在C++中使用OpenGL绘制小屋的程序

简介

OpenGL是一种跨平台的图形库，可用于在各种系统上开发高性能3D应用程序。C++是一种高级编程语言，常用于编写系统级软件和嵌入式系统。本文介绍了在C++中使用OpenGL绘制小屋的程序。该程序绘制一个简单的小屋，由四面墙和一个屋顶组成。墙和屋顶都是矩形，且屋顶是斜的，形成一个三角形。

程序代码

以下是主要代码片段，可用于绘制一个简单的小屋。该代码使用OpenGL库和GLUT库。

#include <GL/gl.h>
#include <GL/glut.h>

// 绘制墙体
void drawWall(double thickness) {
    glPushMatrix();
    glTranslated(0.5, 0.5 * thickness, 0.5);
    glScaled(1.0, thickness, 1.0);
    glutSolidCube(1.0);
    glPopMatrix();
}

// 绘制屋顶
void drawRoof(double width) {
    glPushMatrix();
    glRotated(-45, 0.0, 1.0, 0.0);
    glScaled(sqrt(2.0), width, sqrt(2.0));
    glutSolidOctahedron();
    glPopMatrix();
}

// 绘制小屋
void drawHouse(double width, double thickness) {
    // 绘制前面的墙体
    glColor3d(1.0, 0.0, 0.0);
    glPushMatrix();
    glTranslated(0.0, 0.0, 0.5);
    drawWall(thickness);
    glPopMatrix();

    // 绘制左侧的墙体
    glColor3d(0.0, 1.0, 0.0);
    glPushMatrix();
    glRotated(90.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glTranslated(0.0, 0.0, 0.5);
    drawWall(thickness);
    glPopMatrix();

    // 绘制后面的墙体
    glColor3d(0.0, 0.0, 1.0);
    glPushMatrix();
    glRotated(180.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glTranslated(0.0, 0.0, 0.5);
    drawWall(thickness);
    glPopMatrix();

    // 绘制右侧的墙体
    glColor3d(1.0, 1.0, 0.0);
    glPushMatrix();
    glRotated(-90.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glTranslated(0.0, 0.0, 0.5);
    drawWall(thickness);
    glPopMatrix();

    // 绘制屋顶
    glColor3d(0.0, 1.0, 1.0);
    glPushMatrix();
    glTranslated(0.0, thickness, 0.0);
    drawRoof(width);
    glPopMatrix();
}

// 显示回调函数
void display() {
    // 清空颜色和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // 重置变换矩阵
    glLoadIdentity();

    // 摆放相机
    gluLookAt(2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

    // 绘制小屋
    drawHouse(1.0, 0.05);

    // 刷新窗口
    glutSwapBuffers();
}

int main(int argc, char** argv) {
    // 初始化GLUT
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(400, 400);
    glutCreateWindow("House");

    // 设置光源
    GLfloat light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 };
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_LIGHT0);

    // 设置材质
    GLfloat mat_ambient[] = { 0.7, 0.7, 0.7, 1.0 };
    GLfloat mat_diffuse[] = { 0.8, 0.8, 0.8, 1.0 };
    GLfloat mat_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
    GLfloat mat_shininess[] = { 100.0 };
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mat_ambient);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mat_diffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);

    // 设置背景颜色
    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);

    // 开始事件循环
    glutDisplayFunc(display);
    glutMainLoop();

    return 0;
}

程序解析

该程序使用了OpenGL库和GLUT库。其中，OpenGL库提供了绘制图像的函数，如glPushMatrix、glPopMatrix、glTranslated、glScaled、glRotated和glutSolidCube等，GLUT库提供了创建窗口和事件循环的函数，并为OpenGL提供了统一的接口。

程序主要是通过调用绘制函数来绘制小屋：drawWall、drawRoof和drawHouse。drawWall函数用来绘制墙体，drawRoof函数用来绘制屋顶，drawHouse函数用来绘制完整的小屋。这些函数均使用了OpenGL库提供的函数来绘制图形，如glPushMatrix、glPopMatrix、glTranslated、glScaled、glRotated和glutSolidOctahedron等。其中，使用了glPushMatrix和glPopMatrix来保存和恢复变换矩阵，可以避免前后变换矩阵相互影响。

该程序还设置了光源和材质，使得绘制出的小屋看起来更加逼真。使用了glLightfv和glMaterialfv函数设置光源和材质参数。

程序最终通过调用display函数来完成绘制，该函数中调用了绘制函数和摆放相机的函数gluLookAt。程序设置了背景颜色，并通过调用glutSwapBuffers函数进行双缓冲，以避免闪烁。

参考文献

[1] 《OpenGL编程指南》（第8版），Dave Shreiner等著，杨道泉等译，电子工业出版社，2014年。

[2] 《计算机图形学OpenGL版》（第3版），Francis S. Hill Jr.等著，王淼等译，清华大学出版社，2010年。