdentity(); 
} 
void main() 
{ 
auxInitDisplayMode(AUX_DOUBLE|AUX_RGBA); 
auxInitPosition(0,0,400,400); 
auxInitWindow(" circle "); 
myinit(); 
auxReshapeFunc(myReshape); 
auxIdleFunc(Idledisplay); 
auxMainLoop(display); 
}