OpenGL_Qt学习笔记之_02(绘制简单平面几何图形)

 

本文来讲讲怎样使用opengl来画平面几何图形，这一节本来是很简单的，因为某些问题都弄大半天了。当然，这还是按照NeHe的教程来的学习的。

这次实现的功能是在窗口中画一个三角形，一个矩形，一个圆形。

 

首先来简单的看一下opengl中的基本坐标规则，如下图所示：

　　 

假设左下角那个点是人的眼睛观察的位置，则向左为x正方向，向上为y的正方向(这点与opencv中不同)，向里为z的正方向。

 

下面来看看怎么绘制平面几何图形。在设置好需要画的几何图形的属性后，比如颜色信息，就以glBegin()开始，以glEnd()结束，glBegin()中的参数为所画几何图形的类型，比如说GL_ TRIANGLES代表三角形，GL_QUADS为矩形等等。

在glBegin()和glEnd()之间是放的点，这里是三维的点，这些点是对应所画矩形的类型的。

画圆的话稍微麻烦一点，因为opengl中没有直接对应的类型，一般都是采用三角形来逼近，其它很多几何图形也是类似的。在用三角形逼近时，是用的画连续三角形，一般有2种类型。GL_TRIANGLE_STRIP和GL_TRIANGLE_PAN,这2者的区别首先来看个示意图：

　　 

如果给定有顺序的点v0,v1,v2,v3,v4,v5,则采用GL_TRIANGLE_STRIP模式时，所画的连续三角形应该依次为：（v0,v1,v2),(v1, v2, v3), (v2, v3, v4),(v3, v4, v5);如果采用的是GL_TRIANGLE_PAN模式，则第一个点是固定的，且后面每次都要跳一个顶点，所以它的结果为(v0, v1, v2), (v0, v2, v3), (v0, v3, v4),(v0, v4, v5)。

因此我这里要画圆盘的话，就采用的GL_TRIANGLE_PAN模式了，大家可以手动画一下就知道，具体可以参考后面给出的代码。

 

每次绘一个几何图形，都会移动当前的焦点，采用的函数是glTranslatef，而网上的教程给该函数的参数时，都是类似这样的glTranslatef(-1.5f, 0.0f, -6.0f);NeHe的教程中也是一样，他的解释是移动多少个单位，比如说-1.5f就是向左移动1.5个单位，我一开始也在程序中这么弄，结果调试了4个多小时，就是不显示三角形，在网上找了很多方法，都试过了还不行。以为在昨天的教程OpenGL_Qt学习笔记之_01(创建一个OpenGL窗口) 中我提到过新版本的Qt不支持gluPerspective等函数（今天查资料发现gluPerspective函数原来是opengl新版本就没有支持了，所以在Qt的新版本中当然也不支持了)，而在网上所有的教程中的resizeGL()函数中都使用了这个函数，所以怀疑是这个问题，但是我看了Qt自带的那么多samples没有用这个函数但都可以编译运行，所以应该是不相关的。后面中午在食堂吃饭时突然觉得我是不是把焦点移得太远了，以至于在屏幕中显示不到，快速吃完饭后回到宿舍把函数改为glTranslatef(-0.15f, 0.0f, 0.0f); 都缩小10倍后就能看到三角形了。

经过一些测试，发现Qt中的opengl的屏幕长和宽都只有2个单位的长度，所以需要显示的区域只能是-1到+1. 但我看网上很多用Qt写的网友，都是glTranslatef(-1.5f, 0.0f, -6.0f);这样写的，他们的屏幕长度肯定不止这么多，问题出现在哪呢？暂时还没弄明白，不会是gluPerspective()函数没设置吧？有知道的网友可以提供下信息，谢谢！

 

下面来看看实验运行的效果：

　　 

那个圆看起来不是很圆，发现是显示它的窗口本身是个长方形，不是正方形，后面把窗口拖动近似为正方形后，其运行结果如下：

　　

　　但是个人感觉这个圆的显示应该独立于窗口的形状才行，大家有什么可行的方法么？

 

程序主要代码和注释如下(附录有工程code下载地址）：

本来只需要给出paintGL()函数代码就可以的，因为其它代码和上篇文章的一样，但是我这里有几个问题没弄懂，所以都贴出来让大家帮忙看看。

glwidget.h:

#ifndef GLWIDGET_H
#define GLWIDGET_H

#include <QtOpenGL>
#include <QWidget>

namespace Ui {
class GLWidget;
}

class GLWidget : public QGLWidget
{
    Q_OBJECT
    
public:
    explicit GLWidget(QGLWidget *parent = 0);
    ~GLWidget();

protected:
    void initializeGL();
    void paintGL();
    void resizeGL(int width, int height);
    void keyPressEvent(QKeyEvent *e);
    bool fullscreen;
    
private:
    Ui::GLWidget *ui;
};

#endif // GLWIDGET_H

 

glwidget.cpp:

#include "glwidget.h"
#include "ui_glwidget.h"

#include <QtGui>
#include <QtCore>
#include <QtOpenGL>

#ifndef GL_MULTISAMPLE
#define GL_MULTISAMPLE  0x809D
#endif

#define GL_PI 3.1415926
#define GL_RADIUX  0.2f

GLWidget::GLWidget(QGLWidget *parent) :
    QGLWidget(parent),
    ui(new Ui::GLWidget)
{
  //  setWindowTitle("The Opengl for Qt Framework");
    ui->setupUi(this);
    fullscreen = false;

}

//这是对虚函数，这里是重写该函数
void GLWidget::initializeGL()
{
    setGeometry(300, 150, 640, 480);//设置窗口初始位置和大小
    glShadeModel(GL_SMOOTH);//设置阴影平滑模式
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);//改变窗口的背景颜色，不过我这里貌似设置后并没有什么效果
    glClearDepth(1.0);//设置深度缓存
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);//允许深度测试
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);//设置深度测试类型
    glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);//进行透视校正
}

void GLWidget::paintGL()
{

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //glClear()函数在这里就是对initializeGL()函数
                                                        //中设置的颜色和缓存深度等起作用
    glLoadIdentity();//重置当前的模型观察矩阵,该句执行完后，将焦点移动到了屏幕的中心

    /*下面几句代码是用来画三角形的,以glBegin()开始，glEnd()结束；glVertex3f为给定一个3维的顶点，坐标值为浮点型*/
    //  glTranslatef(-1.5f, 0.0f, -6.0f);//首先移动当前焦点位置
    glTranslatef(-0.3, 0.3, -0.6);
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
  //  glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glBegin(GL_TRIANGLES);//GL_TRIANGLES代表为画三角形
    glVertex3f(0.0f, 0.2f, 0.0f);//上顶点坐标
    glVertex3f(-0.2f, -0.2f, 0.0f);//左下角坐标
    glVertex3f(0.2f, -0.2f, 0.0f);//右下角坐标
    glEnd();//结束画完

    glLoadIdentity();//重新焦点定位，同样是屏幕的中心
    glTranslatef(0.3f,0.3f,0.0f); // 向x轴正方向移动0.3个单位
    glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);//颜色设置放在这个地方，对下面的顶点设置都是有效的

    /*下面开始绘制四边形*/
    glBegin(GL_QUADS);
    glVertex3f(-0.2f, 0.2f, 0.0f); // 左上顶点
    glVertex3f( 0.2f, 0.2f, 0.0f); // 右上顶点
    glVertex3f( 0.2f, -0.2f, 0.0f); // 右下顶点
    glVertex3f(-0.2f, -0.2f, 0.0f); // 左下顶点
    glEnd(); // 四边形绘制结束

    glLoadIdentity();
    glTranslatef(0.0f, -0.3f, 0.0f);
    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);

    /*用连续的点来逼近圆这里是画的一个圆周*/
//    GLfloat x, y, angle;
//    glBegin(GL_POINTS);
//    for(angle = 0; angle <2*GL_PI; angle +=0.001)
//    {
//        x = GL_RADIUX*sin(angle);
//        y = GL_RADIUX*cos(angle);
//        glVertex3d(x, y, 0.0);
//    }
//    glEnd();
//    glPopMatrix();

    /*这里用连续的三角形面积来逼近圆的面积实现圆周的画法*/
    GLint circle_points = 100, i = 0;
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
    for(int i = 0; i < circle_points; i++ )
    {
        double angle = 2*GL_PI*i/circle_points;
        glVertex3d(0.2*cos(angle), 0.2*sin(angle), 0);
    }
    glEnd();

}

//该程序是设置opengl场景透视图，程序中至少被执行一次(程序启动时).
void GLWidget::resizeGL(int width, int height)
{
    if(0 == height)
        height = 1;//防止一条边为0
    glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);//重置当前视口，本身不是重置窗口的，只不过是这里被Qt给封装好了
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);//选择投影矩阵
    glLoadIdentity();//重置选择好的投影矩阵
   // gluPerspective(45.0, (GLfloat)width/(GLfloat)height, 0.1, 100.0);//建立透视投影矩阵
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();


}
void GLWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *e)
{
    switch(e->key())
    {
        //F1键为全屏和普通屏显示切换键
        case Qt::Key_F1:
            fullscreen = !fullscreen;
            if(fullscreen)
                showFullScreen();
            else
            {
                setGeometry(300, 150, 640, 480);
                showNormal();
            }
            updateGL();
            break;
        //Ese为退出程序键
        case Qt::Key_Escape:
            close();
    }
}

GLWidget::~GLWidget()
{
    delete ui;
}

main.cpp：

#include <QApplication>
#include "glwidget.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    GLWidget w;
    w.show();
    
    return a.exec();
}

　　总结：通过本次实验，初步了解了在opengl中怎么绘制简单的平面几何图形。

 

 

　　参考资料：

　　http://nehe.gamedev.net/ 

　　http://www.owlei.com/DancingWind/

　　http://blog.csdn.net/qp120291570/article/details/7853513

 

 

　　附录：

实验工程code下载地址。