OpenGL超级宝典学习笔记——曲线和曲面（一）

内部支持的表面 GLU库中提供了一些二次曲面的支持。这些二次方程可以渲染球体，圆柱体，圆盘。这些函数有很大的灵活性，我们可以指定圆柱体的一端的半径，然后让另一端的半径为0，这样的话就能构建一个圆锥。我们还可以绘制一个有洞的圆盘。如下图：

这些二次方程对象可以构建出更复杂的模型，例如我们可以用球体，圆柱体，圆锥，圆盘来构建一个3D坐标系的模型。在glTools中有提供了这个函数：void gltdDrawUnitAxes（）;

设置二次方程状态

在绘制二次方程对象之前，我们可以为其制定法线向量，纹理坐标等。如果我们每次在绘制这些二次方程对象时，把这些可选项都通过参数的方式传递，那工作量就变得很大。所以OpenGL用二次方程状态对象的方式来实现，这样我们可以通过一些函数来设置这个二次方程状态对象，以后每次绘制二次方程对象的时候只要传递这个二次方程状态，OpenGL就知道是以什么样的方式绘制二次方程对象了。（利用面向对象的方式来达到复用的目的）。步骤是：

首先我们创建一个二次方程状态对象.
调用函数设置二次方程状态
以二次方程状态对象作为参数，传到绘制二次方程的函数
使用完之后销毁。

GLUquadricObj *pObj; //创建二次方程状态对象 pObj = gluNewQuadric（）; //设置二次方程状态 gluQuadricDrawStyle（pObj, GLU_LINE）;... //销毁 gluDeleteQuadric（pObj）;GLU库的gluNewQuadric（）方法不仅仅为GLUQuadricObj对象申请了内存空间，而且还初始化了一些默认值。GLU库有四个函数可以修改这个二次方程对象的状态：void gluQuadricDrawStyle（GLUquadricObj *obj, GLenum drawStyle）;第一个参数是二次方程对象状态的指针，第二个参数的枚举值如下表：

常量	描述
GLU_FILL	二次方程对象画成实体
GLU_LINE	二次方程对象画成线框
GLU_POINT	二次方程对象画成一组顶点的集合
GLU_SILHOUETTE	类似于线框，但相邻的多边形的边不被绘制。

void gluQuadricNormals（GLUquadricObj *pbj, GLenum normals）;上面的这个函数指定二次方程对象如何生成法线。第二个参数可以是：GLU_NONE不生成法线，GLU_FLAT扁平法线，GLU_SMOOTH平滑法线。如果指定的是平滑法线，那么每个顶点都指定了一条法线，垂直于被模拟的表面，这样可以产生一个平滑的表面。扁平法线是所有的法线都是面法线，垂直于三角形（多边形）面。goid gluQuadricOrientation（GLUQuadricObj *obj, GLenum orientation）;上面的这个函数可以指定法线的朝向，指向外面还是只想里面。orientation可以是GLU_OUTSIDE或者是GLU_INSIDE这两个值。OpenGL默认是以GL_CCW逆时针为正方向的。最后，我们还可以为二次方程表面指定纹理坐标，通过下面的函数调用来实现：void gluQuadsricTexture（GLUquadricObj *obj, GLenum textureCoords）;textureCoords这个参数可以是GL_TRUE或者GL_FALSE.当为球体和圆柱体生成纹理坐标时，纹理是对称地环绕在球体和圆柱体的表面的。如果应用到圆盘上，那么纹理的中心就是圆盘的中心，然后以线性插值的方式扩展到圆盘的边界。

绘制二次方程图形

void gluSphere（GLUQuadricObj *obj, GLdouble radius, GLint slices, GLint stacks）;上面的函数式绘制球体的函数。第一个参数是指向二次方程状态的指针，第二个参数是球体的半径。第三个参数可以理解为地球的经线的条数。最后一个参数可以理解为纬线的条数。... gltDrawUnitAxes（）;GLUquadricObj *quadricObj = gluNewQuadric（）;gluQuadricDrawStyle（quadricObj, GLU_LINE）;gluSphere（quadricObj, 0.8, 26, 13）;...我们可以通过指定底部的半和顶部的半径（方向是沿z轴正方向向外），还有高度（即圆柱体的长度）来绘制一个圆柱体。绘制圆柱体的函数如下：void gluCylinder（GLUquadricObj *obj, GLdouble baseRadius, GLdouble topRadius, GLdouble height, GLint slices, GLint stacks）;gltDrawUnitAxes（）;GLUquadricObj *quadricObj = gluNewQuadric（）;gluQuadricDrawStyle（quadricObj, GLU_LINE）;gluCylinder（quadricObj, 0.7, 0.7, 2, 26, 13）; 把顶部半径设置为0.gluCylinder（quadricObj, 0.7, 0.0, 2, 26, 13）;绘制圆盘的函数void gluDisk（GLUquadricObj *obj, GLdouble innerRadius, GLdouble outerRadius, GLint slices, GLint loops）;指定内半径为0才是实心的圆盘。gluDisk（quadricObj, 0.0, 0.7, 26, 13）;gluDisk（quadricObj, 0.2, 0.7, 26, 13）; 中间有洞的圆盘。

用二次方程进行建模

下面是一个雪人的例子。这个雪人由3个雪球堆成，由两个小眼睛和一个鼻子。还带了一顶帽子。步骤如下：

先从底部向上使用gluSphere函数绘制三个雪球（使用平移glTranslate）
用gluSphere再绘制两个眼睛，用gluCylinder绘制一个圆锥形的鼻子
使用gluCylinder绘制圆柱体的帽子，再使用gluDisk画帽子的边。

代码示例如下：#include "gltools.h" #include "math3d.h" #include "glframe.h" #include <stdio.h>GLFrame objFrame; void SetupRC（）{glClearColor（0.3f, 0.3f, 0.5f, 1.0f）; //开启深度检测，消除隐藏面 glEnable（GL_DEPTH_TEST）;glEnable（GL_CULL_FACE）;glCullFace（GL_BACK）;glFrontFace（GL_CCW）; //开启光照 GLfloat whiteLight[] = {0.05f, 0.05f, 0.05f, 1.0f};GLfloat sourceLight[] = {0.25f, 0.25f, 0.25f, 1.0f};GLfloat lightPos[] = {-5.0f, 15.0f, 5.0f, 1.0f};glEnable（GL_LIGHTING）;glLightModelfv（GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, whiteLight）;glLightfv（GL_LIGHT0, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, sourceLight）;glLightfv（GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightPos）;glEnable（GL_LIGHT0）; //开启颜色追踪 glColorMaterial（GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE）;glEnable（GL_COLOR_MATERIAL）;} void ChangeSize（GLsizei w, GLsizei h）{ if （h == 0）h = 1;glViewport（0, 0, w, h）;GLfloat aspect = （GLfloat）w/（GLfloat）h;glMatrixMode（GL_PROJECTION）;glLoadIdentity（）;gluPerspective（35.0, aspect, 1.0, 40.0）;glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;glLoadIdentity（）;} void RenderScene（）{glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT）; //设置二次方程的状态 GLUquadricObj *quadricObj = gluNewQuadric（）;gluQuadricNormals（quadricObj, GLU_SMOOTH）;glPushMatrix（）;glTranslatef（0.0f, -.6f, -8.0f）;objFrame.ApplyCameraTransform（）;glPushMatrix（）; //画三个雪球 glColor3f（1.0f, 1.0f, 1.0f）;gluSphere（quadricObj, .65f, 26, 13）;glTranslatef（0.0f, 0.85f, 0.0f）;gluSphere（quadricObj, 0.42f, 26, 13）;glTranslatef（0.0f, 0.63f, 0.0f）;gluSphere（quadricObj, 0.36f, 26, 13）; //画两个眼睛 glTranslatef（-0.2f, 0.1f, 0.31f）;glColor3f（0.0f, 0.0f, 0.0f）;gluSphere（quadricObj, 0.05f, 26, 13）;glTranslatef（0.4f, 0.0f, 0.0f）;gluSphere（quadricObj, 0.05f, 26,13）; //画一个鼻子 glTranslatef（-0.2f, -0.08f, 0.03f）;glColor3f（1.0f, 0.3f, 0.3f）;gluCylinder（quadricObj, 0.04f, 0.0f, 0.6f, 26, 13）;glPopMatrix（）; //画帽子 glPushMatrix（）;glColor3f（0.0f, 0.0f, 0.0f）;glTranslatef（0.0f, 2.2f, 0.0f）;glRotatef（90.0, 1.0f, 0.0f, 0.0f）;gluCylinder（quadricObj, 0.2f, 0.2f, 0.4f, 26, 13）;glDisable（GL_CULL_FACE）;gluDisk（quadricObj, 0.17f, 0.2f, 26, 13）;glTranslatef（0.0f, 0.0f, 0.40f）;gluDisk（quadricObj, 0.0f, 0.4f, 26, 13）;glEnable（GL_CULL_FACE）;glPopMatrix（）;glPopMatrix（）;glutSwapBuffers（）;} //通过按键来移动和旋转 void SpecialKey（int value, int x, int y）{ if （value == GLUT_KEY_RIGHT）{objFrame.RotateLocalY（0.5f）;} if （value == GLUT_KEY_LEFT）{objFrame.RotateLocalY（-0.5f）;} if （value == GLUT_KEY_UP）{objFrame.MoveUp（0.5f）;} if （value == GLUT_KEY_DOWN）{objFrame.MoveUp（-0.5f）;}glutPostRedisplay（）;} int main（int args, char **argv）{glutInit（&args, argv）;glutInitDisplayMode（GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH | GLUT_RGBA）;glutInitWindowSize（800, 600）;glutCreateWindow（"snowman"）;glutDisplayFunc（RenderScene）;glutReshapeFunc（ChangeSize）;SetupRC（）;glutSpecialFunc（SpecialKey）;glutMainLoop（）; return 0;}OpenGL超级宝典第4版中文版PDF+英文版+源代码 见 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-10/91413.htmOpenGL编程指南（原书第7版）中文扫描版PDF 下载 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-08/67925.htmOpenGL 渲染篇 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-10/45756.htmUbuntu 13.04 安装 OpenGL http://www.linuxidc.com/Linux/2013-05/84815.htmOpenGL三维球体数据生成与绘制【附源码】 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-04/83235.htmUbuntu下OpenGL编程基础解析 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-03/81675.htm如何在Ubuntu使用eclipse for c++配置OpenGL http://www.linuxidc.com/Linux/2012-11/74191.htm 更多《OpenGL超级宝典学习笔记》相关知识见 http://www.linuxidc.com/search.aspx？where=nkey&keyword=34581本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/114024.htm