QT OpenGL绘制三维图形(立方体、圆柱体、圆锥、球体、圆环等等)

本文使用QGLWidget来绘制各种三维基本图形,包括立方体、圆柱体、圆锥、球体、圆环等等,涉及包括基本绘制以及上色、纹理、旋转等操作。

使用的软件版本:QT5.12 + QT Creater4.8.0

 GLWidget.h
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#ifndef GLWIDGET_H
#define GLWIDGET_H

#include <QGLWidget>

class GLWidget : public QGLWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    GLWidget(QWidget *parent = );
    ~GLWidget();

protected:
    // 设置渲染环境
    void initializeGL();
    // 绘制窗口
    void paintGL();
    // 响应窗口的大小变化
    void resizeGL(int width, int height);

private:
    // 场景渲染
    void renderScene();
    // 场景渲染-基本图形
    void renderBasicShape();
    // 场景渲染-立方体纹理
    void renderTextureCube();
    // 场景渲染-圆柱体纹理
    void renderTextureCylinder();
    // 绘制立方体
    void drawCube();
    // 绘制圆形
    void drawCircle();
    // 绘制圆柱体
    void drawCylinder();
    // 绘制圆锥体
    void drawCone();
    // 绘制四面体
    void drawTetrahedron();
    // 绘制球体
,
                    GLfloat yy = ,
                    GLfloat zz = ,
                    GLfloat radius = ,
                    GLfloat M = ,
                    GLfloat N = );
    // 绘制圆环
,
                   ,
                   ,
                   );
    // 加载纹理
    void loadGLTextures();

private:
    // 旋转角度
    GLfloat  xRot;
    GLfloat  yRot;
    GLfloat  zRot;
    // 存储纹理
];

};
#endif // GLWIDGET_H

GLWidget.cpp
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#include "GLWidget.h"
#include <qmath.h>

.5f

void qgluPerspective(GLdouble fovy, GLdouble aspect, GLdouble zNear, GLdouble zFar)
{
    );
    const GLdouble ymin = -ymax;
    const GLdouble xmin = ymin * aspect;
    const GLdouble xmax = ymax * aspect;
    glFrustum(xmin, xmax, ymin, ymax, zNear, zFar);
}

GLWidget::GLWidget(QWidget *parent)
    : QGLWidget(parent)
    , xRot(.0f)
    , yRot(.0f)
    , zRot(.0f)
{
    // 设置画面的双缓冲和深度缓存
    setFormat(QGLFormat(QGL::DoubleBuffer | QGL::DepthBuffer));
}

GLWidget::~GLWidget()
{

}

void GLWidget::initializeGL()
{
    // 启用阴影平滑
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
    // 白色背景
);
    // 设置深度缓存
);
    // 启用深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    // 所作深度测试的类型
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    // 告诉系统对透视进行修正
    glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);
    // 启用2D纹理映射
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    // 加载纹理
    loadGLTextures();
}

void GLWidget::paintGL()
{
    renderScene();
    update();
}

void GLWidget::resizeGL(int width, int height)
{
    // 防止窗口大小变为0
 )
    {
        height = ;
    }
    // 重置当前的视口
, (GLint)width, (GLint)height);
    // 选择投影矩阵
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    // 重置投影矩阵
    glLoadIdentity();
    // 设置视口的大小
);
    // 选择模型观察矩阵
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    // 重置投影矩阵
    glLoadIdentity();
}

// 绘制立方体
void GLWidget::drawCube()
{
    glBegin(GL_QUAD_STRIP);         //填充凸多边形
);
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glEnd();
    glBegin(GL_QUAD_STRIP);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glColor3f();
    glVertex3f(.0f);
    glEnd();
}

// 绘制圆形
void GLWidget::drawCircle()
{
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);           //扇形连续填充三角形串
.0f);
    ;
    )
    {
        ;
        glColor3f(sin(p), cos(p), tan(p));
        glVertex3f(sin(p), cos(p), .0f);
    }
    glEnd();
}

// 绘制圆柱体
void GLWidget::drawCylinder()
{
    // 利用三角形和四边形等基本图元绘制底面圆圆心在坐标原点, 半径为 r,高为 h,方向沿 z 轴方向的圆柱;
    // 侧面用多个四边形,底面用多个三角形来表示
    glBegin(GL_QUAD_STRIP);//连续填充四边形串
;
    )
    {
        ;
        glVertex3f(sin(p), cos(p), .0f);
        glVertex3f(sin(p), cos(p), .0f);
    }
    glEnd();
    //bottom circle
);
    drawCircle();
    glTranslatef();
    //top circle
);
    drawCircle();
    glColor3f();
}

// 绘制圆锥体
void GLWidget::drawCone()
{
    glBegin(GL_QUAD_STRIP);//连续填充四边形串
;
    )
    {
        ;
        glColor3f(sin(p), cos(p), .0f);
        glVertex3f(.0f);
        glVertex3f(sin(p), cos(p), .0f);
    }
    glEnd();
    //bottom circle
);
    drawCircle();
}

// 绘制四面体等
void GLWidget::drawTetrahedron()
{
    glBegin(GL_QUADS);
    glNormal3f();
    glColor3f();
    glVertex3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glEnd();

glBegin(GL_TRIANGLES);
    glNormal3f();
    glColor3f();
    glVertex3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glEnd();
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glNormal3f();
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glEnd();
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glNormal3f();
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glColor3f();
    glVertex3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glEnd();
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glNormal3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f(-);
    glColor3f();
    glVertex3f();
    glEnd();
}

// 绘制球体
// 球心坐标为(x,y,z),球的半径为radius,M,N分别表示球体的横纵向被分成多少份
void GLWidget::drawSphere(GLfloat xx, GLfloat yy, GLfloat zz,
                          GLfloat radius, GLfloat M, GLfloat N)
{
    // 选择使用的纹理
]);

float step_z = PI / M;
     * PI / N;
    ];

;
    ;
    ;
    glBegin(GL_QUADS);
    ; i < M; i++)
    {
        angle_z = i * step_z;

; j < N; j++)
        {
            angle_xy = j * step_xy;

x[] = radius * sin(angle_z) * cos(angle_xy);
            y[] = radius * sin(angle_z) * sin(angle_xy);
            z[] = radius * cos(angle_z);

x[] = radius * sin(angle_z + step_z) * cos(angle_xy);
            y[] = radius * sin(angle_z + step_z) * sin(angle_xy);
            z[] = radius * cos(angle_z + step_z);

x[] = radius * sin(angle_z + step_z) * cos(angle_xy + step_xy);
            y[] = radius * sin(angle_z + step_z) * sin(angle_xy + step_xy);
            z[] = radius * cos(angle_z + step_z);

x[] = radius * sin(angle_z) * cos(angle_xy + step_xy);
            y[] = radius * sin(angle_z) * sin(angle_xy + step_xy);
            z[] = radius * cos(angle_z);
            ; k++)
            {
                glColor3f(sin(angle_z), cos(angle_z), tan(angle_z));
                //glTexCoord2f(0.1f, 0.1f);
                glVertex3f(xx + x[k], yy + y[k], zz + z[k]);
            }
        }
    }
    glEnd();
}

// 绘制圆环
// 大半径Radius,小半径TubeRadius,边数Sides, 环数Rings
void GLWidget::DrawTorus(double Radius, double TubeRadius, int Sides, int Rings)
{
     * PI / Sides;
     * PI / Rings;
    ;
    ;
    ;

double phi, sinPhi, cosPhi;
    double dist;
    glColor3f();
    ; i < Rings; i++)
    {
        double theta1 = theta + ringDelta;
        double cosTheta1 = cos(theta1);
        double sinTheta1 = sin(theta1);

glBegin(GL_QUAD_STRIP);
        phi = ;
        ; j <= Sides; j++)
        {
            phi = phi + sideDelta;
            cosPhi = cos(phi);
            sinPhi = sin(phi);
            dist = Radius + (TubeRadius * cosPhi);

glNormal3f(cosTheta * cosPhi, sinTheta * cosPhi, sinPhi);
            glColor3f(cosTheta, sinTheta, sinPhi);
            glVertex3f(cosTheta * dist, sinTheta * dist, TubeRadius * sinPhi);

glNormal3f(cosTheta1 * cosPhi, sinTheta1 * cosPhi, sinPhi);
            glColor3f(cosTheta1, sinTheta1, sinPhi);
            glVertex3f(cosTheta1 * dist, sinTheta1 * dist, TubeRadius * sinPhi);
        }
        glEnd();
        theta = theta1;
        cosTheta = cosTheta1;
        sinTheta = sinTheta1;
    }
}

// 加载纹理
void GLWidget::loadGLTextures()
{
    QImage tex1, buf1;
    QImage tex2, buf2;
    if (!buf1.load(":/data/qt-logo.jpg"))
    {
        // 如果载入不成功,自动生成一个128*128的32位色的绿色图片。
        qWarning("Could not read image file!");
        QImage dummy(, QImage::Format_RGB32);
        dummy.fill(Qt::green);
        buf1 = dummy;
    }

if (!buf2.load(":/data/qt-wood.jpg"))
    {
        // 如果载入不成功,自动生成一个128*128的32位色的绿色图片。
        qWarning("Could not read image file!");
        QImage dummy(, QImage::Format_RGB32);
        dummy.fill(Qt::green);
        buf2 = dummy;
    }

//***********************************************//
    // 纹理0:qt-logo
    //***********************************************//
    //转换成纹理类型
    tex1 = QGLWidget::convertToGLFormat(buf1);
    // 创建纹理
]);
    // 使用来自位图数据生成的典型纹理,将纹理名字texture[0]绑定到纹理目标上
]);
    // WRAP参数:纹理坐标超出[0,0]到[1,1]的范围该怎么处理呢?
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP);
    // Filter参数:纹理坐标映射到纹素位置(127.34,255.14)该怎么办?
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    // 纹理环境
    glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE);
    // 将纹素数组从CPU传至GPU并且设置为当前纹理。
    // 在处理单一纹理时,你可以用,负责效率非常低。
    // 多纹理时可以参见纹理绑定。
,
                 GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex1.bits());

//***********************************************//
    // 纹理0:qt-logo
    //***********************************************//
    tex2 = QGLWidget::convertToGLFormat(buf2);
    glGenTextures(]);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[]);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
    glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, ,
                 GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tex2.bits());
    // 使用纹理
    // 首先调用glEnable( GL_TEXTURE_2D ),来启用2D纹理;
    // 然后绘制图形,并且为每个顶点指定ST坐标;
    // 最后调用glDisable( GL_TEXTURE_2D ).
}

// 场景渲染
void GLWidget::renderScene(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glLoadIdentity();

glPushMatrix();
    renderBasicShape();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glTranslatef(-);
    renderTextureCube();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glTranslatef();
    renderTextureCylinder();
    glPopMatrix();
}

// 渲染基本图形
void GLWidget::renderBasicShape()
{
    .0f;
    fRotAngle += ROT_DELTA;
    )
        fRotAngle = ;

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef(-);
    glRotatef(fRotAngle, );
    drawCylinder();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef();
    glRotatef(fRotAngle, );
    drawTetrahedron();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef();
    glRotatef(fRotAngle, );
    drawCircle();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef();
    glRotatef(fRotAngle, );
    drawSphere();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef(-);
    glRotatef(fRotAngle, );
    drawCube();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef();
    glRotatef(fRotAngle, );
    DrawTorus();
    glPopMatrix();

glPushMatrix();
    glColor3f();
    glTranslatef();
    glRotatef(fRotAngle, );
    drawCone();
    glPopMatrix();
}

// 渲染纹理
void GLWidget::renderTextureCube()
{
    // 纹理映射
);
    glTranslatef(.0f);
    glRotatef(xRot, );
    glRotatef(yRot, );
    glRotatef(zRot, );
    // 使用来自位图数据生成的典型纹理,将纹理名字texture[0]绑定到纹理目标上
]);
    glBegin( GL_QUADS );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f(   );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glTexCoord2f(  );
    glVertex3f( - );
    glEnd();
    xRot += ROT_DELTA;
    ;
    yRot += ROT_DELTA;
    ;
    zRot += ROT_DELTA;
    ;
}

void GLWidget::renderTextureCylinder()
{
    // 纹理映射
.0f);
    glRotatef(xRot, );
    //glRotatef(yRot, 0.0, 1.0, 0.0);
    //glRotatef(zRot, 0.0, 0.0, 1.0);
    // 选择使用的纹理
]);
    // 利用三角形和四边形等基本图元绘制底面圆圆心在坐标原点, 半径为 r,高为 h,方向沿 z 轴方向的圆柱;
    // 侧面用多个四边形,底面用多个三角形来表示
    glBegin(GL_QUAD_STRIP);//连续填充四边形串
;
    )
    {
        ;
        //p和圆周是相对应的, 这里让纹理的横坐标随圆周扫过的角度一起改变,就能够将纹理图“刷”上去了,
        //而纵坐标设置为图像的高度和纹理高度的对应,这里合适的参数是根据实际测试得到的
.1f);
        glVertex3f(sin(p), cos(p), .0f);   //这个 1.0f指定的是高度h
.0f);
        glVertex3f(sin(p), cos(p), .0f);
    }
    glEnd();
    //bottom circle
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);           //扇形连续填充三角形串
.0f);           //将纹理图(0, 0)映射到圆心
.0f);
    )
    {
        ;
        glTexCoord2f(.0f);       //将纹理图(1, 0)映射到圆周
.0f);
    }
    glEnd();
    glTranslatef();              //设定高度为1,画上底面
    //top circle
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);           //扇形连续填充三角形串
.0f);           //将纹理图(0, 0)映射到圆心
.0f);
    )
    {
        ;
        glTexCoord2f(.0f);       //将纹理图(1, 0)映射到圆周
.0f);
    }
    glEnd();

xRot += ROT_DELTA;
    ;
    yRot += ROT_DELTA;
    ;
    zRot += ROT_DELTA;
    ;
}

主函数调用

main.cpp
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16
 
#include "GLWidget.h"
#include <QApplication>
#include <QObject>

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

GLWidget w;
    w.resize();
    w.setWindowTitle(QObject::tr("Michael's OpenGL Framework"));
    w.show();

return a.exec();
}

运行效果

QT OpenGL绘制三维图形(立方体、圆柱体、圆锥、球体、圆环等等)

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