OpenGL驱动一般以二进制库文件的形式提供。它能够动态的连接到你的程序中。在Windows平台上，它将是成为DLL的形式（在你的系统目录下检查opengl.dll）。自从Delphi能够使用任何DLL开始，它对OpenGL 3D编程的能力就像其他任何语言一样容易了。本文将帮助你获得在Delphi中进行OpenGL开发的有效知识。
数学基础
OpenGL拥有强大的数学基础，因此对它功能的限制完全取决于你的想象能力(译者注：没有做不到，只有想不到)。对于理解那些公理和引理，更好的是让我们立刻认识一个简单的3D坐标系统，它是3D编程中惯用的坐标系统。如下：
你应该如何理解你的屏幕(蓝色的方块)在场景中的放置位置呢？发出四条射线并形成屏幕的那个点，是该想象空间中的视点(point of view)。OpenGL让你调用两个简单的函数来定义这个场景
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glFrustum(-0.1, 0.1, -0.1, 0.1, 0.3, 25.0);
在这个调用的过程中的-0.1,0.1,-0.1,0.1定义了这个可视屏幕的左上角和右下角坐标；0.3指定视点到屏幕的距离(就好象“近剪贴板”(near clipping plane))同时25.0指定“远剪贴板”(far clipping plane)。任何近剪贴板前面的物体以及远剪贴板后面的物体都将不可见。当然，你能够任意摆弄这些数字，以使他们适合你需要的场景。
从基本元素(primitive)到对象
现在开始最有意思的部分：对象。OpenGL仅仅支持以下几种基本几何图形：点，线和多边形。没有表面或者更高级的图形(比如球状图形)能被作为基本图形元素绘制。但是它们能够用多边形完美的模仿出来。随意看看现代3D游戏，你会发现它们完全由三角形建立。因此，我们不会被此限制所约束。
对象的绘制非常类似Pascal语言编程。每个块都应该被begin-end包含着，更为确切的说是glBegin()和glEnd()。如同下面的例子：
const S=1.0; D=5.0;
...
glBegin(GL_TRIANGLES);
glVertex3f( -S, 0, D); glVertex3f(S, 0, D); glVertex3f(0, S, D);
glEnd;
这是个简单的三角形。它距离你的视点有5个单位，自身高1个单位，宽2个单位。
这是屏幕截图：
即使它看起来不象3D图形，但它是我们的初始块。在下面你可以看到这个例子的源代码。
在你开始钻研代码前，还有些话要说。每次OpenGL编程，都包含一些初始化输出设备的OS设定(OS-specific)代码。如果你使用Win32，你将需要设置像素格式以及建立显示上下文环境脱离windows设备上下文环境。如果windows系统级编程你并不很在行，你可以把如下的代码作为模版使用。FormCreate中被调用函数的详细信息可以参考帮助文档。
FILE: Tri.pas
unit Tri;
interface
uses
OpenGL, Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
StdCtrls, ExtCtrls, ComCtrls;
type
TForm1 = class(TForm)
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure FormPaint(Sender: TObject);
private
procedure Draw; //Draws an OpenGL scene on request
public
end;
var
Form1: TForm1;
implementation
{$R *.DFM}
procedure setupPixelFormat(DC:HDC);
const
pfd:TPIXELFORMATDESCRIPTOR = (
nSize:sizeof(TPIXELFORMATDESCRIPTOR); // size
nVersion:1; // version
dwFlags:PFD_SUPPORT_OPENGL or PFD_DRAW_TO_WINDOW or
PFD_DOUBLEBUFFER; // support double-buffering
iPixelType:PFD_TYPE_RGBA; // color type
cColorBits:24; // preferred color depth
cRedBits:0; cRedShift:0; // color bits (ignored)
cGreenBits:0; cGreenShift:0;
cBlueBits:0; cBlueShift:0;
cAlphaBits:0; cAlphaShift:0; // no alpha buffer
cAccumBits: 0;
cAccumRedBits: 0; // no accumulation buffer,
cAccumGreenBits: 0; // accum bits (ignored)
cAccumBlueBits: 0;
cAccumAlphaBits: 0;
cDepthBits:16; // depth buffer
cStencilBits:0; // no stencil buffer
cAuxBuffers:0; // no auxiliary buffers
iLayerType:PFD_MAIN_PLANE; // main layer
bReserved: 0;
dwLayerMask: 0;
dwVisibleMask: 0;
dwDamageMask: 0; // no layer, visible, damage masks
);
var pixelFormat:integer;
begin
pixelFormat := ChoosePixelFormat(DC, @pfd);
if (pixelFormat = 0) then
exit;
if (SetPixelFormat(DC, pixelFormat, @pfd) TRUE) then
exit;
end;
procedure GLInit;
begin
// set viewing projection
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glFrustum(-0.1, 0.1, -0.1, 0.1, 0.3, 25.0);
// position viewer
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
end;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var DC:HDC;
RC:HGLRC;
i:integer;
begin
DC:=GetDC(Handle); //Actually, you can use any windowed control here
SetupPixelFormat(DC);
RC:=wglCreateContext(DC); //makes OpenGL window out of DC
wglMakeCurrent(DC, RC); //makes OpenGL window active
GLInit; //initialize OpenGL
end;
procedure TForm1.Draw;
const S=1.0; D=5.0;
begin
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glLoadIdentity;
glTranslatef(0.0, 0.0, -12.0);
glBegin(GL_TRIANGLES);
glVertex3f( -S, 0, D); glVertex3f(S, 0, D); glVertex3f(0, S, D);
glEnd;
SwapBuffers(wglGetCurrentDC);
end;
procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);
begin
Draw;
end;
end.
FILE: Tri.dfm
object Form1: TForm1
BorderStyle = bsDialog
Caption = 'BASIC OpenGL Program'
ClientHeight = 318
ClientWidth = 373
OnCreate = FormCreate
OnPaint = FormPaint
end
3D历险
好了，让我们开始真正的3D吧。将先前的代码作为框架，我们增加一些画线的代码建立一个带阴影面的四面体。应该如何用基本图形元素来构建呢？我们使用四个三角形。一个在底部，另外三个作为侧面。这里就是生成他们的代码：
procedure TForm1.Draw;
const D=1.5;
H1=D/1.732;
H2=D*1.732-H1; // D/H = tg(30) = 1/sqrt(3)
HY=3.0;
const //vertexes
a1:TGLArrayf3=(-D, 0, -H1); //bootom left
a2:TGLArrayf3=( D, 0, -H1); //bootom right
a3:TGLArrayf3=( 0, 0, H2); //bootom back
a4:TGLArrayf3=( 0, HY, 0); //top
begin
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glLoadIdentity;
glTranslatef(0.0, 0.0, -12.0);
glBegin(GL_TRIANGLES);
glVertex3fv(@a1); glVertex3fv(@a3); glVertex3fv(@a2);
glVertex3fv(@a1); glVertex3fv(@a2); glVertex3fv(@a4);
glVertex3fv(@a2); glVertex3fv(@a3); glVertex3fv(@a4);
glVertex3fv(@a3); glVertex3fv(@a1); glVertex3fv(@a4);
glEnd;
SwapBuffers(wglGetCurrentDC);
end;
虽然看起来有点复杂，不过当你面对下面这张图时，它就很容易理解了。
我们定义顶点a1 – a4同时依据4个顶点位置建立指定的三角形。当你定义自己的三角形(或者其他的多边形)，请使用如下的规则：始终按照逆时针顺序排列定点序号，就像你正在外部观看侧面一样。通过这个规则，我们可以指定指定a1-a2-a4，a1-a3-a2(仰视)，a2-a3-a4和a3-a1-a4。
现在就替换Tri.pas中TForm1.Darw()部分，程序运行的效果不会体现出过多的变化。它看起来仍然不象三维图形。这是因为我们还没有设定任何光源。
LIGHTS! CAMERA! OPENGL!
在OpenGL中光源模式有两部分：光源自身（颜色，强度等等）和对象材质。材质，依次包括颜色，一些物理参数(比如不透明性光泽性)以及纹理。深入其中，这会是一个巨大的世界，我们将一步步地接近。
定义一个光源相当容易。
procedure GLInit;
const
light0_position:TGLArrayf4=( -8.0, 8.0, -16.0, 0.0);
ambient: TGLArrayf4=( 0.3, 0.3, 0.3, 0.3);
begin
// set viewing projection
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glFrustum(-0.1, 0.1, -0.1, 0.1, 0.3, 25.0);
// position viewer */
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
// set lights
glEnable(GL_LIGHTING);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, @light0_position);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, @ambient);
glEnable(GL_LIGHT0);
end;
代码内的两个常量是必须的。一个定义光源位置(位于视点的后面的左上角)，另外一个定义环境光线。这将产生少量的散乱光线，使你能够看到完全位于阴影中的某些物体。
虽然你可以使用光照设定光源，可是物体仍然没有绘制阴影。这是因为OpenGL需要知道你指定的每个多边形的“normal”以便进行光线计算(Normal是一个与表面正交的向量) 。如果你没有自己的向量函数库，可以使用以下方法计算三角形中三个顶点的normal。这个函数是以定点逆时针排列为基础的，因为normal是一个向量的叉积，如果你不遵守该规则，会使向量指向四面体内部。
function getNormal(p1,p2,p3:TGLArrayf3):TGLArrayf3;
var a,b:TGLArrayf3;
begin
//make two vectors
a[0]:=p2[0]-p1[0]; a[1]:=p2[1]-p1[1]; a[2]:=p2[2]-p1[2];
b[0]:=p3[0]-p1[0]; b[1]:=p3[1]-p1[1]; b[2]:=p3[2]-p1[2];
//calculate cross-product
result[0]:=a[1]*b[2]-a[2]*b[1];
result[1]:=a[2]*b[0]-a[0]*b[2];
result[2]:=a[0]*b[1]-a[1]*b[0];
end;
使用这个函数，就可以设定所有的计算光线必需的信息了：
procedure TForm1.Draw;
const D=1.5;
H1=D/1.732;
H2=D*1.732-H1; // D/H = tg(30) = 1/sqrt(3)
HY=3.0;
const //vertexes
a1:TGLArrayf3=(-D, 0, -H1);
a2:TGLArrayf3=(D, 0, -H1);
a3:TGLArrayf3=(0, 0, H2);
a4:TGLArrayf3=(0, HY, 0);
var n1, n2, n3, n4: TGLArrayf3; //normals
begin
n1 := getNormal(a1,a3,a2);
n2 := getNormal(a1,a2,a4);
n3 := getNormal(a2,a3,a4);
n4 := getNormal(a3,a1,a4);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_NORMALIZE);
glShadeModel(GL_FLAT);
glCullFace(GL_BACK);
glLoadIdentity;
glTranslatef(0.0, 0.0, -12.0);
glBegin(GL_TRIANGLES);
glNormal3fv(@n1);
glVertex3fv(@a1); glVertex3fv(@a2); glVertex3fv(@a3);
glNormal3fv(@n2);
glVertex3fv(@a1); glVertex3fv(@a2); glVertex3fv(@a4);
glNormal3fv(@n3);
glVertex3fv(@a2); glVertex3fv(@a3); glVertex3fv(@a4);
glNormal3fv(@n4);
glVertex3fv(@a3); glVertex3fv(@a1); glVertex3fv(@a4);
glEnd;
SwapBuffers(wglGetCurrentDC);
end;
这便是以上代码的效果：
现在，使用一点Delphi VCL提供的的东西。在窗体上放一个Timer，指定一个类成员“angle:single”并在每次Timer触发时让他增加1：
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
angle:=angle+1.0;
Draw;
end;
离一个充满生气的OpenGL仅差条线：
glRotatef(angle, 0.0, 1.0, 0.0);
把它放在glBegin()内三角开始绘制前的位置上，这样你的阴影部分就可以旋转了，至此，一切结束。
