lab01-opengl-drawing 实验考点与编程专项练习#

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一、 核心知识点整理#

1.1 OpenGL 点的绘制#

• 基本渲染框架：在 GLUT 窗口系统下，通过 glutDisplayFunc 注册回调函数进行重绘。
• 清除屏幕与缓冲区：glClearColor(r, g, b, a) 设置清屏颜色，glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT) 执行清空。
• 基本几何点绘制：glPointSize(size) 设置点尺寸，glBegin(GL_POINTS) 和 glEnd() 包围顶点坐标函数 glVertex2f(x, y) 进行渲染。

1.2 OpenGL 像素位置#

• 绘制四边形与三角形：
  • glBegin(GL_QUADS)：依次指定四个顶点顺时针或逆时针绘制一个凸四边形。
  • glBegin(GL_TRIANGLES)：依次指定三个顶点绘制三角形。
• 色彩模式设置：
  • glShadeModel(GL_FLAT)：单色平坦着色模式，多边形颜色由最后一个顶点决定。
  • glShadeModel(GL_SMOOTH)：平滑着色（双线性颜色插值）模式，多边形内部过渡平滑，顶点的颜色渐变。

1.3 OpenGL 线段绘制#

• 快捷图元绘制：glRectf(x1, y1, x2, y2) 直接绘制对角顶点为 $(x1, y1)$ 和 $(x2, y2)$ 的矩形。
• 线段绘制：glBegin(GL_LINES) 用于绘制独立线段，每两个顶点组成一条直线段。
• 强制硬件刷新：glFlush() 刷新渲染管线，确保单缓冲模式下的图形命令立即送显。

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二、 编程填空专项练习#

1.1 OpenGL 点的绘制练习#

#include <GL/freeglut.h>

void init(void)
{
    (1) // 设置背景清屏颜色为黑色
    (2) // 设置绘制点的直径为 3 像素
}

void display(void)
{
    (3) // 清空颜色缓冲区
    (4) // 开启点图元绘制
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 红色
    glVertex2f(0.0f, 0.0f); // 原点
    glEnd();
    glFlush();
}

1. (1) 处需要补充的设置清屏颜色的代码为：（　　）

• A. glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
• B. glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
• C. glPointSize(3.0f);
• D. glFlush();

2. (2) 处需要补充的设置点大小的代码为：（　　）

• A. glLineWidth(3.0f);
• B. glPointSize(3.0f);
• C. glViewport(0, 0, 3, 3);
• D. glBegin(GL_POINTS);

3. (3) 处清除颜色缓存的代码为：（　　）

• A. glFlush();
• B. glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
• C. glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
• D. glutSwapBuffers();

4. (4) 处开启点绘制的函数代码为：（　　）

• A. glBegin(GL_POINTS);
• B. glBegin(GL_LINES);
• C. glBegin(GL_POLYGON);
• D. glBegin(GL_QUADS);

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1.2 OpenGL 像素位置练习#

#include <GL/freeglut.h>

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

    // 绘制一个白色的对角顶点为 (-0.5, -0.5) 和 (0.5, 0.5) 的正方形
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
    (5) // 开启四边形绘制
    glVertex2f(-0.5f, -0.5f);
    glVertex2f( 0.5f, -0.5f);
    glVertex2f( 0.5f,  0.5f);
    glVertex2f(-0.5f,  0.5f);
    (6) // 结束绘制

    // 开启平滑渐变插值着色，绘制一个红-绿-蓝三色渐变的三角形
    (7) // 设置着色模型为平滑过渡模式
    (8) // 开启三角形绘制
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex2f(0.0f, 1.0f);
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex2f(0.8f, -0.5f);
    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); glVertex2f(-0.8f, -0.5f);
    glEnd();

    glFlush();
}

5. (5) 处需要补充的图元开始代码为：（　　）

• A. glBegin(GL_TRIANGLES);
• B. glBegin(GL_QUADS);
• C. glBegin(GL_POLYGON);
• D. glBegin(GL_LINES);

6. (6) 处配合结束图形绘制的函数代码为：（　　）

• A. glFlush();
• B. glEnd();
• C. glFinish();
• D. glutPostRedisplay();

7. (7) 处指定平滑着色模型的函数代码为：（　　）

• A. glShadingModel(GL_FLAT);
• B. glShadingModel(GL_SMOOTH);
• C. glShadingModel(GL_SMOOTH_SHADE);
• D. glEnable(GL_SMOOTH);

8. (8) 处开始绘制三角形的图元定义代码为：（　　）

• A. glBegin(GL_TRIANGLES);
• B. glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
• C. glBegin(GL_POLYGON);
• D. glBegin(GL_LINES);

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1.3 OpenGL 线段绘制练习#

#include <GL/freeglut.h>

void myDisplay(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    // 1. 绘制一个红色矩形，对角顶点为 (25, 25) 和 (75, 75)
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    (9) // 调用矩形快捷绘制API

    // 2. 绘制一个绿色的粗点，大小为 10，坐标为 (0, 0)
    glPointSize(10.0f);
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glBegin(GL_POINTS);
    (10) // 顶点坐标
    glEnd();

    // 3. 绘制一条绿色的线段，两端点为 (100, 0) 和 (180, 240)
    (11) // 开启线段图元绘制
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glVertex2f(100.0f, 0.0f);
    glVertex2f(180.0f, 240.0f);
    glEnd();

    (12) // 强制执行缓存区管线命令刷新
}

9. (9) 处需要补充的矩形快捷绘制代码为：（　　）

• A. glRectf(25.0f, 25.0f, 75.0f, 75.0f);
• B. glDrawRect(25, 25, 75, 75);
• C. glBegin(GL_QUADS);
• D. glViewport(25, 25, 75, 75);

10. (10) 处绘制顶点的坐标代码为：（　　）

• A. glVertex3f(0.0, 0.0, 0.0);
• B. glVertex2f(0.0f, 0.0f);
• C. glVertex2i(0, 0);
• D. 以上均可

11. (11) 处需要选择的绘制线段图元命令为：（　　）

• A. glBegin(GL_LINES);
• B. glBegin(GL_LINE_STRIP);
• C. glBegin(GL_LINE_LOOP);
• D. glBegin(GL_POINTS);

12. (12) 处使命令立即送往硬件渲染的刷新指令为：（　　）

• A. glFinish();
• B. glFlush();
• C. glutSwapBuffers();
• D. glLoadIdentity();

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三、 答案与解析#

1.1 练习解析#

【参考答案与解析】

1. 答案：A

• 解析：glClearColor(r, g, b, a) 是用来设置清屏时被写入的背景颜色的，黑色对应红绿蓝通道均为 0。

2. 答案：B

• 解析：OpenGL 使用 glPointSize 设置点大小，使用 glLineWidth 设置线宽。

3. 答案：B

• 解析：glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT) 用于将屏幕上的颜色信息清空，重置为 glClearColor 设置的背景色。

4. 答案：A

• 解析：绘制离散点选择的图元类型标志是 GL_POINTS。

1.2 练习解析#

【参考答案与解析】

5. 答案：B

• 解析：画四边形应该使用 GL_QUADS 作为 glBegin 的参数类型。

6. 答案：B

• 解析：glBegin 和 glEnd 必须成对出现，用来包裹顶点函数群。

7. 答案：B

• 解析：设置 Gouraud 双线性平滑颜色渐变模式使用 glShadingModel(GL_SMOOTH)，单色则是 GL_FLAT。

8. 答案：A

• 解析：绘制独立的三角形要传入图元类型 GL_TRIANGLES。

1.3 练习解析#

【参考答案与解析】

9. 答案：A

• 解析：glRectf(x1, y1, x2, y2) 是快速绘制平行于坐标轴的矩形实心图形的函数。

10. 答案：D

• 解析：绘制点可以使用 $x, y$ 两个参数的 float 型，亦可以使用带 $z$ 轴的三参数版 3f 或整数版 2i，它们都能将顶点定位于原点。

11. 答案：A

• 解析：GL_LINES 会把每两个顶点解释为一条线段，而 GL_LINE_STRIP 会串联成折线。

12. 答案：B

• 解析：在单缓冲渲染中，通常使用 glFlush() 强制发出指令。