京山游俠

使用Eclipse RCP進行桌面程序開發(fā)（一）：快速起步
使用Eclipse RCP進行桌面程序開發(fā)（二）：菜單、工具欄和對話框
使用Eclipse RCP進行桌面程序開發(fā)（三）：視圖和透視圖
使用Eclipse RCP進行桌面程序開發(fā)（四）：在Windows中使用Active X控件
使用Eclipse RCP進行桌面程序開發(fā)（五）：2D繪圖

看完這一篇，我們應(yīng)該可以使用OpenGL繪制如下圖的場景了。該場景是一個旋轉(zhuǎn)的三菱錐矩陣，下面是旋轉(zhuǎn)到不同方位的截圖：






我整整花了一個星期的時間來研究SWT中的OpenGL，遇到的第一個困難是找不到傳說中的GL類和GLU類，最后，通過搜索引擎終于找到了，原來使用Eclipse進行OpenGL開發(fā)，還需要另外下載OpenGL插件，如下圖：


這里有OpenGL的類庫，還有一個示例，把類庫下載下來，解壓，放到Eclipse的Plugin目錄下，然后在我們的項目中添加依賴項，就可以看到我們需要使用的類了，如下圖：


我們需要對OpenGL編程的一些基本概念有點了解，在OpenGL中，3D場景不是直接繪制到操作系統(tǒng)的窗口上的，而是有一個稱為著色描述表（Rendering Context）的東西，我們這里簡稱它為context，OpenGL的繪圖命令都是在當(dāng)前context上進行繪制，然后再把它渲染到操作系統(tǒng)的設(shè)備描述表（Device Context）上，這里，我們可以簡單的理解成把它渲染到窗口控件上（其實也可以渲染到全屏幕）。

在Windows中使用OpenGL編程比較麻煩，因為我們需要設(shè)置一個叫做象素格式的東西，大家只要看看下面的這段C代碼，就知道我為什么說它麻煩了：

static　PIXELFORMATDESCRIPTOR?pfd=　　　　　//pfd?告訴窗口我們所希望的東東
　　　　　{
　　　　　　　　　sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),　　　//上訴格式描述符的大小
　　　　　　　　　1,?　　　　　　　　　　　　　　　　?//?版本號
　　　　　　　　　PFD_DRAW_TO_WINDOW?|　　　　　　　　//?格式必須支持窗口
　　　　　　　　　PFD_SUPPORT_OPENGL?|　　　　　　　　//?格式必須支持OpenGL
　　　　　　　　　PFD_DOUBLEBUFFER,　　　　　　　　　?//?必須支持雙緩沖
　　　　　　　　　PFD_TYPE_RGBA,　　　　　　　　　　　//?申請?RGBA?格式
　　　　　　　　　bits,　　　　　　　　　　　　　　　?//?選定色彩深度
　　　　　　　　　0,?0,?0,?0,?0,?0,　　　　　　　　　?//?忽略的色彩位
　　　　　　　　　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　//?無Alpha緩存
　　　　　　　　　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　//?忽略Shift?Bit
　　　　　　　　　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　//?無聚集緩存
　　　　　　　　　0,?0,?0,?0,　　　　　　　　　　　　?//?忽略聚集位
　　　　　　　　　16,　　　　　　　　　　　　　　　　?//?16位?Z-緩存?(深度緩存)?
　　　　　　　　　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　//?無模板緩存
　　　　　　　　　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　//?無輔助緩存
　　　　　　　　　PFD_MAIN_PLANE,　　　　　　　　　　?//?主繪圖層
　　　　　　　　　0,　　　　　　　　　　　　　　　　　//?保留
　　　　　　　　　0,?0,?0　　　　　　　　　　　　　　?//?忽略層遮罩
　　　　?};

在SWT中，我們開發(fā)OpenGL應(yīng)用就要簡單得多，這全部要歸功于org.eclipse.swt.opengl包下面的GLCanvas類和GLData類，使用GLCanvas類可以直接創(chuàng)建一個用于OpenGL渲染的控件，至于設(shè)置象素格式這樣復(fù)雜的問題，它已經(jīng)幫我們解決了，不信你看GLCanvas類的構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn)。

GLCanvas類中的幾個方法代表了我一開始提到的OpenGL的幾個基本概念，setCurrent()方法就是為了把該控件的context設(shè)置為OpenGL的當(dāng)前著色描述表，然后使用GL和GLU類中的方法在當(dāng)前context上進行繪圖，繪制完圖形以后，再使用GLCanvas類的swapBuffers()方法交換緩沖區(qū)，也就是把context中的3D場景渲染到控件上。

寫到這里，大家肯定認為一切問題都應(yīng)該迎刃而解了，然而，我卻碰到了另外一個困難，這個困難就是SWT的OpenGL表現(xiàn)怪異，怎么個怪異呢？請看下面視圖類的代碼：
按道理，我們應(yīng)該可以得到一個經(jīng)典的3D的黑色場景，但是，我得到的卻是這樣的效果：


相當(dāng)?shù)挠魫灠。褪沁@個問題困擾了我至少一個星期。我把官方網(wǎng)站上的示例看了有看，就是找不到問題的關(guān)鍵所在。直到最后，我用了另外一個線程，每100ms都調(diào)用canvas.swapBuffers()把場景渲染一遍問題才解決。由此可見，之所以回出現(xiàn)上面的問題，主要是因為我們渲染的場景很快會被操作系統(tǒng)的其他繪圖操作所覆蓋，只有不斷的渲染我們才能看到連續(xù)的3D圖形。

我是這樣實現(xiàn)讓3D場景連續(xù)渲染的：

Refresher類的代碼如下：

問題解決，得到的效果圖如下：


OK，下面的任務(wù)就是完完全全的使用OpenGL的繪圖功能了，不管你的OpenGL教材使用的是什么操作系統(tǒng)什么編程語言，你都能很簡單的把它的概念拿到這里來使用。

使用OpenGL的第一件事，就是要設(shè)置投影矩陣、透視圖和觀察者矩陣，如果你不知道為什么要這么做，請查看OpenGL的基礎(chǔ)教材，在這里，照搬就行了。為了讓我們的控件在每次改變大小的時候都能夠做這些設(shè)置，我們使用事件監(jiān)聽器，如下：


調(diào)用glLoadIdentity()之后，實際上將當(dāng)前點移到了屏幕中心，X坐標(biāo)軸從左至右，Y坐標(biāo)軸從下至上，Z坐標(biāo)軸從里至外。OpenGL屏幕中心的坐標(biāo)值是X和Y軸上的0.0f點。中心左面的坐標(biāo)值是負值，右面是正值。移向屏幕頂端是正值，移向屏幕底端是負值。移入屏幕深處是負值，移出屏幕則是正值。

glTranslatef(x, y, z)是將當(dāng)前點沿著X，Y和Z軸移動，當(dāng)我們繪圖的時候，不是相對于屏幕中間，而是相對于當(dāng)前點。

glBegin(GL.GL_TRIANGLES)的意思是開始繪制三角形，glEnd()告訴OpenGL三角形已經(jīng)創(chuàng)建好了。通常當(dāng)我們需要畫3個頂點時，可以使用GL_TRIANGLES。在絕大多數(shù)的顯卡上，繪制三角形是相當(dāng)快速的。如果要畫四個頂點，使用GL_QUADS的話會更方便。但據(jù)我所知，絕大多數(shù)的顯卡都使用三角形來為對象著色。最后，如果想要畫更多的頂點時，可以使用GL_POLYGON。

glVertex(x,y,z)用來設(shè)置頂點，如果繪制三角形，這些頂點需要三個一組，如果繪制四邊形，則是四個為一組。如果我們要為頂點著色，就需要glColor3f(r,g,b)方法，記住，每次設(shè)置以后，這個顏色就是當(dāng)前顏色，直到再次調(diào)用該方法重新設(shè)置為止。

最后需要介紹的是glRotatef(Angle,Xvector,Yvector,Zvector)方法，該方法負責(zé)讓對象圍繞指定的軸旋轉(zhuǎn)，Angle參數(shù)指轉(zhuǎn)動的角度，注意是浮點數(shù)哦。

下面是我的視圖類的全部代碼，我把3D繪圖的任務(wù)全部放到了另外一個線程中，并且定義了一個遞歸方法public void drawPyramid(float x, float y, float z, int n)用來繪制三菱錐矩陣。如下：

package?cn.blogjava.youxia.views;

import?org.eclipse.opengl.GL;
import?org.eclipse.opengl.GLU;
import?org.eclipse.swt.events.ControlAdapter;
import?org.eclipse.swt.events.ControlEvent;
import?org.eclipse.swt.events.DisposeEvent;
import?org.eclipse.swt.events.DisposeListener;
import?org.eclipse.swt.graphics.Rectangle;
import?org.eclipse.swt.opengl.GLData;
import?org.eclipse.swt.widgets.Composite;
import?org.eclipse.ui.part.ViewPart;
import?org.eclipse.swt.opengl.GLCanvas;
import?org.eclipse.swt.SWT;

public?class?OpenGLView?extends?ViewPart?{

????GLCanvas?canvas;
????@Override
????public?void?createPartControl(Composite?parent)?{
????????//?TODO?自動生成方法存根
????????GLData?data?=?new?GLData();
????????data.depthSize?=?1;
????????data.doubleBuffer?=?true;
????????canvas?=?new?GLCanvas(parent,?SWT.NO_BACKGROUND,?data);
????????canvas.addControlListener(new?ControlAdapter()?{
????????????public?void?controlResized(ControlEvent?e)?{
????????????????Rectangle?rect?=?canvas.getClientArea();
????????????????GL.glViewport(0,?0,?rect.width,?rect.height);
????????????????
????????????????//選擇投影矩陣
????????????????GL.glMatrixMode(GL.GL_PROJECTION);
????????????????//重置投影矩陣
????????????????GL.glLoadIdentity();
????????????????//設(shè)置窗口比例和透視圖
????????????????GLU.gluPerspective(45.0f,?(float)?rect.width?/?(float)?rect.height,?0.1f,?100.0f);
????????????????//選擇模型觀察矩陣
????????????????GL.glMatrixMode(GL.GL_MODELVIEW);
????????????????//重置模型觀察矩陣
????????????????GL.glLoadIdentity();
????????????????
????????????????//黑色背景
????????????????GL.glClearColor(0.0f,?0.0f,?0.0f,?0.0f);
????????????????//設(shè)置深度緩存
????????????????GL.glClearDepth(1.0f);
????????????????//啟動深度測試
????????????????GL.glEnable(GL.GL_DEPTH_TEST);
????????????????//選擇深度測試類型
????????????????GL.glDepthFunc(GL.GL_LESS);
????????????????//啟用陰影平滑
????????????????GL.glShadeModel(GL.GL_SMOOTH);
????????????????//精細修正透視圖
????????????????GL.glHint(GL.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,?GL.GL_NICEST);
????????????????//清除屏幕和深度緩存
????????????????GL.glClear(GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT?|?GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
????????????????//重置當(dāng)前的模型觀察矩陣
????????????????GL.glLoadIdentity();
????????????}
????????});??
????????canvas.addDisposeListener(new?DisposeListener()?{
????????????public?void?widgetDisposed(DisposeEvent?e)?{
????????????????dispose();
????????????}
????????});
????????/**//*
????????
????????*/
????????
????????
????????Refresher?rf?=?new?Refresher(canvas);
????????rf.run();
????}

????@Override
????public?void?setFocus()?{
????????//?TODO?自動生成方法存根

????}

}

class?Refresher?implements?Runnable?{
????public?static?final?int?DELAY?=?100;
????
????private?GLCanvas?canvas;
????private?float?rotate?=?0.0f;
????
????public?Refresher(GLCanvas?canvas)?{
????????this.canvas?=?canvas;
????}
????
????public?void?run()?{
????????if?(this.canvas?!=?null?&&?!this.canvas.isDisposed())?{
????????????if(!canvas.isCurrent()){
????????????????canvas.setCurrent();
????????????}
????????????//這里添加OpenGL繪圖代碼
????????????GL.glLoadIdentity();
????????????GL.glClear(GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT?|?GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
????????????GL.glTranslatef(0,?4.5f,?-11);
????????????//圍繞y軸轉(zhuǎn)起來
????????????rotate?+=?0.5;
????????????GL.glRotatef(rotate,?0,?1.0f,?0);
????????????//調(diào)用遞歸函數(shù)，繪制三菱錐矩陣
????????????drawPyramid(0,0,0,4);
????????????canvas.swapBuffers();
????????????this.canvas.getDisplay().timerExec(DELAY,?this);
????????}
????}
????????
????????public?void?drawPyramid(float?x,?float?y,?float?z,?int?n){
????????????if(n?==?0)return;
????????????//畫一個三菱錐
????????????GL.glBegin(GL.GL_TRIANGLES);
????????????????//畫背面
????????????????GL.glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x,?y,?z);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(x+1.0f,y-1.63f,z-0.57f);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x-1.0f,y-1.63f,z-0.57f);
????????????????//畫底面
????????????????GL.glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x,y-1.63f,z+1.15f);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(x-1.0f,y-1.63f,z-0.57f);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x+1.0f,y-1.63f,z-0.57f);
????????????????//畫左側(cè)面
????????????????GL.glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x,y,z);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(x-1.0f,y-1.63f,z-0.57f);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x,y-1.63f,z+1.15f);
????????????????//畫右側(cè)面
????????????????GL.glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x,y,z);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);
????????????????GL.glVertex3f(x,y-1.63f,z+1.15f);
????????????????GL.glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);
????????????????GL.glVertex3f(?x+1.0f,y-1.63f,z-0.57f);
????????????GL.glEnd();
????????????//遞歸調(diào)用，畫多個三菱錐
????????????drawPyramid(x,y-1.63f,z+1.15f,n-1);
????????????drawPyramid(x-1.0f,y-1.63f,z-0.57f,n-1);
????????????drawPyramid(x+1.0f,y-1.63f,z-0.57f,n-1);
????????}
}