译者序 前言 第1章 OpenGL简介 1 1.1 什么是OpenGL 1 1.2 一段简单的OpenGL代码 3 1.3 OpenGL函数的语法 4 1.4 OpenGL是一个状态机 6 1.5 OpenGL渲染管线 6 1.5.1 显示列表 7 1.5.2 求值器 7 1.5.3 基于顶点的操作 7 1.5.4 图元装配 7 1.5.5 像素操作 8 1.5.6 纹理装配 8 1.5.7 光栅化 8 1.5.8 片断操作 8 1.6 与OpenGL相关的函数库 9 1.6.1 包含文件 9 1.6.2 OpenGL实用工具库（GLUT） 10 1.7 动画 13 1.7.1 暂停刷新 14 1.7.2 动画=重绘+交换 15 1.8 OpenGL及其废弃机制 17 1.8.1 OpenGL渲染环境 17 1.8.2 访问OpenGL函数 18 第2章 状态管理和绘制几何物体 19 2.1 绘图工具箱 20 2.1.1 清除窗口 20 2.1.2 指定颜色 22 2.1.3 强制完成绘图操作 23 2.1.4 坐标系统工具箱 24 2.2 描述点、直线和多边形 25 2.2.1 什么是点、直线和多边形 25 2.2.2 指定顶点 27 2.2.3 OpenGL几何图元 27 2.3 基本状态管理 31 2.4 显示点、直线和多边形 32 2.4.1 点的细节 32 2.4.2 直线的细节 33 2.4.3 多边形的细节 36 2.5 法线向量 41 2.6 顶点数组 43 2.6.1 步骤1：启用数组 44 2.6.2 步骤2：指定数组的数据 44 2.6.3 步骤3：解引用和渲染 46 2.6.4 重启图元 51 2.6.5 实例化绘制 53 2.6.6 混合数组 54 2.7 缓冲区对象 57 2.7.1 创建缓冲区对象 57 2.7.2 激活缓冲区对象 58 2.7.3 用数据分配和初始化缓冲区对象 58 2.7.4 更新缓冲区对象的数据值 60 2.7.5 在缓冲区对象之间复制数据 62 2.7.6 清除缓冲区对象 63 2.7.7 使用缓冲区对象存储顶点数组数据 63 2.8 顶点数组对象 65 2.9 属性组 69 2.10 创建多边形表面模型的一些提示 71 第3章 视图 77 3.1 简介：用照相机打比方 78 3.1.1 一个简单的例子：绘制立方体 80 3.1.2 通用的变换函数 83 3.2 视图和模型变换 84 3.2.1 对变换进行思考 85 3.2.2 模型变换 86 3.2.3 视图变换 89 3.3 投影变换 93 3.3.1 透视投影 94 3.3.2 正投影 95 3.3.3 视景体裁剪 96 3.4 视口变换 96 3.4.1 定义视口 96 3.4.2 变换深度坐标 97 3.5 和变换相关的故障排除 98 3.6 操纵矩阵堆栈 100 3.6.1 模型视图矩阵堆栈 101 3.6.2 投影矩阵堆栈 102 3.7 其他裁剪平面 102 3.8 一些组合变换的例子 104 3.8.1 创建太阳系模型 104 3.8.2 创建机器人手臂 107 3.9 逆变换和模拟变换 109 第4章 颜色 113 4.1 颜色感知 113 4.2 计算机颜色 114 4.3 RGBA和颜色索引模式 115 4.3.1 RGBA显示模式 116 4.3.2 颜色索引模式 117 4.3.3 在RGBA和颜色索引模式中进行选择 118 4.3.4 切换显示模式 118 4.4 指定颜色和着色模型 119 4.4.1 在RGBA模式下指定颜色 119 4.4.2 在颜色索引模式下指定颜色 120 4.4.3 指定着色模型 121 第5章 光照 123 5.1 隐藏表面消除工具箱 124 5.2 现实世界和OpenGL光照 125 5.2.1 环境光、散射光、镜面光和发射光 125 5.2.2 材料颜色 126 5.2.3 光和材料的RGB值 126 5.3 一个简单的例子：渲染光照球体 127 5.4 创建光源 129 5.4.1 颜色 130 5.4.2 位置和衰减 131 5.4.3 聚光灯 132 5.4.4 多光源 133 5.4.5 控制光源的位置和方向 133 5.5 选择光照模型 138 5.5.1 全局环境光 138 5.5.2 局部的观察点或无限远的观察点 138 5.5.3 双面光照 139 5.5.4 镜面辅助颜色 139 5.5.5 启用光照 140 5.6 定义材料属性 140 5.6.1 散射和环境反射 141 5.6.2 镜面反射 141 5.6.3 发射光颜色 142 5.6.4 更改材料属性 142 5.6.5 颜色材料模式 143 5.7 和光照有关的数学知识 146 5.7.1 材料的发射光 147 5.7.2 经过缩放的全局环境光 147 5.7.3 光源的贡献 147 5.7.4 完整的光照计算公式 148 5.7.5 镜面辅助颜色 148 5.8 颜色索引模式下的光照 149 第6章 混合、抗锯齿、雾和多边形偏移 151 6.1 混合 152 6.1.1 源因子和目标因子 152 6.1.2 启用混合 154 6.1.3 使用混合方程式组合像素 154 6.1.4 混合的样例用法 156 6.1.5 一个混合的例子 157 6.1.6 使用深度缓冲区进行三维混合 159 6.2 抗锯齿 162 6.2.1 对点和直线进行抗锯齿处理 164 6.2.2 使用多重采样对几何图元进行抗锯齿处理 169 6.2.3 对多边形进行抗锯齿处理 172 6.3 雾 172 6.3.1 使用雾 173 6.3.2 雾方程式 175 6.4 点参数 181 6.5 多边形偏移 182 第7章 显示列表 185 7.1 为什么使用显示列表 185 7.2 一个使用显示列表的例子 186 7.3 显示列表的设计哲学 188 7.4 创建和执行显示列表 189 7.4.1 命名和创建显示列表 191 7.4.2 存储在显示列表里的是什么 191 7.4.3 执行显示列表 193 7.4.4 层次式显示列表 193 7.4.5 管理显示列表索引 194 7.5 执行多个显示列表 194 7.6 用显示列表管理状态变量 199 第8章 绘制像素、位图、字体和图像 202 8.1 位图和字体 203 8.1.1 当前光栅位置 204 8.1.2 绘制位图 205 8.1.3 选择位图的颜色 206 8.1.4 字体和显示列表 206 8.1.5 定义和使用一种完整的字体 207 8.2 图像 209 8.3 图像管线 215 8.3.1 像素包装和解包 216 8.3.2 控制像素存储模式 217 8.3.3 像素传输操作 219 8.3.4 像素映射 221 8.3.5 放大、缩小或翻转图像 222 8.4 读取和绘制像素矩形 224 8.5 使用缓冲区对象存取像素矩形数据 227 8.5.1 使用缓冲区对象传输像素数据 227 8.5.2 使用缓冲区对象提取像素数据 228 8.6 提高像素绘图速度的技巧 229 8.7 图像处理子集 230 8.7.1 颜色表 231 8.7.2 卷积 234 8.7.3 颜色矩阵 240 8.7.4 柱状图 241 8.7.5 最小最大值 243 第9章 纹理贴图 245 9.1 概述和示例 248 9.1.1 纹理贴图的步骤 248 9.1.2 一个示例程序 249 9.2 指定纹理 251 9.2.1 纹理代理 255 9.2.2 替换纹理图像的全部或一部分 257 9.2.3 一维纹理 259 9.2.4 三维纹理 261 9.2.5 纹理数组 264 9.2.6 压缩纹理图像 265 9.2.7 使用纹理边框 267 9.2.8 mipmap：多重细节层 267 9.3 过滤 275 9.4 纹理对象 277 9.4.1 命名纹理对象 277 9.4.2 创建和使用纹理对象 278 9.4.3 清除纹理对象 280 9.4.4 常驻纹理工作集 280 9.5 纹理函数 282 9.6 分配纹理坐标 284 9.6.1 计算正确的纹理坐标 285 9.6.2 重复和截取纹理 286 9.7 纹理坐标自动生成 289 9.7.1 创建轮廓线 289 9.7.2 球体纹理 293 9.7.3 立方图纹理 294 9.8 多重纹理 296 9.9 纹理组合器函数 299 9.10 在纹理之后应用辅助颜色 303 9.10.1 在禁用光照时使用辅助颜色 303 9.10.2 启用光照后的辅助镜面颜色 303 9.11 点块纹理 303 9.12 纹理矩阵堆栈 304 9.13 深度纹理 305 9.13.1 创建阴影图 306 9.13.2 生成纹理坐标并进行渲染 307 第10章 帧缓冲区 309 10.1 缓冲区及其用途 310 10.1.1 颜色缓冲区 311 10.1.2 清除缓冲区 312 10.1.3 选择用于读取和写入的颜色缓冲区 313 10.1.4 缓冲区的屏蔽 315 10.2 片断测试和操作 316 10.2.1 裁剪测试 316 10.2.2 alpha测试 317 10.2.3 模板测试 318 10.2.4 深度测试 322 10.2.5 遮挡查询 322 10.2.6 条件渲染 324 10.2.7 混合、抖动和逻辑操作 325 10.3 累积缓冲区 327 10.3.1 运动模糊 328 10.3.2 景深 328 10.3.3 柔和阴影 331 10.3.4 微移 331 10.4 帧缓冲区对象 332 10.4.1 渲染缓冲区 333 10.4.2 复制像素矩形 340 第11章 分格化和二次方程表面 342 11.1 多边形分格化 342 11.1.1 创建分格化对象 343 11.1.2 分格化回调函数 343 11.1.3 分格化属性 347 11.1.4 多边形定义 350 11.1.5 删除分格化对象 352 11.1.6 提高分格化性能的建议 352 11.1.7 描述GLU错误 352 11.1.8 向后兼容性 352 11.2 二次方程表面：渲染球体、圆柱体和圆盘 353 11.2.1 管理二次方程对象 354 11.2.2 控制二次方程对象的属性 354 11.2.3 二次方程图元 355 第12章 求值器和NURBS 360 12.1 前提条件 360 12.2 求值器 361 12.2.1 一维求值器 361 12.2.2 二维求值器 365 12.2.3 使用求值器进行纹理处理 369 12.3 GLU的NURBS接口 371 12.3.1 一个简单的NURBS例子 371 12.3.2 管理NURBS对象 374 12.3.3 创建NURBS曲线或表面 377 12.3.4 修剪NURBS表面 380 第13章 选择和反馈 383 13.1 选择 383 13.1.1 基本步骤 384 13.1.2 创建名字栈 384 13.1.3 点击记录 385 13.1.4 一个选择例子 386 13.1.5 挑选 389 13.1.6 编写使用选择的程序的一些建议 397 13.2 反馈 398 13.2.1 反馈数组 399 13.2.2 在反馈模式下使用标记 400 13.2.3 一个反馈例子 400 第14章 OpenGL高级技巧 404 14.1 错误处理 405 14.2 OpenGL版本 406 14.2.1 工具函数库版本 407 14.2.2 窗口系统扩展版本 407 14.3 标准的扩展 407 14.4 实现半透明效果 409 14.5 轻松实现淡出效果 409 14.6 使用后缓冲区进行物体选择 411 14.7 低开销的图像转换 411 14.8 显示层次 412 14.9 抗锯齿字符 413 14.10 绘制圆点 414 14.11 图像插值 414 14.12 制作贴花 415 14.13 使用模板缓冲区绘制填充的凹多边形 416 14.14 寻找冲突区域 416 14.15 阴影 417 14.16 隐藏直线消除 418 14.16.1 使用多边形偏移实现隐藏直线消除 418 14.16.2 使用模板缓冲区实现隐藏直线消除 419 14.17 纹理贴图的应用 419 14.18 绘制深度缓冲的图像 420 14.19 Dirichlet域 420 14.20 使用模板缓冲区实现生存游戏 421 14.21 glDrawPixels()和glCopyPixels()的其他应用 422 第15章 OpenGL着色语言 424 15.1 OpenGL图形管线和可编程着色器 424 15.1.1 顶点处理 425 15.1.2 片断处理 426 15.2 使用GLSL着色器 427 15.2.1 着色器示例 427 15.2.2 OpenGL/GLSL接口 428 15.3 OpenGL着色语言 432 15.4 使用GLSL创建着色器 433 15.4.1 程序起点 433 15.4.2 声明变量 433 15.4.3 聚合类型 434 15.5 uniform块 439 15.5.1 在着色器中指定uniform变量 440 15.5.2 访问在uniform块中声明的uniform变量 440 15.5.3 计算不变性 446 15.5.4 语句 446 15.5.5 函数 448 15.5.6 在GLSL程序中使用OpenGL状态值 449 15.6 在着色器中访问纹理图像 449 15.7 着色器预处理器 452 15.7.1 预处理器指令 452 15.7.2 宏定义 452 15.7.3 预处理器条件 453 15.7.4 编译器控制 453 15.8 扩展处理 454 15.9 顶点着色器的细节 454 15.10 变换反馈 458 15.11 片断着色器 462 附录A GLUT（OpenGL实用工具库） 基础知识 464 附录B 状态变量 468 附录C 齐次坐标和变换矩阵 495 附录D OpenGL和窗口系统 499 术语表 511