OpenGL入门学习之八——使用显示列表.pdf

### OpenGL入门学习之八——使用显示列表：深入解析与应用 #### 一、OpenGL与显示列表的概念 OpenGL，即Open Graphics Library，是一个跨语言、跨平台的应用程序接口(API)，用于渲染2D、3D矢量图形。它是计算机图形学领域的标准之一，广泛应用于游戏开发、虚拟现实、科学可视化等多个领域。在OpenGL编程中，为了提高图形渲染效率，引入了一个重要的概念——显示列表(Display List)。 #### 二、显示列表的必要性 在图形渲染过程中，尤其是当场景复杂度较高，包含大量多边形时，频繁地调用OpenGL绘图函数如`glVertex*`会显著增加CPU负担，降低渲染效率。例如，若一个角色由数千个多边形组成，每个多边形至少需要三次`glVertex*`调用来定义其顶点，这意味着渲染一个角色可能需要数万次函数调用。若要达到流畅的动画效果，即每秒60帧，那么每秒的函数调用次数将高达数十万至近百万次，这显然对性能提出了极高要求。 此外，如部分代码所示，使用`cos`和`sin`函数动态计算每个顶点的位置也会消耗额外的计算资源。对于更为复杂的图形或场景，这种计算成本将会更高。 #### 三、显示列表的原理与优势 显示列表的设计初衷正是为了解决上述问题。它允许程序员将一组预定义的OpenGL函数调用打包存储，之后可高效地重复使用，避免了不必要的重复计算和函数调用，从而极大地提升了渲染效率。具体而言，显示列表可以预先编译并缓存OpenGL函数调用序列，后续只需简单调用即可重现这些操作，显著减少了CPU和GPU之间的通信次数。 #### 四、显示列表的创建与管理 **1. 分配显示列表编号** OpenGL允许同时存在多个显示列表，每个列表由唯一的正整数标识。为了避免手动指定编号时可能出现的冲突，建议使用`glGenLists`函数自动生成一组连续的未使用编号。该函数接受一个整数参数`i`，用于指定要生成的显示列表数量，返回值则是这一组编号中的最小值。 **2. 创建显示列表** 创建显示列表主要涉及`glNewList`和`glEndList`两个函数。`glNewList`函数用于开始记录显示列表的内容，接受两个参数：显示列表的编号以及编译模式。编译模式有两种：`GL_COMPILE`表示仅记录而不立即执行列表内容，`GL_COMPILE_AND_EXECUTE`则是在记录的同时执行列表中的操作。`glEndList`函数用于结束记录过程。 **3. 调用显示列表** 一旦显示列表创建完成，就可以通过`glCallList`或`glCallLists`函数来调用它。这些函数接收显示列表的编号作为参数，触发列表内所有OpenGL函数的执行，从而快速渲染出相应的图形。 **4. 销毁显示列表** 不再需要某显示列表时，应使用`glDeleteLists`函数释放其占用的资源。该函数接受显示列表的起始编号及列表数量作为参数，确保系统资源的合理管理和有效利用。 #### 五、注意事项与限制 需要注意的是，显示列表只能存储OpenGL函数调用，任何非OpenGL相关的代码（如变量声明、逻辑判断）均不会被记录。此外，部分OpenGL函数如查询函数和网络模式下的客户端状态设置函数无法被装入显示列表，因为它们涉及返回值或依赖于客户端状态，而这些特性与显示列表的实现机制不兼容。 #### 六、总结 显示列表是OpenGL中提升图形渲染效率的关键技术之一。通过合理利用显示列表，可以显著减少不必要的函数调用和计算开销，尤其是在处理大量静态图形元素时，其作用尤为显著。理解并掌握显示列表的使用方法，对于优化OpenGL应用程序的性能至关重要。