游戏开发-图形渲染与动画-计算机图形学（OpenGL_DirectX）_深度缓冲与碰撞检测.docxVIP

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计算机图形学基础

1OpenGL与DirectX简介

OpenGL和DirectX是两种广泛使用的计算机图形学API，它们在游戏开发、3D建模、虚拟现实和增强现实等领域扮演着核心角色。OpenGL是一个跨平台的API，由KhronosGroup维护，用于渲染2D和3D矢量图形。它通过定义一组函数和常量，允许开发者直接控制硬件图形加速器，实现高性能的图形渲染。

DirectX则是由微软开发的一系列API，主要用于Windows平台上的多媒体编程，特别是游戏开发。DirectX包括多个组件，如Direct3D（用于3D图形）、DirectInput（用于输入设备控制）、DirectSound（用于音频处理）等。Direct3D是DirectX中最重要的一部分，它提供了高级的3D图形渲染功能。

1.1示例代码：OpenGL中的基本图形绘制

#includeGL/glut.h

voiddisplay(){

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//清除颜色缓冲区

glColor3f(1.0,0.0,0.0);//设置绘制颜色为红色

glBegin(GL_TRIANGLES);//开始绘制三角形

glVertex2f(-0.5,-0.5);//定义三角形的第一个顶点

glVertex2f(0.5,-0.5);//定义三角形的第二个顶点

glVertex2f(0.0,0.5);//定义三角形的第三个顶点

glEnd();//结束绘制三角形

glFlush();//渲染缓冲区

}

intmain(intargc,char**argv){

glutInit(argc,argv);//初始化GLUT库

glutCreateWindow(OpenGLExample);//创建窗口

glutDisplayFunc(display);//设置显示回调函数

glutMainLoop();//进入GLUT事件处理循环

return0;

}

这段代码展示了如何使用OpenGL在窗口中绘制一个红色的三角形。glClear函数用于清除颜色缓冲区，glColor3f设置绘制颜色，glBegin和glEnd包围了顶点数据，glVertex2f用于定义三角形的顶点。

2维空间与坐标系

在计算机图形学中，三维空间是通过三个坐标轴（X、Y、Z）来定义的。三维坐标系可以是右手坐标系或左手坐标系，这取决于API的默认设置。在OpenGL中，默认使用右手坐标系，而在DirectX中，默认使用左手坐标系。

2.1示例代码：DirectX中的坐标变换

#included3dx10.h

D3DXVECTOR3position(0.0f,0.0f,-5.0f);//定义物体位置

D3DXVECTOR3rotation(0.0f,0.0f,0.0f);//定义物体旋转角度

D3DXVECTOR3scale(1.0f,1.0f,1.0f);//定义物体缩放比例

D3DXMATRIXA16matScale,matRotation,matTranslation,matWorld;

D3DXMatrixScaling(matScale,scale.x,scale.y,scale.z);//创建缩放矩阵

D3DXMatrixRotationYawPitchRoll(matRotation,rotation.y,rotation.p,rotation.r);//创建旋转矩阵

D3DXMatrixTranslation(matTranslation,position.x,position.y,position.z);//创建平移矩阵

D3DXMatrixMultiply(matWorld,matRotation,matScale);//旋转和缩放

D3DXMatrixMultiply(matWorld,matTranslation,matWorld);//平移

这段代码展示了如何在DirectX中使用D3DX库进行坐标变换。D3DXVECTOR3用于定义位置、旋转和缩放，D3DXMatrixScaling、D3DXMatrixRotationYawPitchRoll和D3DXMatrixTranslation分别创建缩放、旋转和平移矩阵，最后通过D3DXMatrixMultiply函数将这些矩阵组合成世界矩阵。

3图形管线流程

图形