OpenGL下的图形都是由图元构成的，图元告诉了所有顶点以何种方式去绘制渲染。主要有以下7种图元：
| 图元 | 描述 |
|---|---|
| GL_POINTS | 每个顶点在屏幕上都是一个单独的点 |
| GL_LINES | 每一对顶点定义了一个线段 |
| GL_LINE_STRIP | 一个从第一个顶点依次经过每个后续顶点而绘制的线条 |
| GL_LINE_LOOP | 和GL_LINE_STRIP相同，但最后一个顶点和第一个顶点也连接了起来 |
| GL_TRIANGLES | 每3个顶点定义了一个新的三角形 |
| GL_TRIANGLE_STRIP | 共用一个条带（strip）上的顶点的一组三角形 |
| GL_TRIANGLE_FAN | 以一个圆点为中心呈扇形排列，共用相邻顶点的一组三角形 |
基本图元.png
现在，让我们以一个综合的示例程序来展示每个图元的渲染图，并按空格键，程序将依次从GL_POINTS到GL_TRIANGLE_FAN进行演示。我们还可以使用方向键来沿x轴和y轴旋转这些渲染图。代码和注释如下：
//GLTool.h头⽂件包含了⼤部分GLTool中类似C语⾔的独⽴函数
#include "GLTools.h"
//矩阵的⼯具类.可以利于GLMatrixStack 加载单元矩阵/矩阵相乘/压栈/出栈/缩放/平移/旋转
#include "GLMatrixStack.h"
//矩阵⼯具类,表示位置.通过设置vOrigin, vForward ,vUp
#include "GLFrame.h"
//矩阵⼯具类,⽤来快速设置正/透视投影矩阵.完成坐标从3D->2D映射过程.
#include "GLFrustum.h"
//三⻆形批次类,帮助类,利⽤它可以传输顶点/光照/纹理/颜⾊数据到存储着⾊器中.
#include "GLBatch.h"
//变换管道类,⽤来快速在代码中传输视图矩阵/投影矩阵/视图投影变换矩阵等.
#include "GLGeometryTransform.h"
//数学库
#include <math.h>
//在Mac 系统下，`#include<glut/glut.h>` 在Windows 和 Linux上，我们使⽤freeglut的静态库版本并且需要添加⼀个宏
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif
//存储着⾊器管理⼯具类.
GLShaderManager shaderManager;
//模型视图矩阵
GLMatrixStack modelViewMatrix;
//投影矩阵
GLMatrixStack projectionMatrix;
//设置观察者视图坐标
GLFrame cameraFrame;
//设置图形环绕时,视图坐标
GLFrame objectFrame;
//设置图元绘制时的投影⽅式.
GLFrustum viewFrustum;
//容器类（7种不同的图元对应7种容器对象）
GLBatch pointBatch;
GLBatch lineBatch;
GLBatch lineStripBatch;
GLBatch lineLoopBatch;
GLBatch triangleBatch;
GLBatch triangleStripBatch;
GLBatch triangleFanBatch;
//变换管道,存储投影/视图/投影视图变换矩阵
GLGeometryTransform transformPipeline;
//定义2种颜⾊,绿⾊/⿊⾊
GLfloat vGreen[] = {0.0f,1.0f,0.0f,1.0f};
GLfloat vBlack[] = {0.0f,0.0f,0.0f,1.0f};
//记录⽤户按空格的次数,⽤来显示渲染的不同图形.
int nStep = 0;
void DrawWireFramedBatch(GLBatch* pBatch)
{
/*------------画绿色部分----------------*/
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
参数1：平面着色器
参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
--transformPipeline 变换管线（指定了2个矩阵堆栈）
参数3：颜色值
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vGreen);
pBatch->Draw();
/*-----------边框部分-------------------*/
/*
glEnable(GLenum mode); 用于启用各种功能。功能由参数决定
参数列表：http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/23747081
注意：glEnable() 不能写在glBegin() 和 glEnd()中间
GL_POLYGON_OFFSET_LINE 根据函数glPolygonOffset的设置，启用线的深度偏移
GL_LINE_SMOOTH 执行后，过虑线点的锯齿
GL_BLEND 启用颜色混合。例如实现半透明效果
GL_DEPTH_TEST 启用深度测试 根据坐标的远近自动隐藏被遮住的图形（材料
glDisable(GLenum mode); 用于关闭指定的功能 功能由参数决定
*/
//偏移深度，在同一位置要绘制填充和边线，会产生z冲突，所以要偏移
glPolygonOffset(-1.0f, -1.0f);
glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
//画反锯齿，让黑边好看些
glEnable(GL_LINE_SMOOTH);
glEnable(GL_BLEND);
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
//绘制线框几何黑色版 三种模式，实心，边框，点，可以作用在正面，背面，或者两面
//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为线框模式，实现线框渲染
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
//设置线条宽度
glLineWidth(2.5f);
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
参数1：平面着色器
参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
--transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix() 获取的
GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值
参数3：颜色值（黑色）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(), vBlack);
pBatch->Draw();
// 复原原本的设置
//通过调用glPolygonMode将多边形正面或者背面设为全部填充模式
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE);
glLineWidth(1.0f);
glDisable(GL_BLEND);
glDisable(GL_LINE_SMOOTH);
}
//ChangeSize 函数:⾃定义函数.通过glutReshaperFunc(函数名)注册为重塑函数.当屏幕⼤⼩发⽣变化/或者第⼀次创建窗⼝时,会调⽤该函数调整窗⼝⼤⼩/视⼝⼤⼩.
void ChangeSize(int w ,int h)
{
glViewport(0, 0, w, h);
//创建投影矩阵，并将它载⼊投影矩阵堆栈中
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(w)/float(h), 1.0f, 500.0f);
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());
//调⽤顶部载⼊单元矩阵
modelViewMatrix.LoadIdentity();
}
//RenderScene 函数:⾃定义函数.通过glutDisplayFunc(函数名)注册为显示渲染函数.当屏幕发⽣变化/或者开发者主动渲染会调⽤此函数,⽤来实现数据->渲染过程
void RenderScene(void)
{
//清理缓存区(颜⾊,深度,模板缓存区等)
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//将mCamera 观察者坐标系压栈
modelViewMatrix.PushMatrix();
M3DMatrix44f mCamera;
cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamera);
//矩阵乘以矩阵堆栈的顶部矩阵，相乘的结果随后简存储在堆栈的顶部
modelViewMatrix.MultMatrix(mCamera);
//将mObjectFrame 图形环绕坐标系压栈
M3DMatrix44f mObjectFrame;
objectFrame.GetMatrix(mObjectFrame);
modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectFrame);
/* GLShaderManager 中的Uniform 值——平面着色器
参数1：平面着色器
参数2：运行为几何图形变换指定一个 4 * 4变换矩阵
--transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix() 获取的
GetMatrix函数就可以获得矩阵堆栈顶部的值
参数3：颜色值（黑色）
*/
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),vBlack);
//修改图形属性
switch(nStep) {
case 0:
//设置点的大小
glPointSize(4.0f);
pointBatch.Draw();
glPointSize(1.0f);
break;
case 1:
//设置线的宽度
glLineWidth(2.0f);
lineBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 2:
glLineWidth(2.0f);
lineStripBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 3:
glLineWidth(2.0f);
lineLoopBatch.Draw();
glLineWidth(1.0f);
break;
case 4:
DrawWireFramedBatch(&triangleBatch);
break;
case 5:
DrawWireFramedBatch(&triangleStripBatch);
break;
case 6:
DrawWireFramedBatch(&triangleFanBatch);
break;
}
//绘制完毕则还原矩阵
modelViewMatrix.PopMatrix();
//交换缓存区
glutSwapBuffers();
}
//SetupRC 函数: ⾃定义函数,设置你需要渲染的图形的相关顶点数据/颜⾊数据等数据装备⼯作
void SetupRC()
{
//背景颜⾊
glClearColor(0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f);
//存储着⾊器管理器初始化
shaderManager.InitializeStockShaders();
//开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//设置变换管道中模型视图矩阵/投影矩阵
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
//设置观察者视图坐标位置
cameraFrame.MoveForward(-15.0f);
//定义顶点数据
GLfloat vVertex[] = {
3,3,0,
0,3,0,
3,0,0
};
//使⽤三⻆形批次类,使⽤点/线/线段/线环的⽅式绘制图形
pointBatch.Begin(GL_POINTS, 3);
pointBatch.CopyVertexData3f(vVertex);
pointBatch.End();
//通过线的形式
lineBatch.Begin(GL_LINES, 3);
lineBatch.CopyVertexData3f(vVertex);
lineBatch.End();
//通过线段的形式
lineStripBatch.Begin(GL_LINE_STRIP, 3);
lineStripBatch.CopyVertexData3f(vVertex);
lineStripBatch.End();
//通过线环的形式
lineLoopBatch.Begin(GL_LINE_LOOP, 3);
lineLoopBatch.CopyVertexData3f(vVertex);
lineLoopBatch.End();
//通过三角形创建金字塔
GLfloat vPyramid[12][3] = {
-2.0f, 0.0f, -2.0f,
2.0f, 0.0f, -2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
2.0f, 0.0f, -2.0f,
2.0f, 0.0f, 2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
2.0f, 0.0f, 2.0f,
-2.0f, 0.0f, 2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f,
-2.0f, 0.0f, 2.0f,
-2.0f, 0.0f, -2.0f,
0.0f, 4.0f, 0.0f};
//GL_TRIANGLES 每3个顶点定义一个新的三角形
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 12);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vPyramid);
triangleBatch.End();
// 三角形扇形--六边形
GLfloat vPoints[100][3];
int nVerts = 0;
//半径
GLfloat r = 3.0f;
//原点(x,y,z) = (0,0,0);
vPoints[nVerts][0] = 0.0f;
vPoints[nVerts][1] = 0.0f;
vPoints[nVerts][2] = 0.0f;
//M3D_2PI 就是2Pi 的意思，就一个圆的意思。 绘制圆形
for(GLfloat angle = 0; angle < M3D_2PI; angle += M3D_2PI / 6.0f)
{
//数组下标自增（每自增1次就表示一个顶点）
nVerts++;
/*
弧长=半径*角度,这里的角度是弧度制,不是平时的角度制
既然知道了cos值,那么角度=arccos,求一个反三角函数就行了
*/
//x点坐标 cos(angle) * 半径
vPoints[nVerts][0] = float(cos(angle)) * r;
//y点坐标 sin(angle) * 半径
vPoints[nVerts][1] = float(sin(angle)) * r;
//z点的坐标
vPoints[nVerts][2] = -0.5f;
}
// 结束扇形 前面一共绘制7个顶点（包括圆心）
//添加闭合的终点
//课程添加演示：屏蔽177-180行代码，并把绘制节点改为7.则三角形扇形是无法闭合的。
nVerts++;
vPoints[nVerts][0] = r;
vPoints[nVerts][1] = 0;
vPoints[nVerts][2] = 0.0f;
// 加载！
//GL_TRIANGLE_FAN 以一个圆心为中心呈扇形排列，共用相邻顶点的一组三角形
triangleFanBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 8);
triangleFanBatch.CopyVertexData3f(vPoints);
triangleFanBatch.End();
//三角形条带，一个小环或圆柱段
//顶点下标
int iCounter = 0;
//半径
GLfloat radius = 3.0f;
//从0度~360度，以0.3弧度为步长
for(GLfloat angle = 0.0f; angle <= (2.0f*M3D_PI); angle += 0.3f)
{
//或许圆形的顶点的X,Y
GLfloat x = radius * sin(angle);
GLfloat y = radius * cos(angle);
//绘制2个三角形（他们的x,y顶点一样，只是z点不一样）
vPoints[iCounter][0] = x;
vPoints[iCounter][1] = y;
vPoints[iCounter][2] = -0.5;
iCounter++;
vPoints[iCounter][0] = x;
vPoints[iCounter][1] = y;
vPoints[iCounter][2] = 0.5;
iCounter++;
}
// 关闭循环
//结束循环，在循环位置生成2个三角形
vPoints[iCounter][0] = vPoints[0][0];
vPoints[iCounter][1] = vPoints[0][1];
vPoints[iCounter][2] = -0.5;
iCounter++;
vPoints[iCounter][0] = vPoints[1][0];
vPoints[iCounter][1] = vPoints[1][1];
vPoints[iCounter][2] = 0.5;
iCounter++;
// GL_TRIANGLE_STRIP 共用一个条带（strip）上的顶点的一组三角形
triangleStripBatch.Begin(GL_TRIANGLE_STRIP, iCounter);
triangleStripBatch.CopyVertexData3f(vPoints);
triangleStripBatch.End();
}
//KeyPressFunc函数:根据空格次数。切换不同的“窗⼝名称”
void KeyPressFunc(unsigned char key, int x, int y)
{
if(key == 32)
{
nStep++;
if(nStep > 6)
nStep = 0;
}
switch(nStep)
{
case 0:
glutSetWindowTitle("GL_POINTS");
break;
case 1:
glutSetWindowTitle("GL_LINES");
break;
case 2:
glutSetWindowTitle("GL_LINE_STRIP");
break;
case 3:
glutSetWindowTitle("GL_LINE_LOOP");
break;
case 4:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLES");
break;
case 5:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_STRIP");
break;
case 6:
glutSetWindowTitle("GL_TRIANGLE_FAN");
break;
}
glutPostRedisplay();
}
//SpecialKeys函数:特殊键位处理（上、下、左、右移动）
void SpecialKeys(int key, int x, int y)
{
if (key == GLUT_KEY_UP)
{
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
}
if (key == GLUT_KEY_DOWN)
{
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);
}
if (key == GLUT_KEY_LEFT)
{
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
if (key == GLUT_KEY_RIGHT)
{
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(5.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
}
glutPostRedisplay();
}
//main 函数: 程序⼊⼝.OpenGL 是⾯向过程编程.所以你会发现利⽤OpenGL处理图形/图像都是链式形式.以及基于OpenGL封装的图像处理框架也是链式编程
int main(int argc, char* argv[])
{
glutInit(&argc, argv);
//申请一个颜色缓存区、深度缓存区、双缓存区、模板缓存区
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
//设置窗口的尺寸
glutInitWindowSize(800, 800);
//设置窗口的名称
glutCreateWindow("jnewjxs");
//注册回调函数（改变尺寸）
glutReshapeFunc(ChangeSize);
//注册显示函数
glutDisplayFunc(RenderScene);
//点击空格时，调用的函数
glutKeyboardFunc(KeyPressFunc);
//特殊键位函数（上下左右）
glutSpecialFunc(SpecialKeys);
//判断一下是否能初始化glew库，确保项目能正常使用OpenGL 框架
GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}
//设置绘制数据
SetupRC();
//runloop运行循环
glutMainLoop();
return 0;
}
编译运行后的效果图：
效果图.png
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