Qt创建一个OpenGL窗口

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一直以来想结合Qt学习OpenGL，但是自己查了一些资料后还是比较困惑，最近在网上找到了两个资料链接，一个是NeHe的教程，相对来讲旧一些；另一个是https://learnopengl.com/。我的目的是在Qt开发过程中，如果需要用到OpenGL相关的三维模型开发，可以快速上手，所以我选择的是用Qt比较新的版本自己做一遍。至于内部图形学原理，则是边写程序边学习，所以本教程比较适合初学者。在查看网上一些教程之后，大部分还是以前的Qt版本，所以打算用比较新的版本来改写。

环境：Win10、 Qt 5.12 、MinGW

效果预览：

1. 新建继承QWidget的类MyGLWidget

之后进行如下改写：

#include <QOpenGLWidget>


class MyGLWidget : public QOpenGLWidget
{
    Q_OBJECT


public:
    MyGLWidget(QWidget *parent = nullptr,
               bool windowFlag = false);


    ~MyGLWidget();


protected:


  void initializeGL();
  void paintGL();
  void resizeGL( int width, int height );


  void keyPressEvent( QKeyEvent *e );


protected:


  bool fullscreen;     //窗口是否处于全屏状态
};

因为QOpenGLWidget类已经内置了对OpenGL的处理，就是通过对initializeGL()、paintGL()和resizeGL()这个三个函数实现的，具体情况可以参考QOpenGLWidget类的文档。附上链接：

https://doc.qt.io/qt-5/qopenglwidget.html#details

initializeGL()是用来初始化这个OpenGL窗口部件的，可以在里面设定一些有关选项。paintGL()就是用来绘制OpenGL的窗口了，只要有更新发生，这个函数就会被调用。resizeGL()就是用来处理窗口大小变化这一事件的，width和height就是新的大小状态下的宽和高了，另外resizeGL()在处理完后会自动刷新屏幕。

2. pro文件改写

Qt MinGW编译工具下需要链接库 opengl32 和 glu32

pro中添加如下：

win32-g++ {
    LIBS += -lopengl32 -lglu32
}

我的Windows系统已经带了opengl32库和glu32库，如果没有的话需要去下载。

如果不链接opengl相关库，编译时会报出下面的错误

3. 各个函数实现

①头文件的包含

#include <GL/glu.h>

#include <QKeyEvent>

②函数实现

MyGLWidget::MyGLWidget(QWidget *parent,
                       bool windowFlag)
    : QOpenGLWidget(parent)
{
    fullscreen = windowFlag;
    setGeometry( 0, 0, 640, 480 ); //设置窗口的位置，即左上角为(0,0)点，大小为640*480
    //设置窗口的标题为“ goose's OpenGL Framework”
    setWindowTitle( "A goose's OpenGL Framework" ); 


    if ( fullscreen )
      showFullScreen();
}

void MyGLWidget::initializeGL()

{

//启用smooth shading(阴影平滑)。阴影平滑通过多边形精细的混合色彩，并对外部光进行平滑。我将在另一个教程中更详细的解释阴影平滑。

glShadeModel( GL_SMOOTH );

//这一行设置清除屏幕时所用的颜色。如果对色彩的工作原理不清楚的话，这里简单说明下。色彩值的范围从0.0到1.0。0.0代表最黑的情况，1.0就是最亮的情况。glClearColor后的第一个参数是红色,第二个是绿色，第三个是蓝色。最大值也是1.0，代表特定颜色分量的最亮情况。最后一个参数是Alpha值。当它用来清除屏幕的时候，我们不用关心第四个数字。现在让它为0.0。我会用另一个教程来解释这个参数。

//通过混合三种原色（红、绿、蓝），您可以得到不同的色彩。希望您在学校里学过这些。因此，当您使用glClearColor(0.0, 0.0, 1.0, 0.0 )，您将用亮蓝色来清除屏幕。如果您用glClearColor(0.5, 0.0, 0.0, 0.0 )的话，您将使用中红色来清除屏幕。不是最亮(1.0)，也不是最暗 (0.0)。要得到白色背景，您应该将所有的颜色设成最亮(1.0)。要黑色背景的话，您该将所有的颜色设为最暗(0.0)。

glClearColor( 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 );

glClearDepth( 1.0 ); //设置深度缓存

glEnable( GL_DEPTH_TEST ); //启用深度测试

glDepthFunc( GL_LEQUAL ); //所作深度测试的类型

//上面这三行必须做的是关于depth buffer（深度缓存）的。将深度缓存设想为屏幕后面的层。深度缓存不断的对物体进入屏幕内部有多深进行跟踪。我们本节的程序其实没有真正使用深度缓存，但几乎所有在屏幕上显示3D场景OpenGL程序都使用深度缓存。它的排序决定那个物体先画。这样您就不会将一个圆形后面的正方形画到圆形上来。深度缓存是OpenGL十分重要的部分。

//真正精细的透视修正。这一行告诉OpenGL我们希望进行最好的透视修正。这会十分轻微的影响性能。但使得透视图看起来好一点。

glHint( GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST );

}

//这个函数中，我们对OpenGL进行所有的设置。我们设置清除屏幕所用的颜色，打开深度缓存，启用smooth shading（阴影平滑），等等。这个例程直到OpenGL窗口创建之后才会被调用。

void MyGLWidget::paintGL()
{
    glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT ); //清楚屏幕和深度缓存
    glLoadIdentity();                                 //重置当前的模型观察矩阵
}

//这个函数中包括了所有的绘图代码。任何您所想在屏幕上显示的东东都将在此段代码中出现。以后的每个教程中我都会在例程的此处增加新的代码。如果您对OpenGL已经有所了解的话，您可以在 glLoadIdentity()调用之后，函数返回之前，试着添加一些OpenGL代码来创建基本的形。如果您是OpenGL新手，等着我的下个教程。目前我们所做的全部就是将屏幕清除成我们前面所决定的颜色，清除深度缓存并且重置场景。我们仍没有绘制任何东西

void MyGLWidget::resizeGL(int width, int height)
{
    if ( height == 0 )   //防止height为0
    {
      height = 1;
    }
    glViewport( 0, 0, GLint(width), GLint(height) ); //重置当前的视口（Viewport）
    glMatrixMode( GL_PROJECTION );                   //选择投影矩阵
    glLoadIdentity();                                //重置投影矩阵
    gluPerspective( 45.0, GLdouble(width)/GLdouble(height), 0.1, 100.0 );  //建立透视投影矩阵
    glMatrixMode( GL_MODELVIEW );                   //选择模型观察矩阵
    glLoadIdentity();                               //重置模型观察矩阵
}

上面几行为透视图设置屏幕。意味着越远的东西看起来越小。这么做创建了一个现实外观的场景。此处透视按照基于窗口宽度和高度的45度视角来计算。0.1，100.0是我们在场景中所能绘制深度的起点和终点。

glMatrixMode(GL_PROJECTION)指明接下来的两行代码将影响projection matrix（投影矩阵）。投影矩阵负责为我们的场景增加透视。glLoadIdentity()近似于重置。它将所选的矩阵状态恢复成其原始状态。调用glLoadIdentity()之后我们为场景设置透视图。

glMatrixMode(GL_MODELVIEW)指明任何新的变换将会影响 modelview matrix（模型观察矩阵）。模型观察矩阵中存放了我们的物体讯息。最后我们重置模型观察矩阵。如果您还不能理解这些术语的含义，请别着急。在以后的教程里，我会向大家解释。只要知道如果您想获得一个精彩的透视场景的话，必须这么做。

这个函数的作用是重新设置OpenGL场景的大小，而不管窗口的大小是否已经改变（假定您没有使用全屏模式）。甚至您无法改变窗口的大小时（例如您在全屏模式下），它至少仍将运行一次——在程序开始时设置我们的透视图。OpenGL场景的尺寸将被设置成它显示时所在窗口的大小。

void MyGLWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *e)
{
    switch ( e->key() )
{
//如果按下了F2键，那么屏幕是否全屏的状态就切换一次。然后再根据需要，显示所要的全屏窗口
//者普通窗口。
    case Qt::Key_F2:   
      fullscreen = !fullscreen;
      if ( fullscreen )
      {
        showFullScreen();
      }
      else
      {
        showNormal();
        setGeometry( 0, 0, 640, 480 );
      }
      update();
      break;


//如果按下了Escape(Esc)键，程序退出
    case Qt::Key_Escape:
      close();
    }
}

4. main函数设置

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);


    bool fs = false;      //是否全屏为false


//这里弹出一个消息对话框，让用户选择是否使用全屏模式
    switch( QMessageBox::information( nullptr,
          "Start FullScreen?",
          "Would You Like To Run In Fullscreen Mode?",
          QMessageBox::Yes,
          QMessageBox::No | QMessageBox::Default ) )
      {
      case QMessageBox::Yes:
        fs = true;
        break;
      case QMessageBox::No:
        fs = false;
        break;
      }


//创建一个MyGLWidget对象
    MyGLWidget w(nullptr,fs);
    w.show();


    return a.exec();            //开启Qt的事件循环
}

5. 程序运行效果

①对话框界面，选择No