Lập trình Visual C++ - Bài 2: Giới thiệu Visual C++ và lập trình đồ họa 3D với OpenGL

mục mặc định là C:\Program Files\Microsoft 
SDKs\Windows\v6.0A\Lib) rồi gắp thả vào danh 
sách tệp tin của project 
7. Xây dựng tệp tin chạy .exe (bấm nút lệnh Build 
hoặc phím F7) 
8. Chạy chương trình (Bấm Ctrl+F5) 
14 
Minh họa 1 
15 
Minh họa 2 
16 
 Minh họa 3 
17 
Sửa đổi chương trình 
1. Thay đổi màu vẽ tam giác 
2. Thay đổi màu nền 
3. Thay đổi tọa độ điểm 
18 
Cấu trúc của một chương trình 
đồ họa OpenGL 
void SetupPixelFormat() 
• Khởi tạo định dạng ảnh 
void InitGraphics() 
• Khởi tạo môi trường đồ họa OpenGL 
void ResizeGraphics() 
• Hàm thay đổi kích thước vùng vẽ phù hợp với kích thước cửa sổ 
void DrawGraphics() 
• Vẽ hình 
LONG WINAPI MainWndProc () 
• Hàm xử lý các sự kiện xảy ra với cửa sổ 
int WINAPI WinMain () 
• Hàm đầu vào chương trình Windows 
19 
Chỉ thị biên dịch và biến tổng thể 
#include 
#include 
#include 
HWND hWnd; 
HDC hDC; 
HGLRC hRC; 
Cho các hàm thư viện của 
Windows và thư viện đồ 
họa OpenGL 
Biến cho cửa sổ 
Biến cho vùng vẽ (DC) 
Biến vùng vẽ OpenGL 
20 
SetupPixelFormat() 
void SetupPixelFormat() 
{ 
 PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd, *ppfd; 
 int pixelformat; 
 ppfd = &pfd; 
 ppfd->nSize = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR); 
 ppfd->nVersion = 1; 
 ppfd->dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | 
PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER; 
 ppfd->dwLayerMask = PFD_MAIN_PLANE; 
 ppfd->iPixelType = PFD_TYPE_COLORINDEX; 
 ppfd->cColorBits = 16; 
 ppfd->cDepthBits = 16; 
 ppfd->cAccumBits = 0; 
 ppfd->cStencilBits = 0; 
 pixelformat = ChoosePixelFormat(hDC, ppfd); 
 SetPixelFormat(hDC, pixelformat, ppfd); 
} 
• Khởi tạo định dạng 
điểm ảnh của vùng vẽ 
21 
InitGraphics() 
void InitGraphics() 
{ 
 hDC = GetDC(hWnd); 
 SetupPixelFormat(); 
 hRC = wglCreateContext(hDC); 
 wglMakeCurrent(hDC, hRC); 
 glClearColor(0, 0, 0, 0.5); 
 glClearDepth(1.0); 
 glEnable(GL_DEPTH_TEST); 
} 
• Khởi tạo môi trường đồ 
họa OpenGL 
• Màu nền (0,0,0 – đen) 
22 
ResizeGraphics() 
void ResizeGraphics() 
{ 
 // Get new window size 
 RECT rect; 
 int width, height; 
 GLfloat aspect; 
 GetClientRect(hWnd, &rect); 
 width = rect.right; 
 height = rect.bottom; 
 aspect = (GLfloat)width / height; 
 // Adjust graphics to window size 
 glViewport(0, 0, width, height); 
 glMatrixMode(GL_PROJECTION); 
 glLoadIdentity(); 
 gluPerspective(45.0, aspect, 1.0, 100.0); 
 glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 
} 
• Hàm thay đổi kích 
thước vùng vẽ phù hợp 
với kích thước cửa sổ 
• Lấy kích thước cửa sổ 
• Thay đổi kích thước 
vùng vẽ 
23 
DrawGraphics() 
void DrawGraphics() 
{ 
 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | 
GL_DEPTH_BUFFER_BIT); 
 // Set location in front of camera 
 glLoadIdentity(); 
 glTranslated(0, 0, -10); 
 // Draw a triangle 
 glBegin(GL_TRIANGLES); 
 glColor3d(1, 0, 0); 
 glVertex3d(-2, 2, 0); 
 glVertex3d(2, 2, 0); 
 glVertex3d(2, -2, 0); 
 glEnd(); 
 // Show the new scene 
 SwapBuffers(hDC); 
} 
• Vẽ hình tam giác 
• Màu đỏ (1,0,0) 
• Tọa độ 
24 
MainWndProc() 
// Handle window events and messages 
LONG WINAPI MainWndProc (HWND hWnd, UINT uMsg, 
WPARAM wParam, LPARAM lParam) 
{ 
 switch (uMsg) 
 { 
 case WM_SIZE: 
 ResizeGraphics(); 
 break; 
 case WM_CLOSE: 
 DestroyWindow(hWnd); 
 break; 
 case WM_DESTROY: 
 PostQuitMessage(0); 
 break; 
 // Default event handler 
 default: 
 return DefWindowProc (hWnd, uMsg, wParam, lParam); 
 break; 
 } 
 return 1; 
} 
• Hàm xử lý các sự kiện 
xảy ra với cửa sổ 
– Thay đổi kích thước 
– Đóng 
– Hủy 
– Mặc định 
25 
WinMain() 
int WINAPI WinMain (HINSTANCE hInstance, HINSTANCE 
hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow) 
{ 
 const LPCWSTR appname = TEXT("OpenGL Sample"); 
 WNDCLASS wndclass; 
 MSG msg; 
 // Define the window class 
 wndclass.style = 0; 
 wndclass.lpfnWndProc = (WNDPROC)MainWndProc; 
 wndclass.cbClsExtra = 0; 
 wndclass.cbWndExtra = 0; 
 wndclass.hInstance = hInstance; 
 wndclass.hIcon = LoadIcon(hInstance, appname); 
 wndclass.hCursor = LoadCursor(NULL,IDC_ARROW); 
 wndclass.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1); 
 wndclass.lpszMenuName = appname; 
 wndclass.lpszClassName = appname; 
 // Register the window class 
 if (!RegisterClass(&wndclass)) return FALSE; 
 // Create the window 
 hWnd = CreateWindow(appname, appname, 
WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPSIBLINGS | 
WS_CLIPCHILDREN, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, 800, 
600, NULL, NULL, hInstance, NULL); if (!hWnd) return FALSE; 
 // Initialize OpenGL 
 InitGraphics(); 
 // Display the window 
 ShowWindow(hWnd, nCmdShow); 
 UpdateWindow(hWnd); 
 // Event loop 
 while (1) 
 { 
 if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_NOREMOVE) == 
TRUE) 
 { 
 if (!GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) return TRUE; 
 TranslateMessage(&msg); 
 DispatchMessage(&msg); 
 } 
 DrawGraphics(); 
 } 
 wglDeleteContext(hRC); 
 ReleaseDC(hWnd, hDC); 
} 26 
Nội dung 
1 Giới thiệu Visual 
C++ 
2 Chương trình 
OpenGL đầu tiên 
3 OpenGL: Các khái 
niệm cơ bản 
27 
3 OpenGL: Các khái niệm cơ bản 
Các đối tượng hình học cơ bản 
• Điểm 
• Đoạn thẳng 
• Đa giác 
Quan sát (Viewing) 
• Màu sắc 
• Bóng màu (shading) 
• Phép biến đổi quan sát (Viewing Transformation) 
• Phép chiếu 
• Ánh sáng 
28 
Các đối tượng hình học cơ bản 
• OpenGL định nghĩa những đối tượng hình học cơ 
bản là: điểm, đoạn thẳng và đa giác 
• Mỗi đối tượng hình học được mô tả bằng loại đối 
tượng và một tập hợp các đỉnh 
• Lệnh glVertex*() được dùng để chỉ định một 
đỉnh. Dấu * được sử dụng vì có một số biến thể 
của lệnh glVertex () 
• Ví dụ glVertex3fv(): 3 là số tham số cần truyền 
vào của lệnh, f chỉ ra tham số kiểu float, v cho 
biết tham số thuộc loại véc-tơ (mảng) 
 29 
Vẽ điểm 
• Để vẽ điểm, truyền tham số GL_POINTS cho lệnh 
glBegin(). Kết thúc vẽ bằng glEnd(). Muốn thay đổi kích 
thước điểm ảnh, dùng glPointSize() 
• Ví dụ 
glBegin(GL_POINTS); 
glVertex2f(0.0, 0.0); 
glVertex2f(0.0, 3.0); 
glVertex2f(4.0, 3.0); 
glVertex2f(6.0, 1.5); 
glVertex2f(4.0, 0.0); 
glEnd(); 
30 
Vẽ đoạn thẳng 
• Để vẽ đoạn thẳng có thể dùng các tham số sau 
cho lệnh glBegin() 
– GL_LINES: Vẽ một loạt các đoạn thẳng tách biệt 
– GL_LINE_STRIP: Vẽ một đoạn thẳng từ đỉnh đầu 
tiên cuối cùng. Đoạn thẳng có thể giao nhau tùy 
tiện 
– GL_LINE_LOOP: Tương tự như GL_STRIP, ngoại 
trừ cạnh cuối được tự động thêm vào để đóng đa 
giác 
31 
Vẽ đa giác 
• Có một số lệnh để vẽ đa giác: 3 đỉnh (hình tam giác, 
GL_TRIANGLES) và bốn đỉnh (tứ giác, GL_QUADS) và đa giác 
tổng quát (GL_POLYGON) 
• Ví dụ 
glBegin(GL_POLYGON); 
glColor3f(1.0, 1.0, 0.0); // Màu vàng 
glVertex2f(0.0, 0.0); 
glVertex2f(0.0, 3.0); 
glVertex2f(4.0, 3.0); 
glVertex2f(6.0, 1.5); 
glVertex2f(4.0, 0.0) 
glEnd(); 
32 
Quan sát (Viewing) - Màu sắc 
• Khác với vẽ trên giấy, trên máy tính ta cần xóa và đặt màu nền 
trước khi vẽ ra lệnh vẽ các đối tượng. Trong OpenGL, lệnh xóa và 
đặt màu là glClearColor () 
• Tham số của lệnh là bộ 4 màu thành phần: đỏ, xanh lá cây, xanh 
dương và độ mờ (Red,Green,Blue, Alpha blending – RGBA). Giá trị 
màu thay đổi từ 0.0 đến 1.0 
• Để thiết lập một màu sắc, sử dụng lệnh glColor3f (). Nó có ba thông 
số nằm giữa 0.0 và 1.0 
• Giá trị một số màu cơ bản 
glColor3f(0.0, 0.0, 0.0); //black glColor3f(0.0, 0.0, 1.0); //blue 
glColor3f(1.0, 0.0, 0.0); //red glColor3f(1.0, 1.0, 0.0); //yellow 
glColor3f(0.0, 1.0, 0.0); //green glColor3f(1.0, 0.0, 1.0); //magenta 
glColor3f(0.0, 1.0, 1.0); //cyan glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); //white 
33 
Bóng màu (shading) 
• Trong OpenGL có thể 
đặt màu cho mỗi đỉnh 
riêng rẽ của đối tượng. 
OpenGL sẽ tự động nội 
suy để ra được màu ở 
vùng trung gian 
• Phép đổ bóng này được 
gọi là Đổ bóng Gouraud 
34 
Phép biến đổi quan sát (Viewing 
Transformation) 
• Để thay đổi hình ảnh của một đối tượng, cần hay đổi vị trí của đuối 
tượng hoặc của người quan sát. Trong đồ họa máy tính, một 
camera đặc trưng cho người quan sát 
• Để reset lại góc quan sát của camera, dùng lệnh glLoadIdentity() 
(Đặt ma trận chuyển đổi về ma trận đơn vị) 
• Dùng lệnh gluLookAt() để đặt vị trí của camera (người quan sát) và 
hướng nhìn 
• Ví dụ: lệnh gluLookAt( 
0.0, 0.0, 5.0, 
0.0, 0.0, 0.0, 
0.0, 1.0, 0.0) 
• đặt camera tại điểm (0.0, 0.0, 5.0), 
nhìn về điểm (0.0, 0.0, 0.0) và 
đặt véc-tơ hướng lên của camera 
là (0,1,0) (tức là nằm ngang) 
35 
Phép chiếu (projection) 
• Khi vẽ trong OpenGL luôn sử dụng kích thước 
thật của đối tượng. Thể hiện của đối tượng 
được tính toán tùy thuộc vào vị trí camera và 
phương pháp chiếu hình 
• Có hai phương pháp chiếu hình chính: trục đo 
(orthographic) và phối cảnh (perspective) 
• Để đặt phương pháp chiếu trục đo, sử dụng 
lệnh glOrtho(), với phối cảnh dùng lệnh 
glFrustum() 
36 
Ánh sáng 
• Hiệu ứng ánh sáng là rất quan trọng trong đồ 
họa 3D vì nếu không có ánh sáng một đối tượng 
3D sẽ trông như đối tượng 2D 
• OpenGL cung cấp hai loại nguồn sáng: hướng và 
vị trí 
• Một nguồn sáng hướng được coi là nằm cách 
đối tượng một khoảng cách vô hạn (như AS mặt 
trời). Vì vậy, các tia ánh sáng được coi là song 
song khi tiếp cận các đối tượng 
• Ngược lại, một nguồn sáng vị trí, gần hoặc ở 
ngay trong các cảnh và có các tia sáng không 
song song (như AS đèn) 
• Lệnh glLightfv()được sử dụng để đặt vị trí của 
ánh sáng, cho cả AS hướng và vị trí. Cũng được 
dùng khi chỉ định nguồn sáng có màu thuộc loại 
nền, khuếch tán, phản chiếu, hay phát xạ 
37 
Ánh sáng (tiếp) 
• Trong OpenGL có thể tạo đồng thời tối đa tám nguồn 
ánh sáng có tên lần lượt GL_LIGHT0, GL_LIGHT1,… 
• Để tạo ra một nguồn ánh sáng, phải chọn tên, vị trí 
nguồn sáng và các thông số màu sắc và chất lượng 
• Ví dụ 
GLfloat light_diffuse[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0}; 
GLfloat light_position[] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0}; 
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light_diffuse); 
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position); 
glEnable(GL_LIGHTING); 
glEnable(GL_LIGHT0); 
38 
Câu hỏi?