Win 95/NT下OpenGL编程原理

    　　----科学计算可视化，计算机动画和虚拟现实是现在计算机图形学的三个热点。而这三个热点的核心都是三维真实感图形的绘制。由于OpenGL（

    OpenGraphicsLibrary）具有跨平台性、简便、高效、功能完善，目前已经成为了三维图形制作方法中事实上的工业标准。自从WindowsNT3.51在微

    机平台上支持OpenGL以后，现在微软公司在Windows95OSR2、WindowsNT4.0中连续性的提供OpenGL开发环境。VisualC++从4.2版本以后已经完全支持

    OpenGL　API，使三维世界的"平民化"已成为必然。

    ----Windows操作系统对OpenGL的支持

    ----具有Windows编程经验的人都知道，在Windows下用GDI作图必须通过设备上下文（DeviceContext简写DC）调用相应的函数；用OpenGL作图也是

    类似，OpenGL函数是通过"渲染上下文"（RenderingContext简写RC）完成三维图形的绘制。Windows下的窗口和设备上下文支持"位图格式"（

    PIXELFORMAT）属性，和RC有着位图结构上的一致。只要在创建RC时与一个DC建立联系（RC也只能通过已经建立了位图格式的DC来创建），OpenGL的

    函数就可以通过RC对应的DC画到相应的显示设备上。这里还有以下需要注意的方面：

    ----1.一个线程只能拥有一个渲染上下文（RC），也就是说，用户如果在一个线程内对不同设备作图，只能通过更换与RC对应的DC来完成，而RC在

    线程中保持不变。（当然，删除旧的RC后再创建新的是可以的）与此对应，一个RC也只能属于一个线程，不能被不同线程同时共享。

    ----2.设定DC位图格式等于设定了相应的窗口的位图格式，并且DC和窗口的位图格式一旦确定就不能再改变。这一点只能期望以后的Windows版本改

    进了。

    ----3.一个RC虽然可以更换DC，在任何时刻只能利用一个DC（这个DC称为RC的当前DC），但由于一个窗口可以让多个DC作图从而可以让多个线程利

    用多个RC在该窗口上执行OpenGL操作。

    ----4.现在的Windows下的OpenGL版本对OpenGL和GDI在同一个DC上作图有一定的限制。当使用双缓存用OpenGL产生动画时，不能使用GDI函数向该DC

    作图。

    ----5.不建议用ANSIC在Windows下编写OpenGL程序。这样的程序虽然具有跨平台的可移植性（比如很多SＧI的例子程序），但是它们不能利用

    Windows操作系统的很多特性，实用价值不大。

    ----用VC来编写OpenGL程序

    ----经过上面的分析，用VC来调用OpenGL作图的方法就很显然了。步骤如下：

    ----1.先设置显示设备DC的位图格式（PIXELFORMAT）属性。这通过填充一个PIXELFORMATDESCRIPTOR的结构来完成（关于PIXELFORMATDESCRIPTOR中

    各项数据的意义，请参照VC的帮助信息），该结构决定了OpenGL作图的物理设备的属性，比如该结构中的数据项dwFlags中PFD_DOUBLEBUFFER位如果

    没有设置（置1），通过该设备的DC上作图的OpenGL命令就不可能使用双缓冲来做动画。有一些位图格式（PIXELFORMAT）是DC支持的，而有一些DC

    就不支持了。所以程序必须先用ChoosePixelFormat来选择DC所支持的与指定位图格式最接近的位图格式，然后用SetPixelFormat设置DC的位图格式

    。

    ----2.利用刚才的设备DC建立渲染上下文RC（wglCreateContext），使得RC与DC建立联系（wglMakeCurrent）。

    ----3.调用OpenGL函数作图。由于线程与RC一一对应，OpenGL函数的参数中都不指明本线程RC的句柄（handle）

    ----4.作图完毕以后，先通过置当前线程的RC为NULL（::wglMakeCurrent(NULL,NULL);），断开当前线程和该渲染上下文的联系，由此断开与DC的

    联系。此时RC句柄的有效性在微软自己的文档中也没有讲清楚，所以在后面删除RC的时候要先判断以下RC句柄的有效性（

    if(m_hrc)::wglDeleteContext(m_hrc);）。再根据情况释放（ReleaseDC）或者删除（DeleteDC）DC

    ----所附程序说明

    ----所附的程序用ＭＦC完成了一个简单的OpenGL作图，用OpenGL的辅助库画了一个有光照的实心圆球。OpenGL本身的函数这里就不解释了，仅对用

    MFC编OpenGL时需要注意的内容做一个简要的说明：

    ----1.一旦设定了一个DC的位图格式，该DC所联系的窗口的位图格式随之设定。该窗口若含有子窗口或者有兄弟窗口，这些兄弟/子窗口的位图格式

    没有设成与对应RC一致的格式，OpenGL在它们上面作图就容易出错。故而OpenGL作图的窗口必须具有WS_CLIPCHILDREN和WS_CLIPSIBLINGS风格，程

    序中在主框窗的构造函数中用LoadFrame(IDR_MAINFRAME,WS_OVERLAPPEDWINDOWWS_CLIPCHILDRENWS_CLIPSIBLINGS,NULL,NULL);指定了主窗口的风

    格。

    ----2.在ANSIC的OpenGL编程中，由auxReshapeFunc定义设置OpenGL视口大小和作图尺寸的回调函数。在MFC中应该由WM_SIZ消息的处理函数来完成

    。在ANSIC的OpenGL编程中，由EauxMainLoop定义作图的回调函数。在MFC中应该由WM_PAINT消息的处理函数来处理。相应的，由OpenGL定义的键盘

    、鼠标处理函数都应该由相应的Windows处理函数来响应。

    ----3.OpenGL自己有刷新背景的函数glClear，故而应禁止Windows刷新窗口背景。否则，当窗口需要重画时，Windows会自动先发送WM_ERASEBKGND

    ，而缺省的处理函数使用白色的背景刷。当OpenGL使用的背景颜色不是白色时，作图时有一帧白色的闪烁。这种现象在做动画时特别明显。程序中

    只需要在WM_ERASEBKGND的消息处理函数中禁止父窗口类的消息处理，简单的返回一个TRUE即可。

    ----4.由于OpenGL的跨平台性，它必须用操作系统的调色板。所以如果GL_INDEX_MODE作图时，必须用VC自己定义调色板。不过一般情况下，用

    GL_RGBA_MODE模式比较方便，很少用到GL_INDEX_MODE模式。

    ----5.在OpenGL作图期间，RC对应的DC不能删除或者释放。

    ----6.由于OpenGL作图时需要长时间占用DC，所以最好把作图窗口类设成CS_OWNDC。MFC缺省的窗口类风格中没有设这一属性，程序中在主窗口C++

    类的PreCreateWindow方法中自己注册了一个窗口类，除了设定了CS_OWNDC属性以外，还设定了CS_HREDRAW、CS_VREDRAW和CS_SAVEB99vS。设定

    CS_HREDRAW、CS_VREDRAW是为了让窗口缩放时产生WM_PAINT消息，修正OpenGL视口和作图尺寸；由于OpenGL作图需要很多计算，设定CS_SAVEB99vS是

    为了在OpenGL窗口被遮盖后显现出来时，不产生WM_PAINT消息，用内存存储的图象来填充，从而用空间消耗换取计算时间。

    ----7.本程序中没有对OpenGL函数的出错情况作出处理。OpenGL出错后返回错误码，不会抛出异常；而且在某一个函数出错以后，后继函数也一般

    不会出现异常，只是返回错误码，一不小心就可能忽略某些错误。而对每一个OpenGL函数都做出错与否的判断比较麻烦，所以编程序时对OpenGL的

    函数应当非常小心。

    ----参考书籍：

    ----《OpenGLProgrammer'sGuide》SGIinc.

    ----《OpenGL三维图形程序设计》廖朵朵、张华军著，星球地图出版社

    ----《VisualC++5.0联机帮助》

    ----附程序：

    ----程序运行时必须确定OpenGL32.dll、glu.dll、glaux.dll在Windows的System目录下。如果找不到这些文件，可以从Windows95OSR2的机器上面

    将这些文件拷贝过来即可。OpenGL运行不需要注册库信息。在VC的STUDIO中运行程序时，工程文件中必须加入OpenGL.H、glu.h、glaux.h以及

    OpenGL.lib、glu.lib、glaux.lib，这些文件由VC自带。

    ----主窗口类定义（OpenGLWnd.h）：

    s#if !defined(AFX_OPENGLWND_H__3FB1AB28_0E70
    _11D2_9ACA_48543300E17D__INCLUDED_)
    #define AFX_OPENGLWND_H__3FB1AB28_0E70_11D2
    _9ACA_48543300E17D__INCLUDED_

    #if _MSC_VER >= 1000
    #pragma once
    #endif // _MSC_VER >= 1000

    #include < afxwin.h >
    #include "SimpleGLApp.h"
    #include "resource.h"
    // OpenGLWnd.h : header file
    //
    ///////////////////////////////////////
    //////////////////////////////////////
    // COpenGLWnd frame

    class COpenGLWnd : public CFrameWnd
    {
    DECLARE_DYNCREATE(COpenGLWnd)
    public:
    COpenGLWnd();

    // protected constrUCtor used by dynamic creation
    protected:
    HGLRC m_hrc;
    CClientDC *m_pDC;
    // Attributes
    public:

    // Operations
    public:

    // Overrides
    // ClassWizard generated virtual function overrides
    //{{AFX_VIRTUAL(COpenGLWnd)
    protected:
    virtual BOOL PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs);
    //}}AFX_VIRTUAL

    // Implementation
    public:
    virtual ~COpenGLWnd();

    // Generated message map functions
    //{{AFX_MSG(COpenGLWnd)