第12课 OpenGL 显示列表

显示列表:

想知道如何加速你的OpenGL程序么？这一课将告诉你如何使用OpenGL的显示列表，它通过预编译OpenGL命令来加速你的程序，并可以为你省去很多重复的代码。

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？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部构成，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。

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    box;                        // 保存盒子的显示列表
GLuint    top;                        // 保存盒子顶部的显示列表
GLuint    xloop;                        // X轴循环变量
GLuint    yloop;                        // Y轴循环变量

接下来建立两个颜色数组

static GLfloat boxcol[5][3]=                // 盒子的颜色数组
{
    // 亮:红，橙，黄，绿，蓝
    {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]=                // 顶部的颜色数组
{
    // 暗:红，橙，黄，绿，蓝
    {.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}
};

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()                    // 创建盒子的显示列表
{

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);                // 创建两个显示列表的名称

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);            // 创建第一个显示列表

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);                            // 开始绘制四边形
            // 底面
            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);    

            // 前面
            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);    

            // 后面
            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);   

            // 右面

            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);    

            // 左面
            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);
        glEnd();                                // 四边形绘制结束

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();                                    // 第一个显示列表结束

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;                                    // 第二个显示列表的名称

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);                            // 盒子顶部的显示列表

下面的代码画出盒子的顶部。

        glBegin(GL_QUADS);                            // 开始绘制四边形
            // 上面
            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);
            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);
            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);
        glEnd();                                // 结束绘制四边形

然后告诉OpenGL第二个显示列表建立完毕。

    glEndList();                                    // 第二个显示列表创建完毕
}

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处理让纹理看上去光滑，因为我讨厌看见像素点。纹理的文件名是“cube.bmp”，存放在data目录下。

    if (TextureImage[0]=LoadBMP("Data/Cube.bmp"))

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。

BuildLists();                        // 创建显示列表

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);                    // 使用默认的0号灯
    glEnable(GL_LIGHTING);                    // 使用灯光
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);                // 使用颜色材质

现在到了绘制代码的地方了，我们还是和以前一样，以清除背景颜色为开始。

接着把纹理绑定到立方体，我可以把这些代码加入到显示列表中，但我还是把它留在了显示列表外边，这样我可以随便设置纹理。

int DrawGLScene(GLvoid)                        // 绘制操作开始
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);    // 清除背景颜色
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);        // 选择纹理

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++)                // 沿Y轴循环
    {

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<yloop;xloop++)        // 沿X轴循环
        {

重置模型变化矩阵

            glLoadIdentity();            // 重置模型变化矩阵

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）

            // 设置盒子的位置
            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);
            glRotatef(45.0f+yrot,0.0f,1.0f,0.0f);

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]);

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);            // 绘制盒子

然后用另外的颜色画顶部。搞定。

            glColor3fv(topcol[yloop-1]);        // 选择顶部颜色
            glCallList(top);            // 绘制顶部
        }
    }
    return TRUE;                        // 成功返回
}

下面的代码是键盘控制的一些东西

        SwapBuffers(hDC);                // 交换缓存

        if (keys[VK_LEFT])                // 左键是否按下
        {
            yrot-=0.2f;                // 如果是，向左旋转
        }
        if (keys[VK_RIGHT])                // 右键是否按下
        {
            yrot+=0.2f;                // 如果是向右旋转
        }
        if (keys[VK_UP])                // 上键是否按下
        {
            xrot-=0.2f;                // 如果是向上旋转
        }
        if (keys[VK_DOWN])                // 下键是否按下
        {
            xrot+=0.2f;                // 如果是向下旋转
        }