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提高显示速度:NeHe的OpenGL第12课

2018-04-26 17:09

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这次我将教你如何使用显示列表,显示列表将加快程序的速度,而且可以减少代码的长度。
当你在制作游戏里的小行星场景时,每一层上至少需要两个行星,你可以用OpenGL中的多边形来构造每一个行星。聪明点的做法是做一个循环,每个循环画出行星的一个面,最终你用几十条语句画出了一个行星。每次把行星画到屏幕上都是很困难的。当你面临更复杂的物体时你就会明白了。
那么,解决的办法是什么呢?现实列表!!!(真是老套的桥段——译者)用现实列表,你只需要一次性建立物体,你可以贴图,用颜色,想怎么弄就怎么弄。给现实列表一个名字,比如给小行星的显示列表命名为“asteroid”。现在,任何时候我想在屏幕上画出行星,我只需要调用 glCallList(asteroid)。之前做好的小行星就会立刻显示在屏幕上了。因为小行星已经在显示列表里建造好了,OpenGL不会再计算如何构造它。它已经在内存中建造好了。这将大大降低CPU的使用,让你的程序跑的更快!
那么,开始学习咯!:)我称这个DEMO为Q-Bert 显示列表。最终这个DEMO将在屏幕上画出15个立方体。每个立方体都由一个盒子和一个顶构成,顶部是一个单独的显示列表,盒子没有顶。:)
这一课是建立在第六课的基础上的,我将重写大部分的代码,这样容易看懂。下面的这些代码在所有的课程中差不多都用到了。
#include // Header File For Windows
#include // Header File For Standard Input/Output
#include // Header File For The OpenGL32 Library
#include // Header File For The GLu32 Library
#include // Header File For The GLaux Library
HDC hDC=NULL; // Private GDI Device Context
HGLRC hRC=NULL; // Permanent Rendering Context
HWND hWnd=NULL; // Holds Our Window Handle
HINSTANCE hInstance; // Holds The Instance Of The Application
bool keys[256]; // Array Used For The Keyboard Routine
bool active=TRUE; // Window Active Flag Set To TRUE By Default
bool fullscreen=TRUE; // Fullscreen Flag Set To Fullscreen Mode By Default

下面设置变量。首先是存储纹理的变量,然后两个新的变量用于显示列表。这些变量是指向内存中显示列表的指针。命名为box 和 top。
然后用两个变量xloop,yloop表示屏幕上立方体的位置,两个变量xrot,yrot表示立方体的旋转。
GLuint texture[1]; // Storage For One Texture
GLuint box; // Storage For The Display List
GLuint top; // Storage For The Second Display List
GLuint xloop; // Loop For X Axis
GLuint yloop; // Loop For Y Axis
GLfloat xrot; // Rotates Cube On The X Axis
GLfloat yrot; // Rotates Cube On The Y Axis
接下来建立两个颜色数组。
static GLfloat boxcol[5][3]= // Array For Box Colors
{
// Bright: Red, Orange, Yellow, Green, Blue
{1.0f,0.0f,0.0f},{1.0f,0.5f,0.0f},{1.0f,1.0f,0.0f},{0.0f,1.0f,0.0f},{0.0f,1.0f,1.0f}
};
static GLfloat topcol[5][3]= // Array For Top Colors
{
// Dark: Red, Orange, Yellow, Green, Blue
{.5f,0.0f,0.0f},{0.5f,0.25f,0.0f},{0.5f,0.5f,0.0f},{0.0f,0.5f,0.0f},{0.0f,0.5f,0.5f}
};
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM); // Declaration For WndProc
现在正式开始建立显示列表。你可能注意到了,所有创造盒子的代码都在第一个显示列表里,所有创造顶部的代码都在另一个列表里。我会努力解释这些细节。
GLvoid BuildLists() // Build Box Display List
{
开始的时候我们告诉OpenGL我们要建立两个显示列表。glGenLists(2)建立了两个显示列表的空间,并返回第一个显示列表的指针。“box“指向第一个显示列表,任何时候调用“box“第一个显示列表就会显示出来。
box=glGenLists(2); // Building Two Lists

现在开始构造第一个显示列表。我们已经申请了两个显示列表的空间了,并且有box指针指向第一个显示列表。所以现在我们应该告诉OpenGL要建立什么类型的显示列表。
我们用glNewList()命令来做这个事情。你一定注意到了box是第一个参数,这表示OpenGL将把列表存储到box所指向的内存空间。第二个参数GL_COMPILE告诉OpenGL我们想预先在内存中构造这个列表,这样每次画的时候就不必重新计算怎么构造物体了。
GL_COMPILE类似于编程。在你写程序的时候,把它装载到编译器里,你每次运行程序都需要重新编译。而如果他已经编译成了.exe文件,那么每次你只需要点击那个.exe文件就可以运行它了,不需要编译。当OpenGL编译过显示列表后,就不需要再每次显示的时候重新编译它了。这就是为什么用显示列表可以加快速度。
glNewList(box,GL_COMPILE); // New Compiled box Display List
下面这部分的代码画出一个没有顶部的盒子,它不会出现在屏幕上,只会存储在显示列表里。
你可以在glNewList()和glEngList()中间加上任何你想加上的代码。可以设置颜色,贴图等等。唯一不能加进去的代码就是会改变显示列表的代码。显示列表一旦建立,你就不能改变它。
比如你想加上glColor3ub(rand()%255,rand()%255,rand()%255),使得每一次画物体时都会有不同的颜色。但因为显示列表只会建立一次,所以每次画物体的时候颜色都不会改变。物体将会保持第一次建立显示列表时的颜色。
如果你想改变显示列表的颜色,你只有在调用显示列表之前改变颜色。后面将详细解释这一点。
glBegin(GL_QUADS); // Start Drawing Quads
// Bottom Face
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad
// Front Face
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad
// Back Face
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad
// Right face
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad
// Left Face
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad
glEnd(); // Done Drawing Quads
用glEngList()命令,我们告诉OpenGL我们已经完成了一个显示列表。在glNewList()和glEngList()之间的任何东西就是显示列表的一部分。
glEndList(); // Done Building The box List
现在我们来建立第二个显示列表。在上一个显示列表的指针上加1,就得到了第二个显示列表的指针。第二个显示列表的指针命名为“top“。
top=box+1; // top List Value Is box List Value +1
现在我们知道了第二个显示列表的指针,我们可以建立它了。
glNewList(top,GL_COMPILE); // New Compiled top Display List
下面的代码画出盒子的顶部。
glBegin(GL_QUADS); // Start Drawing Quad
// Top Face
glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f); // Bottom Left Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f); // Bottom Right Of The Texture and Quad
glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f); // Top Right Of The Texture and Quad
glEnd(); // Done Drawing Quad

然后告诉OpenGL第二个显示列表建立完毕。
glEndList(); // Done Building The top Display List
}

贴图纹理的代码和之前教程里的代码是一样的。我们需要一个可以贴在立方体上的纹理。我决定使用mipmapping让纹理看上去光滑,我讨厌看见像素点:)纹理的文件名是"cube.bmp",存放在data目录下。
if (TextureImage[0]=LoadBMP("Data/Cube.bmp")) // Load The Bitmap
改变窗口大小的代码和第六课是一样的。
初始化的代码只有一点改变,加入了一行BuildList()。请注意代码的顺序,先读入纹理,然后建立显示列表,这样当我们建立显示列表的时候就可以将纹理贴到立方体上了。
int InitGL(GLvoid) // All Setup For OpenGL Goes Here
{
if (!LoadGLTextures()) // Jump To Texture Loading Routine
{
return FALSE; // If Texture Didn“t Load Return FALSE
}
BuildLists(); // Jump To The Code That Creates Our Display Lists
glEnable(GL_TEXTURE_2D); // Enable Texture Mapping
glShadeModel(GL_SMOOTH); // Enable Smooth Shading
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f); // Black Background
glClearDepth(1.0f); // Depth Buffer Setup
glEnable(GL_DEPTH_TEST); // Enables Depth Testing
glDepthFunc(GL_LEQUAL); // The Type Of Depth Testing To Do
接下来的三行使灯光有效。Light0一般来说是在显卡中预先定义过的,如果Light0不工作,把下面那行注释掉好了。
最后一行的GL_COLOR_MATERIAL使我们可以用颜色来贴纹理。如果没有这行代码,纹理将始终保持原来的颜色,glColor3f(r,g,b)就没有用了。总之这行代码是很有用的。
glEnable(GL_LIGHT0); // Quick And Dirty Lighting (Assumes Light0 Is Set Up)
glEnable(GL_LIGHTING); // Enable Lighting
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL); // Enable Material Coloring
最后,设置投影校正,返回TURE。
glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST); // Nice Perspective Correction
return TRUE; // Initialization Went OK
现在来看绘画的代码。对数学我从来都是很头大的,没有sin,没有cos,但仍然看起来很奇怪(相信读者不会觉得头大)。首先,按惯例,清除屏幕和深度缓冲。
然后捆绑纹理到立方体上(我知道捆绑这个词不太专业,但是……)。可以将这行放在显示列表里,但放在外边,就可以在任何时候修改它。
int DrawGLScene(GLvoid) // Here“s Where We Do All The Drawing
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // Clear The Screen And The Depth Buffer
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]); // Select The Texture
现在到了真正有趣的地方了。用一个循环,循环变量用于改变Y轴位置,在Y轴上画5个立方体,所以用从1到5的循环。
for (yloop=1;yloop<6;yloop++) // Loop Through The Y Plane
{
另外用一个循环,循环变量用于改变X轴位置。每行上的立方体数目取决于行数,所以循环方式如下。
for (xloop=0;xloop {
glLoadIdentity(); // Reset The View
下边的代码是移动和旋转当前坐标系到需要画出立方体的位置。(原文有很罗嗦的一大段,相信大家的数学功底都不错,就不翻译了)
// Position The Cubes On The Screen
glTranslatef(1.4f+(float(xloop)*2.8f)-(float(yloop)*1.4f),((6.0f-float(yloop))*2.4f)-7.0f,-20.0f);
glRotatef(45.0f-(2.0f*yloop)+xrot,1.0f,0.0f,0.0f); // Tilt The Cubes Up And Down
glRotatef(45.0f+yrot,0.0f,1.0f,0.0f); // Spin Cubes Left And Right
然后在正式画盒子之前设置颜色。每个盒子用不同的颜色。
glColor3fv(boxcol[yloop-1]); // Select A Box Color
好了,颜色设置好了。现在需要做的就是画出盒子。不用写出画多边形的代码,只需要用glCallList(box)命令调用显示列表。盒子将会用glColor3fv()所设置的颜色画出来。
glCallList(box); // Draw The Box
然后用另外的颜色画顶部。搞定!
glColor3fv(topcol[yloop-1]); // Select The Top Color
glCallList(top); // Draw The Top
}
}
return TRUE; // Jump Back
}

下面的代码是键盘控制的一些东西。
SwapBuffers(hDC); // Swap Buffers (Double Buffering)
if (keys[VK_LEFT]) // Left Arrow Being Pressed?
{
yrot-=0.2f; // If So Spin Cubes Left
}
if (keys[VK_RIGHT]) // Right Arrow Being Pressed?
{
yrot+=0.2f; // If So Spin Cubes Right
}
if (keys[VK_UP]) // Up Arrow Being Pressed?
{
xrot-=0.2f; // If So Tilt Cubes Up
}
if (keys[VK_DOWN]) // Down Arrow Being Pressed?
{
xrot+=0.2f; // If So Tilt Cubes Down
}
(然后,这是一些申明版权的话,不翻译了,呵呵)
if (keys[VK_F1]) // Is F1 Being Pressed?
{
keys[VK_F1]=FALSE; // If So Make Key FALSE
KillGLWindow(); // Kill Our Current Window
fullscreen=!fullscreen; // Toggle Fullscreen / Windowed Mode
// Recreate Our OpenGL Window
if (!CreateGLWindow("NeHe“s Display List Tutorial",640,480,16,fullscreen))
{
return 0; // Quit If Window Was Not Created
}
}
}
}