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Tutorial 1 Opening a window.md

File metadata and controls

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第一课:打开一个窗口

[TOC] 导语

欢迎来到第一课 !

在学习OpenGL之前,我们将先学习如何生成,运行,和玩转(最重要的一点)课程中的代码。

预备知识

本课程不需要特别的预备知识。如果您有编程语言(C、Java、Lisp、Javascript等)的经验,理解起课程代码来会快一些;但这并非必需的;如果没有编程经验,也不过是同时学习两样东西(编程语言+OpenGL)而已,会稍微麻烦些。

课程全部以“傻瓜式C++”编写:为了让代码尽量简单我费了很大劲。代码中没有模板(template)、类或指针。也就是说,即使您只懂Java也能理解所有内容。

忘记一切

如前所述,无需预备知识;不过,先把“旧式OpenGL”(glBegin()这类东西)忘掉吧。 在这里,您将学到新式OpenGL(OpenGL 3、4),而多数网上教程还在讲“旧式OpenGL”(OpenGL 1、2)。所以,在您的脑袋乱成一团浆糊之前,先把过时的知识清空吧。

生成课程中的代码

所有课程代码都能在Windows、Linux、和Mac上生成,过程大体相同:

  1. 更新驱动 !!赶快更新吧。别怪我没提醒您哟。
  2. 下载C++编译器
  3. 安装CMake
  4. 下载全部课程代码
  5. 用CMake创建工程
  6. 编译工程
  7. 试试这些例子!

各平台的详细过程如下。您可能要根据实际情况做些调整。若不确定,请按照Windows平台说明操作。

###在Windows上生成

  1. 更新驱动小菜一碟。直接去NVIDIA或者AMD的官网下载。若不清楚GPU的型号:控制面板->系统和安全->系统->设备管理器->显示适配器。如果是Intel集成显卡,一般由OEM(Dell、HP…)提供驱动。
  2. 建议用Visual Studio 2010 Express来编译。这里可以免费下载。若喜欢用MinGW,推荐Qt Creator。IDE可根据个人喜好选择。下列步骤是按Visual Studio讲解的,其他IDE差别不大。
  3. 这里下载安装CMake
  4. 下载课程源码,解压到例如C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials\
  5. 启动CMake。让第一栏路径指向刚才解压缩的文件夹;不确定就选包含CMakeLists.txt的文件夹。第二栏填CMake输出路径。例如C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials-build-Visual2010-32bits\,或者C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials\build\Visual2010-32bits\。注意,此处可随便填,不一定要和源码在同一文件夹。

  1. 点击Configure。由于是首次configure工程,CMake会让您选择编译器。根据步骤1选择。如果您的系统是Windows 64位的,选64位。不清楚就选32位。

  2. 再点Configure直至红色行全部消失。点Generate。Visual Studio工程创建完毕。不再需要CMake了,可以卸载掉。

  3. 打开C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials-build-Visual2010-32bits\会看到Tutorials.sln文件,用Visual Studio打开它。

    Build菜单中,点Build All。每个课程代码和依赖项都将编译。生成的可执行文件会出现在 C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials\。应该不会出什么错误。

  4. 打开C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials\playground,运行playground.exe,会弹出一个黑色窗口。

也可以在Visual Studio中运行任意一课的代码,但得先设置工作目录:右键点击Playground,选择Debugging、Working Directory、Browse,设置路径为C:\Users\XYZ\Projects\OpenGLTutorials\playground\。验证一下。再次右键点击Playground,“Choose as startup project”。按F5就可以调试了。

###在Linux上生成

Linux版本众多,这里不可能列出所有的平台。可根据实际情况自行调整,也不妨看一下发行版文档。

  1. 安装最新驱动。强烈推荐闭源的二进制驱动;不开源但是好用。如果发行版不提供自动安装,试试Ubuntu指南
  2. 安装必需的编译器、工具和库。完整清单如下: cmake make g++ libx11-dev libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev libxrandr-dev libxext-dev。命令行是sudo apt-get install 或者 su && yum install
  3. 下载课程源码并解压到如 ~/Projects/OpenGLTutorials/
  4. 输入如下命令 :
  • cd ~/Projects/OpenGLTutorials/
  • mkdir build
  • cd build
  • cmake ..
  1. build目录下多了一个刚刚创建的makefile文件
  2. 键入“make all”。每个课程代码和依赖项都会被编译。生成的可执行文件在 ~/Projects/OpenGLTutorials/。应该不会出什么错误。
  3. 打开~/Projects/OpenGLTutorials/playground,运行./playground会弹出一个黑色窗口。

提示:推荐使用Qt Creator作为IDE。值得一提的是,Qt Creator原生支持CMake,调试很方便。如下是QtCreator使用说明:

  1. 在QtCreator中打开Tools->Options->Compile->Execute->CMake
  2. 设置CMake路径。比如 /usr/bin/cmake
  3. File->Open Project;选择 tutorials/CMakeLists.txt
  4. 选择生成目录,最好选择tutorials文件夹外面
  5. 还可以在参数栏中设置 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug。验证一下。
  6. 点击下面的锤子图标。现在教程可以从tutorials/文件夹启动了。
  7. 要想在QtCreator中运行教程源码,点击Projects->Execution parameters->Working Directory,选择着色器、纹理和模型所在目录。以第二课为例:~/opengl-tutorial/tutorial02_red_triangle/

###在Mac上生成

Mac OS不支持OpenGL 3.3。最近,搭载MacOS 10.7 Lion和兼容型GPU的Mac机可以跑OpenGL 3.2了,但3.3还不行;所以我们用2.1移植版的课程代码。除此外,其他步骤和Windows类似(也支持Makefiles,此处不赘述):

  1. 从Mac App Store安装XCode
  2. 下载 CMake,安装.dmg。无需安装命令行工具。
  3. 下载课程源码(2.1版!!)解压到如~/Projects/OpenGLTutorials/
  4. 启动CMake (Applications->CMake)。将第一栏路径指向刚才解压缩的文件夹,不确定就选包含CMakeLists.txt的文件夹。第二栏填CMake输出路径。例如~/Projects/OpenGLTutorials_bin_XCode/。注意,这里可以随便填,不一定要和源码在同一文件夹。
  5. 点击Configure。由于是首次configure工程,CMake会让您选择编译器。选择Xcode。
  6. 再点Configure直至红色行全部消失。点Generate。Xcode项目创建完毕。不再需要CMake了,可以卸载掉。
  7. 打开~/Projects/OpenGLTutorials_bin_XCode/会看到Tutorials.xcodeproj文件:打开它。
  8. 选择一个教程,在Xcode的Scheme面板上运行,点击Run按钮编译和运行:

###关于Code::Blocks的说明 由于C::B和CMake中各有一个bug,您得在Project->Build->Options->Make commands中手动设置编译命令,如下图所示:

同时您还得手动设置工作目录:Project->Properties->Build targets->tutorial N->execution working dir(即src_dir/tutorial_N/)。

运行课程例子

一定要在正确的目录下运行课程例子:您可以双击可执行文件;如果爱用命令行,请用cd命令切换到正确的目录。

若想从IDE中运行程序,别忘了看看上面的说明——先正确设置工作目录。

如何学习本课程

每课都附有源码和数据,可在tutorialXX/找到。不过,建议您不改动这些工程,而是将它们作为参考;推荐在playground/playground.cpp中做试验,怎么折腾都行。要是弄乱了,就去粘一段课程代码,一切就会恢复正常。

我们会在整个教程中提供代码片段。不妨一边看教程,一边把代码复制到playground里调试。动手实验才是王道。单纯看别人写好的代码学不了多少。即便只是粘贴一下代码,也会碰到不少问题。

打开一个窗口

终于到了写OpenGL代码的时刻! 呵呵,其实还早着呢。有些教程会教您以“底层”的方式操作,以其让您清楚每一步的原理。这些内容往往无趣无用。因此,我们用一个第三方库——GLFW来帮忙处理窗口、键盘消息等细节。您也可以使用Windows的Win32 API、Linux的X11 API,或Mac的Cocoa API;或者用别的库,比如SFML、FreeGLUT、SDL等,请参见链接页

开工啦。从处理依赖库开始:我们要用一些基本库在控制台显示消息:

    // Include standard headers
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>

然后是GLEW库。其原理我们以后再说。

    // Include GLEW. Always include it before gl.h and glfw.h, since it's a bit magic.
    #include <GL/glew.h>

我们使用GLFW库处理窗口和键盘消息,把它也包含进来:

    // Include GLFW
    #include <GL/glfw.h>

下面的GLM是个很有用3D数学库,我们暂时用不到,但很快就会用上。GLM库很好用,但也没有什么神奇之处,您自己也可以写一个。添加“using namespace”是为了不用写“glm::vec3”,直接写“vec3”。

    // Include GLM
    #include <glm/glm.hpp>
    using namespace glm;

把这些#include都粘贴到playground.cpp。编译时编译器报错,说缺少main函数,那我们就创建一个 :

    int main(){

首先初始化GLFW :

    // Initialise GLFW
    if( !glfwInit() )
    {
        fprintf( stderr, "Failed to initialize GLFW\n" );
        return -1;
    }

终于可以创建我们的第一个OpenGL窗口啦!

    glfwOpenWindowHint(GLFW_FSAA_SAMPLES, 4); // 4x antialiasing
    glfwOpenWindowHint(GLFW_OPENGL_VERSION_MAJOR, 3); // We want OpenGL 3.3
    glfwOpenWindowHint(GLFW_OPENGL_VERSION_MINOR, 3);
    glfwOpenWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE); //We don't want the old OpenGL
     
    // Open a window and create its OpenGL context
    if( !glfwOpenWindow( 1024, 768, 0,0,0,0, 32,0, GLFW_WINDOW ) )
    {
        fprintf( stderr, "Failed to open GLFW window\n" );
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
     
    // Initialize GLEW
    glewExperimental=true; // Needed in core profile
    if (glewInit() != GLEW_OK) {
        fprintf(stderr, "Failed to initialize GLEW\n");
        return -1;
    }
 
glfwSetWindowTitle( "Tutorial 01" );

生成并运行。一个窗口弹出后立即关闭了。可不是嘛,还没设置等待用户Esc按键再关闭呢:

    // Ensure we can capture the escape key being pressed below
    glfwEnable( GLFW_STICKY_KEYS );
     
    do{
        // Draw nothing, see you in tutorial 2 !
     
        // Swap buffers
        glfwSwapBuffers();
     
    } // Check if the ESC key was pressed or the window was closed
    while( glfwGetKey( GLFW_KEY_ESC ) != GLFW_PRESS &&
    glfwGetWindowParam( GLFW_OPENED ) );

第一课就到这啦!第二课会教大家绘制三角形。

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