《OpenGL游戏程序设计》学习笔记---第七章图像、位图与OpenGL

《OpenGL游戏程序设计》 K.霍金/D.阿斯特著田昱川译

1. OpenGL位图

OpenGL位图被定义为像素的矩阵阵列，每个像素对应矩阵中一个位的数据（0或

者1），被当做窗口中一个矩形区域的绘制掩膜，通常用于字符。

比如一个16*16的位图，将其分割成一个16*16的栅格，如果一个像素对应的栅格中的值为1，那么就用当前的光栅颜色（就是glColor3f()这类函数设置的颜色）绘制该像素，如果为0，就什么也不绘制。

OpenGL位图转换成栅格阵列时，从位图的左下角开始：先画最下面的一行，然后是这行的上一行

例如位图是：（只说最后两行）

······

······（上面的行省略）

1·1·0·1·1·1·1·1·1·1·1·1·1·0·1·1（倒数第二行）

1·1·0·0·0·0·0·0·0·0·0·0·0·0·1·1（最后一行）

则转换成信息阵列是(每行用两位的十六进制表示)

unsigned char letter[]=

{

0xC0,0x03 ,//最后一行（共16位）

0xDF,0xFB ,//倒数第二行

······

};

a) glRasterPos*()

用来指定将要绘制位图或图像的屏幕位置，传递给此函数的坐标值定义了位图的左下角的位置。

void glRasterPos[234][sifd](TYPE x, TYPE y, TYPE z,TYPE w);

void glRasterPos[234][sifd]v(TYPE *coords);

除非为2D绘制指定了具体的模型视图矩阵和投影矩阵，否则传递给glRasterPos*()函数的坐标值就是相应的屏幕坐标。下面是使用glOrtho()函数定义一个2D视区，其宽度和高度定义了窗口的宽度和高度

glViewport(0,0,width,height);将视区设置为新的大小尺寸

glMatrixMode(GL_PROJECTION)投影矩阵设置为当前矩阵

glLoadIdentity();复位投影矩阵

定义2D视区

glOrtho(0.0f, width-1.0, 0.0, height-1.0, -1.0, 1.0);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);设置模型视图矩阵

glLoadIdnetity()复位模型视图矩阵

b) glBitmap()

设置了当前光栅位置之后，可以调用glBitmap()函数绘制位图

void glBitmap(GLsizei width,GLsizei height,GLfloat xOrigin, GLfloat yOrigin,

GLfloat xIncrement ,GLfloat yIncrement ,const GLubyte *bitmap);

函数在当前光栅位置的（xOrigin,yOrigin）坐标处，以指定的宽度和高度绘制一个位图，(xIncrement,yIncrement)坐标指定绘制完成后用于设置新的光栅位置的坐标增量。

OpenGl位图不能被旋转不能被缩放

2. 图像的使用

1. 图像的绘制

假设图像数据被载入到了内存中，可以调用glDrawPixels()函数来在窗口中指定的光栅位置显示这些图像数据。

void glDrawPixels(GLsizei width,GLsizei height ,Glenum format ,GLenum type,const GLovid *pixels);

format:

GL_ALPHA alpha颜色像素

GL_BGR 像素顺序为蓝色、绿色、红色

GL_BGRA 像素顺序为蓝色、绿色、红色、alpha

GL_BLUE 蓝色像素

GL_COLOR_INDEX 索引颜色像素

GL_GREEN 绿色像素

GL_RED 红色像素

GL_RGB 像素顺序为红色、绿色、蓝色

GL_RGBA 像素顺序为红色、绿色、蓝色、alpha

type：（不太理解）

GL_BITMAP 单个的位 0或者1

GL_BYTE 有符号的8bit整数 2字节

GL_UNSIGNED_BYTE 无符合的8bit整数 2字节

GL_SHORT 有符合的16bit整数 4字节

GL_UNSIGNED_SHORT 无符合的16bit整数，4字节

GL_INT 有符合的32bit整数 8字节

GL_UNSIGNED_INT 无符合的32bit整数 8字节

图像数据存储在imageData中，在屏幕300，300位置绘制图像

glRasterPos2i(300,300);

glDrawPixels(imageWidth,imageHeight,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,imageData);

2. 屏幕的读取

void glReadPixels(Glint x,Glint y,GLsizei width ,GLsizei height ,GLenum format,GLenum type,GLvoid *pixels);

x,y 指定要从屏幕上读取矩形的左下角，width，height定义矩形区域的大小。

将窗口的上半部分读取到一个RGB缓存中：

void *imageData;

int screenWidth,screenHeight;

glReadPixels(0,screenHeight/2,screenWidth,screenHeight/2,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE, imageData);

3. 屏幕的复制

glCopyPixels()函数将屏幕上的一个部分的像素复制到另一个部分

glCopyPixels(Glint x ,Glint y,GLsizei width,GLsizei height ,GLenum buffer);

函数将帧缓存中的一个矩形区域的像素数据复制到当前的光栅位置，矩形区域的左下角是（x，y），（width，height）是宽和高

4. 放大、缩小、翻转

void glPixelZoom(GLfloat xZoom,GLfloat yZoom);

默认情况下xZoom和yZoom的值都是1.0，是一个正常的图像

0.0~1.0会缩小图像，大于1.0会放大图像

参数指定为负值，图像将相对于当前的光栅位置进行翻转

glPixelZoom(-1.0f,-1.0f);在垂直和水平方向上翻转图像

glPixelZoom(0.5f,0.5f);缩小到原来的一半

glPiexlZoom(5.0f,5.0f);各个方向放大5倍

5. 放大镜和狙击步枪的瞄准镜实现

利用glCopyPixel()复制指定区域并结合glPixelZoom()

3. 像素存储的管理

应用程序从一台电脑移动到另一台电脑，运行速度可能变慢，有可能是内存中数据的边界对准问题引起。

在内存中数据是2、4、8字节边界对齐的话，有些计算机能更快的传输数据

可以通过glPixelStorei()函数控制数据对齐

void glPixelStorei(GLenum pname ,TYPE param);

pname:

GL_PACK_ALIGNMENT 通知OpenGl如何将数据装入内存

GL_UNPACK_ALIGNMENT 如何从内存中提取数据

param：1，2，4，8

默认情况下GL_PACK_ALIGNMENT 和GL_UNPACK_ALIGNMENT都是4

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glReadPixels

glPixelStorei

以上内容，在OpenGL_ES的gl.h只找到这两个。。。。

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4. Windows位图

BMP不使用任何压缩算法，文件大，易于读取和使用

1. 文件格式

BMP文件由3部分构成：位图文件头、位图信息头、实际的位图数据

位图文件头

位图信息头

（调色板数据）

位图数据

位图文件头数据结构：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

{

WORD bfType; 指定文件类型，必须是BM（0x4D42）

DWORD bfSize; 按字节指定位图文件的大小

WORD bfReserved1; 必须为0

WORD bfReserved2; 必须为0

DWORD bOffBits; 按字节指定从BITMAPFILEHEADER数据结构到位图数据偏移

}BITMAPFILEHEADER;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER

{

DWORD biSize;

LONG biWidth;以像素指定位图的宽度

LONG biHeight; 以像素指定位图的高度

WORD biplanes; 颜色平面数，必须为1

WORD biBitCount; 每个像素的数据位数1.4.8.16.24.32之一

DWORD biCompression;压缩类型 BI_RGB表面无压缩

DWORD biSizeImage; 按字节指定图像数据的大小，只包括位图数据

LONG biXPelsPerMeter; X轴上每米的像素数

LONG biYPelsPerMeter; y轴上每米的像素数

DWORD biClrUsed; 指定位图使用的颜色数

DWORD biClrImportant 指定重要颜色的数量

}BITMAPINFOHEADER;

位图的颜色格式为BGR，需要交换R和B的值，得掉RGB数据

2. BMP的载入

unsigned char *LoadBitmapFile(char *filename,BITMAPINFOHEADER *bitmapInfoHeader)

{

FILE *filePtr; //文件指针

BITMAPFILEHEADER bitmapFileHeader; //位图头文件

unsigned char *bitmapImage; //位图图像数据

int imageIdx =0; //位图索引计时器

unsigned char tempRGB; //交换变量

filePtr=fopen(filename,"rb"); //以读二进制模式打开文件

if (filePtr==NULL)

{

return NULL;

}

fread(&bitmapFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,filePtr);

if (bitmapFileHeader.bfType!=0x4d42) //检查是否是BMP图像

{

fclose(filePtr);

return NULL;

}

fread(&bitmapInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,filePtr);//读取图像信息头

fseek(filePtr,bitmapFileHeader.bfOffBits,SEEK_SET); //将文件指针移动到位图数据开始处

bitmapImage = (unsigned char *)malloc(bitmapInfoHeader->biSizeImage);

if (!bitmapImage)

{

free(bitmapImage);

fclose(filePtr);

return NULL;

}

fread(bitmapImage,1,bitmapInfoHeader->biSizeImage,filePtr); //读入位图图像数据

if(bitmapImage==NULL)

{

fclose(filePtr);

return NULL;

}

//位图的颜色格式是BGR,交换R和B的值

for(imageIdx=0;imageIdx<bitmapInfoHeader->biSizeImage;imageIdx+=3)

{

tempRGB = bitmapImage[imageIdx];

bitmapImage[imageIdx] = bitmapImage[imageIdx+2];

bitmapImage[imageIdx+2] = tempRGB;

}

fclose(filePtr);

return bitmapImage;

}

简单应用：

BITMAPINFOHEADER bitmapInfoHeader;

unsigned char * bitmapData;

bitmapData =LoadBitmapFile(“test.bmp”,&bitmapInfoHeader);

glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,4);

glRasterPos2i(100,100);

glDrawPixels(bitmapInfoHeader.biWidth,bitmapInfoHeader.biHeight,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,bitmapData);

3. BMP的输出

int WriteBitmapFile(char *filename,int width,int height,unsigned char *imageData)

{

FILE *filePtr; // 文件指针

BITMAPFILEHEADER bitmapFileHeader; //位图文件头

BITMAPINFOHEADER bitmapInfoHeader; //位图信息头

int imageIdx; //用于RGB->BGR交互

unsigned char tempRGB; //用于RGB->BGR交互

filePtr = fopen(filename,"wb");

if(!filePtr)

return 0;

//定义位图文件头

bitmapFileHeader.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER);

bitmapFileHeader.bfType = 0x4D42;

bitmapFileHeader.bfReserved1 = 0;

bitmapFileHeader.bfReserved2 = 0;

bitmapFileHeader.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);

//定义位图信息头

bitmapInfoHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);

bitmapInfoHeader.biPlanes = 1;

bitmapInfoHeader.biBitCount = 24; //24位图

bitmapInfoHeader.biCompression = BI_RGB; //无压缩

bitmapInfoHeader.biSizeImage = width*abs(height)*3;//w*h*(RGB字节数)

bitmapInfoHeader.biXPelsPerMeter = 0;

bitmapInfoHeader.biYPelsPerMeter = 0;

bitmapInfoHeader.biClrUsed = 0;

bitmapInfoHeader.biClrImportant = 0;

bitmapInfoHeader.biWidth = width;

bitmapInfoHeader.biHeight = height;

for (imageIdx = 0;imageIdx<bitmapInfoHeader.biSizeImage;imageIdx+=3)

{

tempRGB = imageData[imageIdx];

imageData[imageIdx] = imageData[imageIdx+2];

imageData[imageIdx+2] = tempRGB;

}

fwrite(&bitmapFileHeader,1,sizeof(BITMAPFILEHEADER),filePtr);//写位图文件头

fwrite(&bitmapInfoHeader,1,sizeof(BITMAPINFOHEADER),filePtr);//写位图信息头

fwrite(imageData,1,bitmapInfoHeader.biSizeImage,filePtr); //写图像数据

fclose(filePtr);//关闭文件

return 1;

}

简单应用：

unsigned char * imageData;

imageData = malloc(winWidth*winHeight*3);分配内存

memset(imageData,0,winWidth*winHeight*3);清理imageData内存中的内容

//从窗口读取数据

glReadPixels(0,0,winWidth-1,winHeight-1,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,imageData);

WriteBitmapFile(“writeout.bmp”,winWidth,winHeight,(unsigned char *)imageData);

free(imageData);

5. Targa图像文件

TGA在BMP的基础上又添加了一个alpha通道

1. TGA文件格式

TGA文件格式分为两个部分：头+数据

头结构如下：

typedef struct tagTARGAFILEHEADER

{

unsigned char imageIDLength; //标识（ID）数据项中的字符数

//0表示没有表示数据项

unsigned char colorMapType; //颜色位图类型总为0

unsigned char imageTypeCode; //未压缩的RGB为2

//未压缩的灰度为3

short int colorMapOrigin; //颜色图（低-高）的原点，总为0

short int colorMapLength; //颜色图（低-高）的长度，总为0

short int colorMapEntrySize; //颜色图元素大小尺寸（低-高），总为0

（这里应该是一个字节不是short int）

参见：http://www.worldlingo.com/ma/dewiki/zh_cn/Targa_Image_File

short int imageXorigin; //图像（低-高）左下角的x坐标，总为0

short int imageYorigin; //图像（低-高）左下角的y坐标，总为0

short int imageWidth; //图像（低-高）的像素宽度

short int imageHeight; //图像（低-高）的像素高度

unsigned char bitCount; //位数 16 、24、32

unsigned char imageDescriptor; //24位=0x00，32位=0x08

}TARGAFILEHEADER;

在头数据结构结束后紧接着就是Targa图像数据

在头数据结构首先要关注的是imageTypeCode，此项数据表面了要处理的Targa文件类型，

imageTypeCode:

2------未压缩的RGB图

3------未压缩的黑白图

10----游长编码RGB图

11----压缩黑白图像

2. Targa图像的载入

typedef struct

{

unsigned char imageTypeCode;

short int imageWidth;

short int imageHeight;

unsigned char bitCount;

unsigned char *imageData;

}TGAFILE;

int LoadTGAFile(char *filename,TGAFILE *tgaFile)

{

FILE *filePtr; // 文件指针

unsigned char ucharBad; //无用的无符号字符数据

short int sintBad; //无用的短整数数据

long imageSize; //TGA文件的大小尺寸

int colorMdoe; //RGBA是4，RGB是3

long imageIdx; //计数器变量

unsigned char colorSwap;//交换变量

filePtr = fopen(filename,"rb");

if(!filePtr)

return 0;

//读取前两个不需要的字节

fread(&ucharBad,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

//读入图像类型码

fread(&tgaFile->imageTypeCode,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

//只处理未压缩的图像

if ((tgaFile->imageTypeCode!=2)&&(tgaFile->imageTypeCode!=3))

{

fclose(filePtr);

return 0;

}

//读取13个不需要的数据字节（应该是9个）

fread(&sintBad,sizeof(short int),1,filePtr);

fread(&ucharBad,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

fread(&sintBad,sizeof(short int),1,filePtr);

//读取图像尺寸大小

fread(&tgaFile->imageWidth,sizeof(short int),1,filePtr);

fread(&tgaFile->imageHeight,sizeof(short int),1,filePtr);

//读取图像位深度

fread(&tgaFile->bitCount,sizeof(short int),1,filePtr);

//读取1个不需要的数据字节

fread(&ucharBad,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

colorMdoe = tgaFile->bitCount/8;

imageSize = tgaFile->imageWidth*tgaFile->imageHeight*colorMdoe;

//分配内存

tgaFile->imageData = (unsigned char*)malloc(sizeof(unsigned char)*imageSize);

//读入图像数据

fread(&tgaFile->imageData,sizeof(unsigned char),imageSize,filePtr);

//将BGR转换为RGB

for (imageIdx = 0,imageIdx<imageSize;imageIdx +=colorMdoe)

{

colorSwap = tgaFile->imageData[imageIdx];

tgaFile->imageData[imageIdx] = tgaFile->imageData[imageIdx+2];

tgaFile->imageData[imageIdx+2] = colorSwap;

}

//关闭文件

fclose(filePtr);

return 1;

}

简单应用：

TGAFILE *myTga;

myTga = (TGAFILE *)malloc(sizeof(TGAFILE));

LoadTGAFile("test.tga",myTga);

glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,4);

glRasterPos2i(200,200);

glDrawPixels(myTga->imageWidth,myTga->imageHeight,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,myTga->imageData);

3. Targa图像的输出

需要指定tga文件类型、位深度、使用RGB还是RGBA颜色模式，头数据结构中不重要的数据项设置为0

int WriteTGAFile(char * filename,short int width,short int height,unsigned char *imaeData)

{

unsigned char byteSkip; // 用于无用数据字节

short int shortSkip; // 用于短整数型的无用数据

unsigned char imageType; // tga图像类型

int colorMode; //图像颜色模式

unsigned char colorSwap; //用于BGR->RGB转换

int imageIdx; //BGR->RGB转换计数器

unsigned char bitDepth; //图像位深度

long imageSize; //图像数据大小尺寸

FILE *filePtr; //文件指针

filePtr = fopen(filename,"wb");

if (!filePtr)

{

fclose(filePtr);

return 0;

}

imageType = 2; //未压缩的RGB图

bitDepth = 24; //24位深度

colorMode = 3; //RGB颜色模式

byteSkip = 0; //无用字节数据

byteSkip = 0; //无用短整数型数据

//先写两个字节的空白数据

fwrite(&byteSkip,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

//写tga图像类型

fwrite(&imageType,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

//写9个字节的空白数据

fwrite(&shortSkip,sizeof(short int),1,filePtr);

fwrite(&byteSkip,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

fwrite(&shortSkip,sizeof(short int),1,filePtr);

//写图像大小尺寸

fwrite(&width,sizeof(short int),1,filePtr);

fwrite(&height,sizeof(short int),1,filePtr);

fwrite(&bitDepth,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

//写一个字节的空白数据

fwrite(&byteSkip,sizeof(unsigned char),1,filePtr);

//计算图像数据尺寸

imageSize = width*height*colorMode;

//将图像数据从RGB转换为BGR

for(imageIdx = 0;imageIdx<imageSize;imageIdx+=colorMode)

{

colorSwap = imaeData[imageIdx];

imaeData[imageIdx] = imaeData[imageIdx+2];

imaeData[imageIdx+2] = colorSwap;

}

fwrite(imaeData,sizeof(unsigned char),imageSize,filePtr);

fclose(filePtr);

return 1;

}

简单应用：

unsigned char *imageData;

imageData = malloc(800*600*3);

memset(imageData,0,800*600*3);

//从窗口获得图像

glReadPixels(0,0,799,599,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,imageData);

//将图像写如文件

WriteTGAFile("writeout.tga",800,600,(unsigned char *)imageData);

//释放图像数据内存

free(imageData);

发表于 2011-05-11 14:58 ezhong 阅读(1002) 评论(0) 编辑收藏举报

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