使用 OpenTK 在 C# 中设计的模拟时钟

kdgupta87

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2010年12月23日

CPOL

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一个使用 C# 中的 OpenTK 和 WinForms 设计的 2D 模拟时钟。

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引言

Open Toolkit 是一个高级的、底层的 C# 库，它封装了 OpenGL、OpenCL 和 OpenAL。它适用于游戏、科学应用程序以及任何需要 3D 图形、音频或计算功能的项目。简而言之，它被称为 OpenTK。

背景

它不是 OpenGL 的快速 C# 实现，但它是最好的。以前有一些，比如 CSGL、TAO framework 等，但它们不完整并受到一些限制。而现在，它们已经完全无法跟上 .NET Framework 的步伐了。

我们可以通过 GL 类调用每一个 OpenGL 函数，就像 OpenGL 中使用的 glVertex2f(-2.0,-2.0) 在 OpenTk 中被用作 GL.Vertex2(-2.0,-2.0)。它拥有一个非常漂亮且灵活的 GUI 选项，跨平台的 GLControl (Windows.Forms) 可以轻松添加到 Visual Studio 工具箱中，GLWidget 是另一个丰富且有用的组件（用于 GTK#）以及 WPFControl 类。还有一个原生、高性能的 GameWindow，它是专门为游戏设计的。你可以比你想象的更快地开发游戏。

它还拥有一个非常有用的 API 集合，例如 3D Math Toolkit，它提供了 Vector、Matrix、Quaternion 和 Bezier 结构。 Input API 提供了键盘、鼠标和操纵杆接口。 Display API 帮助处理多显示器。OpenTK.Compatibility 支持 TAO framework 应用程序。

如果你想考虑平台独立性，它支持 Windows、Linux 和 Mac OS X 的 32 位和 64 位版本。无需混乱的库 - 编译一次，随处运行。最棒的是，你可以自由使用、修改和分发源代码。它适用于开源和闭源项目。

使用代码

你不需要任何 OpenGL 或 C# 图形方面的先验知识来学习 OpenTK。只需要一些 Windows Form 设计的基础知识就足够了。

要使用 OpenTK，你需要在 Visual Studio 中添加两个 DLL 作为引用。它们是 OpenTK.dll 和 OpenTK.Graphics.OpenGL.dll。两者都可以在这里轻松找到。

我们不打算使用众所周知的游戏窗口作为 OpenTK 的窗口，因为我猜你对 Windows Form 设计很熟悉。我们只是使用一个普通的 Windows Form。OpenTK 提供了一个非常好的控件/工具。为此，你需要将它添加到 Visual Studio 工具箱中，它叫做 Glcontrol，你可以在这里找到。为此，首先点击工具箱并选择“项”，然后浏览并添加这个控件的 DLL。现在你就可以使用它了。

首先，创建一个 Form，你将在上面放置你的 GLControl。在工具箱的空白处右键单击，选择“选择项…”，然后浏览 OpenTK.GLControl.dll。确保你可以在 .NET Framework 组件中找到 GLControl，如下图所示。

然后，你可以像添加任何 .NET 控件一样将 GLControl 添加到你的 Form 中。一个名为 glControl1 的 GLControl 将被添加到你的 Form 中。

所以，首先将这个命名为 glControl1 的控件添加到你的端口，并编写下面的代码。还要将此方法添加到此控件的加载事件中。有关更多详细信息，你可以点击这里。

private void glControl1_Resize(object sender, EventArgs e)
{
   int w = glControl1.Width;
   int h = glControl1.Height;
   glControl1.MakeCurrent();
   GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection);
   GL.LoadIdentity();
   GL.ClearColor(Color.SkyBlue);
   GL.Ortho(-w / 2, w / 2, -h / 2, h / 2, -1, 1);
   GL.Viewport(0, 0, w, h);
   GL.End();
   glControl1.SwapBuffers();
}

如果我们运行它，我们会发现一个如下所示的窗口

undefined

那么这是怎么实现的呢？很简单。首先，我们看到

glControl1.MakeCurrent();

它使接下来所有针对此控件的 GL 命令都生效。

GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection);
GL.LoadIdentity();

我们将矩阵模式设置为投影，然后加载单位矩阵。对于 2D 投影，有四种模式，如果你想了解更多关于这些模式的信息，你可以点击这里查看。

下一个命令非常重要，需要理解。为此，我们首先需要成为好的 OpenGL 开发者，并使用 GL.Ortho() 设置一个正射投影矩阵。我们还需要调用 GL.Viewport()。

GL.Ortho(-w / 2, w / 2, -h / 2, h / 2, -1, 1);

这使得 GL 框的中心在 x、y 轴上为 0,0。因为 w 是 GL 框的宽度，h 是高度。如果你想让左下角像素点为 0,0，你可以这样写

GL.Ortho(0, w, 0, h, -1, 1)
GL.Viewport(0, 0, w, h);

Viewport 用于选择控件中的绘图区域。

GL.ClearColor(Color.SkyBlue);

它将其设置为蓝色。为了命令的清理和窗口缓冲区，我们必须写

GL.End();
glControl1.SwapBuffers();

现在，首先，我们必须在我们的 glcontrol 中绘制一个圆。对于 draw 方法，我们必须使用 glcontrol 中 paint 事件的 paint 方法，如下所示

private void glControl1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
  GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit | ClearBufferMask.DepthBufferBit)
  drawclock();
  glControl1.SwapBuffers();
}

void Draw_clock()
{
   drawCircle(80);//80 is radius of the circle
   Draw_digit();
}

对于 drawcircle，我使用了以下代码

void drawCircle(float radius)
{
    GL.Color3(Color.White);
    GL.Begin(BeginMode.TriangleFan);

    for (int i = 0; i < 360; i++)
    {
        double degInRad = i * 3.1416/180;
        GL.Vertex2(Math.Cos(degInRad) * radius, Math.Sin(degInRad) * radius);
    }
    GL.End;
}

现在，看起来一切都如此轻松。

GL.Begin(BeginMode.TriangleFan);

此模式使用提供的顶点绘制一个三角形并用白色填充。所有这些三角形构成了圆，就像三角形披萨块组成了一个圆形的披萨。

如果你想了解 GL.Begin，请参阅这里。你必须记住在 GL.Begin(); 之后写 GL.End(); 否则什么也不会发生，编译器也不会给你任何错误。现在我们需要绘制一个数字以及分钟和小时的两条线。

编写简单的代码来进行普通的顶点操作。记住圆的半径是 80。

void Draw_digit()
{
    GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection);
    GL.LoadIdentity();
    GL.Color3(Color.Red);
   //for hour
    GL.Begin(BeginMode.TriangleFan);

    GL.Vertex2(0, +5);
    GL.Vertex2(0, -5);
    GL.Vertex2(70, 0);
    GL.Vertex2(70, 0);
    GL.Color3(Color.Red);

    GL.End();

    //for minute
    GL.Begin(BeginMode.TriangleFan);
    GL.Vertex2(+5, 0);
    GL.Vertex2(-5, 0);
    GL.Vertex2(-65, 40);
    GL.Vertex2(-65, 40);
    GL.End();
    GL.Color3(Color.Black);

    //for draw digit III
    GL.Begin(BeginMode.Lines);
    GL.Vertex2(5, 60);
    GL.Vertex2(5, 70);
    GL.Vertex2(0, 60);
    GL.Vertex2(0, 70);

    GL.Vertex2(-5, 70);
    GL.Vertex2(-15, 60);
    GL.Vertex2(-15, 70);
    GL.Vertex2(-5, 60);

    GL.End();

    GL.Color3(Color.Black);
    //for draw digit XII
    GL.Begin(BeginMode.Lines);

    GL.Vertex2(60,0);
    GL.Vertex2(60,8);
    GL.Vertex2(70,0);
    GL.Vertex2(70,8);
    GL.Vertex2(65, 0);
    GL.Vertex2(65, 8);

    GL.End();
    GL.Color3(Color.Black);
    //for draw digit IV
    GL.Begin(BeginMode.Lines);

    GL.Vertex2(10, -60);
    GL.Vertex2(10, -70);
    GL.Vertex2(0, -60);
    GL.Vertex2(0, -70);
    GL.Vertex2(5, -60);
    GL.Vertex2(0, -70);
    GL.Vertex2(5, -60);
    GL.Vertex2(0, -70);

    GL.End();
    GL.Color3(Color.Black);
    //for draw digit IX
    GL.Begin(BeginMode.Lines);
    GL.Vertex2(-75,-5);
    GL.Vertex2(-75,-15);

    GL.Vertex2( -70,-5);
    GL.Vertex2(-60,-15);
    GL.Vertex2(- 70,-15);
    GL.Vertex2(-60,-5);
}

这是连接一个顶点到另一个顶点的代码。有关详细信息，你可以这里查看类似的 OpenGL 函数。

绘制完成后，我们看到输出窗口如下所示

现在我们需要为此创建一个计时器事件，所以首先添加一个计时器，将其间隔设置为 1000（1秒），启用它，然后将此事件添加到 timer tick 中

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
   glControl2.MakeCurrent();
   PaintEventArgs p = null;
   glControl2_Paint(sender,p);
   GL.End();
}

现在 paint 方法将在 1 秒后被调用。你需要在那里绘制秒针，所以 paint 事件将是

private void glControl2_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    glControl2.MakeCurrent();

    GL.End();
    glControl2.SwapBuffers();
    GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit | ClearBufferMask.DepthBufferBit);
    Draw_clock();
    GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit | ClearBufferMask.DepthBufferBit);
    GL.End();
    glControl2.SwapBuffers();
    drawsecond();
    glControl2.SwapBuffers();
}

这里绘制秒针需要一个 static 变量。为了改变秒针顶点位置的坐标，我们取

static int i = 0;

现在是 drawsecond() 函数

void  drawsecond()
{
    GL.Color3(Color.Red);
    GL.Begin(BeginMode.Quads);

    GL.Vertex2(5, 0);
    GL.Vertex2(-5, 5);
    double degInRad = i * 3.1416 / 180;
    GL.Vertex2(Math.Cos(degInRad) * 80, Math.Sin(degInRad) * 80);
    GL.Vertex2(Math.Cos(degInRad) * 85, Math.Sin(degInRad) * 85);

    i = i - 6;
    GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit | ClearBufferMask.DepthBufferBit);

    GL.End();
}

这里 static 变量被减去是为了顺时针旋转，并减去 6，因为 360/6 等于 60，我们需要这个来圆整圆。

所以秒针正在旋转

关注点

对于 C#，我确信你找不到比 OpenTK 更好的 OpenGL 替代品了。但是，如果你想开发一个真正专业的游戏，我必须告诉你，你走的不是正确的方向。C++ 比 C# 更适合。如果你想直接用 C# 进行开发，请使用 DirectX 或 XNA。

历史

2010 年 12 月 23 日：初次发布。