OpenGL（四）之顏色篇

本次學習的是顏色的選擇。終於要走出黑白的世界了~~


OpenGL支持兩種顏色模式：一種是RGBA，一種是顏色索引模式。
無論哪種顏色模式，計算機都必須為每一個像素保存一些數據。不同的是，RGBA模式中，數據直接就代表了顏色；而顏色索引模式中，數據代表的是一個索引，要得到真正的顏色，還必須去查索引表。

1. RGBA顏色
RGBA模式中，每一個像素會保存以下數據：R值（紅色分量）、G值（綠色分量）、B值（藍色分量）和A值（alpha分量）。其中紅、綠、藍三種顏色相組合，就可以得到我們所需要的各種顏色，而alpha不直接影響顏色，它將留待以后介紹。
在RGBA模式下選擇顏色是十分簡單的事情，只需要一個函數就可以搞定。
glColor*系列函數可以用於設置顏色，其中三個參數的版本可以指定R、G、B的值，而A值采用默認；四個參數的版本可以分別指定R、G、B、A的值。例如：
void glColor3f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue);
void glColor4f(GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue, GLfloat alpha);
（還記得嗎？3f表示有三個浮點參數~請看第二課中關於glVertex*函數的敘述。）
將浮點數作為參數，其中0.0表示不使用該種顏色，而1.0表示將該種顏色用到最多。例如：
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);    表示不使用綠、藍色，而將紅色使用最多，於是得到最純凈的紅色。
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);    表示使用綠、藍色到最多，而不使用紅色。混合的效果就是淺藍色。
glColor3f(0.5f, 0.5f, 0.5f);    表示各種顏色使用一半，效果為灰色。
注意：浮點數可以精確到小數點后若干位，這並不表示計算機就可以顯示如此多種顏色。實際上，計算機可以顯示的顏色種數將由硬件決定。如果OpenGL找不到精確的顏色，會進行類似“四舍五入”的處理。

大家可以通過改變下面代碼中glColor3f的參數值，繪制不同顏色的矩形。

void myDisplay(void)
{
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
     glRectf(-0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f);
     glFlush();
}

效果：

注意：glColor系列函數，在參數類型不同時，表示“最大”顏色的值也不同。
采用f和d做后綴的函數，以1.0表示最大的使用。
采用b做后綴的函數，以127表示最大的使用。
采用ub做后綴的函數，以255表示最大的使用。
采用s做后綴的函數，以32767表示最大的使用。
采用us做后綴的函數，以65535表示最大的使用。
這些規則看似麻煩，但熟悉后實際使用中不會有什么障礙。

2、索引顏色
在索引顏色模式中，OpenGL需要一個顏色表。這個表就相當於畫家的調色板：雖然可以調出很多種顏色，但同時存在於調色板上的顏色種數將不會超過調色板的格數。試將顏色表的每一項想象成調色板上的一個格子：它保存了一種顏色。
在使用索引顏色模式畫圖時，我說“我把第i種顏色設置為某某”，其實就相當於將調色板的第i格調為某某顏色。“我需要第k種顏色來畫圖”，那么就用畫筆去蘸一下第k格調色板。
顏色表的大小是很有限的，一般在256~4096之間，且總是2的整數次冪。在使用索引顏色方式進行繪圖時，總是先設置顏色表，然后選擇顏色。

2.1、選擇顏色
使用glIndex*系列函數可以在顏色表中選擇顏色。其中最常用的可能是glIndexi，它的參數是一個整形。
void glIndexi(GLint c);
是的，這的確很簡單。

2.2、設置顏色表
OpenGL 並直接沒有提供設置顏色表的方法，因此設置顏色表需要使用操作系統的支持。我們所用的Windows和其他大多數圖形操作系統都具有這個功能，但所使用的 函數卻不相同。正如我沒有講述如何自己寫代碼在Windows下建立一個窗口，這里我也不會講述如何在Windows下設置顏色表。
GLUT工具 包提供了設置顏色表的函數glutSetColor，但我測試始終有問題。現在為了讓大家體驗一下索引顏色，我向大家介紹另一個OpenGL工具包： aux。這個工具包是VisualStudio自帶的，不必另外安裝，但它已經過時，這里僅僅是體驗一下，大家不必深入。

#include <windows.h>
#include <GL/glut.h>　　　　
#include <GL/glaux.h>

#pragma comment (lib, "opengl32.lib")
#pragma comment (lib, "glaux.lib")

#include <math.h>
const GLdouble Pi = 3.1415926536;
void myDisplay(void)
{
     int i;
     for(i=0; i<8; ++i)
         auxSetOneColor(i, (float)(i&0x04), (float)(i&0x02), (float)(i&0x01));
     glShadeModel(GL_FLAT);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
     glVertex2f(0.0f, 0.0f);
     for(i=0; i<=8; ++i)
     {
         glIndexi(i);
         glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
     }
     glEnd();
     glFlush();
}

int main(void)
{
     auxInitDisplayMode(AUX_SINGLE|AUX_INDEX);
     auxInitPosition(0, 0, 400, 400);
     auxInitWindow(L"");
     myDisplay();
     Sleep(10 * 1000);
     return 0;
}

 

效果：

其它部分大家都可以不管，只看myDisplay函數就可以了。首先，使用auxSetOneColor設置顏色表中的一格。循環八次就可以設置八格。
glShadeModel等下再講，這里不提。
然后在循環中用glVertex設置頂點，同時用glIndexi改變頂點代表的顏色。
最終得到的效果是八個相同形狀、不同顏色的三角形。

索 引顏色雖然講得多了點。索引顏色的主要優勢是占用空間小（每個像素不必單獨保存自己的顏色，只用很少的二進制位就可以代表其顏色在顏色表中的位置），花費 系統資源少，圖形運算速度快，但它編程稍稍顯得不是那么方便，並且畫面效果也會比RGB顏色差一些。“星際爭霸”可能代表了256色的顏色表的畫面效果， 雖然它在一台很爛的PC上也可以運行很流暢，但以目前的眼光來看，其畫面效果就顯得不足了。
目前的PC機性能已經足夠在各種場合下使用RGB顏色，因此PC程序開發中，使用索引顏色已經不是主流。當然，一些小型設備例如GBA、手機等，索引顏色還是有它的用武之地。


3、指定清除屏幕用的顏色
我們寫：glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);意思是把屏幕上的顏色清空。
但實際上什么才叫“空”呢？在宇宙中，黑色代表了“空”；在一張白紙上，白色代表了“空”；在信封上，信封的顏色才是“空”。
OpenGL用下面的函數來定義清楚屏幕后屏幕所擁有的顏色。
在RGB模式下，使用glClearColor來指定“空”的顏色，它需要四個參數，其參數的意義跟glColor4f相似。
在索引顏色模式下，使用glClearIndex來指定“空”的顏色所在的索引，它需要一個參數，其意義跟glIndexi相似。

void myDisplay(void)
{
     glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glFlush();
}

效果：

呵，這個還真簡單~


4、指定着色模型
OpenGL允許為同一多邊形的不同頂點指定不同的顏色。例如：

#include <math.h>
const GLdouble Pi = 3.1415926536;
void myDisplay(void)
{
     int i;
     // glShadeModel(GL_FLAT);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
     glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
     glVertex2f(0.0f, 0.0f);
     for(i=0; i<=8; ++i)
     {
         glColor3f(i&0x04, i&0x02, i&0x01);
         glVertex2f(cos(i*Pi/4), sin(i*Pi/4));
     }
     glEnd();
     glFlush();
}

效果：

在 默認情況下，OpenGL會計算兩點頂點之間的其它點，並為它們填上“合適”的顏色，使相鄰的點的顏色值都比較接近。如果使用的是RGB模式，看起來就具 有漸變的效果。如果是使用顏色索引模式，則其相鄰點的索引值是接近的，如果將顏色表中接近的項設置成接近的顏色，則看起來也是漸變的效果。但如果顏色表中 接近的項顏色卻差距很大，則看起來可能是很奇怪的效果。
使用glShadeModel函數可以關閉這種計算，如果頂點的顏色不同，則將頂點之間的其它點全部設置為與某一個點相同。（直線以后指定的點的顏色為准，而多邊形將以任意頂點的顏色為准，由實現決定。）為了避免這個不確定性，盡量在多邊形中使用同一種顏色。
glShadeModel的使用方法：
glShadeModel(GL_SMOOTH);    // 平滑方式，這也是默認方式
glShadeModel(GL_FLAT);      // 單色方式

 

對於上面的代碼運用帶色模式效果如下：

 

小結：
本課學習了如何設置顏色。其中RGB顏色方式是目前PC機上的常用方式。
可以設置glClear清除后屏幕所剩的顏色。
可以設置顏色填充方式：平滑方式或單色方式。

=====================    第四課 完    =====================
=====================TO BE CONTINUED=====================