opengl讲义
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2016-06-21
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第一章 OpenGL 的基本框架
1.1 OpenGL 简介
在计算机发展初期，人们就开始从事计算机图形的开发，但直到 20 世纪 80 年代末 90
年 代 初 ， 三 维 图 形 才 开 始 迅 速 发 展 。 于 是 各 种 三 维 图 形 工 具 软 件 包 相 继 推 出 ， 如
GL，RenderMan 等，但没有一种软件包能够在三维图形建模能力和编程方便程度上与
OpenGL 相比拟。
OpenGL（Open Graphics Library，开放图形库），是一个三维的计算机图形和模型库 ，
它 源 于 SGI 公 司 为 其 图 形 工 作 站 开 发 的 IRIS GL ， 在 跨 平 台 移 植 过 程 中 发 展 成 为
OpenGL。SGI 公司在 1992 年 6 月发布 1.0 版，后成为工业标准。目前，OpenGL 标准由
1992 年成立的独立财团 OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式产生，并制
成规范文档公布，各软硬件厂商据此开发自己系统上的实现。目前最新版规范是 1999 年 5
月通过的 1.2.1。
OpenGL 作为一个性能优越的图形应用程序设计界面（API），它独立于硬件和窗口系
统，在运行各种操作系统的各种计算机上都可用，并能在网络环境下以客户/服务器模式工
作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
OpenGL 在军事、广播电视、CAD/CAM/CAE、娱乐、艺术造型、医疗影像、虚拟世
界等领域都有着广泛的应用。它具有以下功能。
1. 模型绘制
OpenGL 能够绘制点、线和多边形。应用这些基本的形体，可以构造出几乎所有的三
维模型。OpenGL 通常用模型的多边形的顶点来描述三维模型。
2. 模型观察
在建立了三维景物模型后，就需要用 OpenGL 描述如何观察所建立的三维模型。观察
三维模型是通过一系列的坐标变换进行的。模型的坐标变换在使观察者能够在视点位置观
察与视点相适应的三维模型景观。在整个三维模型的观察过程中，投影变换的类型决定观
察三维模型的观察方式，不同的投影变换得到的三维模型的景象也是不同的。最后的视窗
变换则对模型的景象进行裁剪缩放，即决定整个三维模型在屏幕上的图象。
3. 颜色模式的指定
OpenGL 应用了一些专门的函数来指定三维模型的颜色。程序开发者可以选择二个颜
色模式，即 RGBA 模式和颜色表模式。在 RGBA 模式中，颜色直接由 RGB 值来指定；在
颜色表模式中，颜色值则由颜色表中的一个颜色索引值来指定。开发者还可以选择平面着
色和光滑着色二种着色方式对整个三维景观进行着色。
4. 光照应用
用 OpenGL 绘制的三维模型必须加上光照才能更加与客观物体相似。OpenGL 提供了
管理四种光(辐射光、环境光、镜面光和漫射光)的方法，另外还可以指定模型表面的反射
特性。
5. 图象效果增强
OpenGL 提供了一系列的增强三维景观的图象效果的函数，这些函数通过反走样、混
合和雾化来增强图象的效果。反走样用于改善图象中线段图形的锯齿而更平滑，混合用于
处理模型的半透明效果，雾使得影像从视点到远处逐渐褪色，更接近于真实。
6. 位图和图象处理
OpenGL 还提供了专门对位图和图象进行操作的函数。
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