1.阅读实验原理，掌握OpenGL绘制三维几何图形所需要的步骤。 2.根据示范代码，完成实验作业，需要绘制三维几何图形。 3.拓展部分，要求加入旋转，缩放等功能。（比如边旋转边放大或者缩小） 三维几何图形为正方体。只用glew和freeGLUT

<think>嗯，用户想了解如何使用OpenGL、GLEW和freeGLUT绘制一个可以旋转和缩放的三维正方体。首先，我需要回顾一下OpenGL的基本流程，特别是使用现代OpenGL的步骤。记得GLEW是用来管理OpenGL扩展的，而freeGLUT是处理窗口和输入的库。 首先，应该从初始化开始。用户需要包含必要的头文件，比如GL/glew.h、GL/freeglut.h，可能还有GL/gl.h。然后，在main函数里初始化freeGLUT，设置显示模式，比如双缓冲和深度测试。接着创建窗口，设置回调函数，比如显示回调、键盘回调、鼠标回调，还有定时器回调用于动画。 接下来是初始化GLEW。记得在创建窗口之后调用glewInit()，检查是否成功。然后要启用深度测试，避免绘制顺序的问题。还要设置投影矩阵，可能是透视投影，在窗口大小改变的时候调整视口和投影矩阵。 然后是顶点数据的准备。正方体有8个顶点，每个顶点有位置和颜色。需要创建顶点缓冲对象(VBO)和顶点数组对象(VAO)来存储和管理这些数据。现代OpenGL要求使用着色器，所以得编写顶点着色器和片段着色器。顶点着色器处理变换，片段着色器处理颜色输出。 在渲染函数里，先清除颜色和深度缓冲，然后使用着色器程序。设置模型视图矩阵，这里可能需要处理旋转和缩放。用户可能想通过键盘或鼠标来控制这些变换，所以需要全局变量来存储旋转角度和缩放因子。然后绑定VAO，绘制正方体，最后交换缓冲区。 关于交互部分，键盘回调函数可以检测按键，比如方向键调整旋转，'+'和'-'调整缩放。鼠标拖动可能需要记录鼠标的移动来计算旋转角度。定时器函数可以用来持续更新旋转角度，实现自动旋转。 还要注意矩阵的操作。使用glm库可以方便地创建模型矩阵，组合旋转和缩放变换。记得在着色器中正确应用模型、视图和投影矩阵。 可能遇到的问题包括忘记启用深度测试导致图形渲染错误，或者矩阵变换顺序不正确。比如，应该先缩放再旋转，否则会出现意想不到的效果。另外，确保着色器正确编译和链接，检查是否有编译错误。 最后，示范代码需要结构清晰，包含所有必要的部分：初始化、着色器加载、数据处理、回调设置、矩阵变换和交互处理。还要提醒用户需要安装相应的库，并链接正确的库文件。</think>使用OpenGL、GLEW和freeGLUT绘制可旋转缩放三维正方体的步骤如下： ### 一、环境配置 1. 安装GLEW（OpenGL Extension Wrangler Library） 2. 安装freeGLUT（OpenGL Utility Toolkit的现代实现） 3. 配置项目包含路径和库依赖[^2] ### 二、基本框架搭建 ```cpp #include <GL/glew.h> #include <GL/freeglut.h> #include <glm/glm.hpp> #include <glm/gtc/matrix_transform.hpp> GLuint VBO, VAO; GLuint shaderProgram; glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f); float rotateAngle = 0.0f; float scaleFactor = 1.0f; ``` ### 三、顶点数据定义 定义立方体顶点数据（含位置和颜色）： ```cpp GLfloat vertices[] = { // 前表面（红色） -0.5f, -0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // ...（完整24个顶点数据，每个面不同颜色） }; ``` ### 四、着色器配置 顶点着色器（sphere_frag.glsl）： ```glsl #version 330 core layout(location=0) in vec3 position; layout(location=1) in vec3 color; out vec3 fragColor; uniform mat4 MVP; void main() { gl_Position = MVP * vec4(position, 1.0); fragColor = color; } ``` 片段着色器： ```glsl #version 330 core in vec3 fragColor; out vec4 outColor; void main() { outColor = vec4(fragColor, 1.0); } ``` ### 五、初始化函数 ```cpp void init() { // 创建VBO和VAO glGenVertexArrays(1, &VAO); glGenBuffers(1, &VBO); // 绑定缓冲区 glBindVertexArray(VAO); glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW); // 设置顶点属性指针 glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6*sizeof(float), (void*)0); glEnableVertexAttribArray(0); glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6*sizeof(float), (void*)(3*sizeof(float))); glEnableVertexAttribArray(1); // 编译着色器 // [着色器编译代码参考引用2] } ``` ### 六、渲染函数 ```cpp void render() { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 创建变换矩阵 glm::mat4 view = glm::lookAt(glm::vec3(2,2,2), glm::vec3(0,0,0), glm::vec3(0,1,0)); glm::mat4 proj = glm::perspective(45.0f, 1.0f, 0.1f, 100.0f); glm::mat4 mvp = proj * view * model; glUseProgram(shaderProgram); GLuint mvpLoc = glGetUniformLocation(shaderProgram, "MVP"); glUniformMatrix4fv(mvpLoc, 1, GL_FALSE, &mvp[0][0]); glBindVertexArray(VAO); glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36); glutSwapBuffers(); } ``` ### 七、交互控制 ```cpp void keyboard(unsigned char key, int x, int y) { switch(key) { case 'w': rotateAngle += 5.0f; break; case 's': rotateAngle -= 5.0f; break; case '+': scaleFactor *= 1.1f; break; case '-': scaleFactor *= 0.9f; break; } model = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), glm::radians(rotateAngle), glm::vec3(0,1,0)); model = glm::scale(model, glm::vec3(scaleFactor)); glutPostRedisplay(); } ``` ### 八、主函数 ```cpp int main(int argc, char** argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH); glutInitWindowSize(800, 600); glutCreateWindow("3D Cube Demo"); glewInit(); init(); glutDisplayFunc(render); glutKeyboardFunc(keyboard); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glutMainLoop(); return 0; } ```