OpenGL图形编程入门.doc
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2024-02-22
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一、OpenGL 与 3D 图形世界
1.1、OpenGL 使人们进入三维图形世界
我们生活在一个充满三维物体的三维世界中，为了使计算机能精确地再现这些物体，我们必须能在三
维空间描绘这些物体。我们又生活在一个充满信息的世界中，能否尽快地理解并运用这些信息将直接影响
事业的成败，所以我们需要用一种最直接的形式来表示这些信息。
最近几年计算机图形学的发展使得三维表现技术得以形成，这些三维表现技术使我们能够再现三维世
界中的物体，能够用三维形体来表示复杂的信息，这种技术就是可视化（Visualization） 技术。可视化
技术使人能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，和计算机直接交流。这种技术已经把人
和机器的力量以一种直觉而自然的方式加以统 一，这种革命性的变化无疑将极大地提高人们的工作效率。
可视化技术赋予人们一种仿真的、三维的并且具有实时交互的能力，这样人们可以在三维图形世界中用以
前不可想象的手段来获取信息或发挥自己创造性的思维。机械工程师可以从二维平面图中得以解放直接进
入三维世界，从而很快得到自己设计的三维机械零件模型。 医生可以从病人的三维扫描图象分析病人的病
灶。军事指挥员可以面对用三维图形技术生成的战场地形，指挥具有真实感的三维飞机、军舰、坦克向目
标开进并分析 战斗方案的效果。
更令人惊奇的是目前正在发展的虚拟现实技术，它能使人们进入一个三维的、多媒体的虚拟世界，人
们可以游历远古时代的城堡,也 可以遨游浩翰的太空。所有这些都依赖于计算机图形学、计算机可视化技
术的发展。人们对计算机可视化技术的研究已经历了一个很长的历程，而且形成了许多可视 化工具，其中
SGI 公司推出的 GL 三维图形库表现突出，易于使用而且功能强大。利用 GL 开发出来的三维应用软件颇
受许多专业技术人员的喜爱，这些三维应用 软件已涉及建筑、产品设计、医学、地球科学、流体力学等领
域。随着计算机技术的继续发展，GL 已经进一步发展成为 OpenGL，OpenGL 已被认为是高 性能图形和
交互式视景处理的标准，目前包括 ATT 公司 UNIX 软件实验室、IBM 公司、DEC 公司、SUN 公司、HP
公司、Microsoft 公司和 SGI 公司在内的几家在计算机市场占领导地位的大公司都采用了 OpenGL 图形
标准。
值得一提的是，由于 Microsoft 公司在 Windows NT 中提供 OpenGL 图形标准，OpenGL 将在微机
中广泛应用，尤其是 OpenGL 三维图形加速卡和微机图形工作站的推出，人们可以在微机上实现三维 图
形应用，如 CAD 设计、仿真模拟、三维游戏等，从而更有机会、更方便地使用 OpenGL 及其应用软件来
建立自己的三维图形世界。
1.2、OpenGL 提供直观的三维图形开发环境
OpenGL 实际上是一种图形与硬件的接口。它包括了 120 个图形函数，开发者可以用这些函数来建
立三维模型和进行三维实时交互。与其他图形程序设计接 口不同，OpenGL 提供了十分清晰明了的图形函
数，因此初学的程序设计员也能利用 OpenGL 的图形处理能力和 1670 万种色彩的调色板很快地设计出三
维图形以及三维交互软件。
OpenGL 强有力的图形函数不要求开发者把三维物体模型的数据写成固定的数据格式，这样开发者不
但可以直接使用自己的数据，而且可以利用其他不同格式的数据源。这种灵活性极大地节省了开发者的时
间，提高了软件开发效益。
长期以来，从事三维图形开发的技术人员都不得不在自己的程序中编写矩阵变换、外部设备访问等函
数，这样为调制这些与自己的软件开发目标关系并不十分密切的函数费脑筋，而 OpenGL 正是提供一种直
观的编程环境，它提供的一系列函数大大地简化了三维图形程序。例如：
� OpenGL 提供一系列的三维图形单元供开发者调用。
� OpenGL 提供一系列的图形变换函数。
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