Руководство по работе с графической библиотекой OpenGL. Руководство разработано с учетом опыта чтения курса Компьютерная графика

• Название: Руководство по работе с графической библиотекой OpenGL. Руководство разработано с учетом опыта чтения курса Компьютерная графика
• Дата: 21.10.2022
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: 221937-83556.docx
• Тип: Руководство; #747097
• страница: 12 из 30

90

Глава 7. Операции с пикселями

• буфер маски.

Группа буферов цвета включает буфер кадра, но таких буфе­ров может быть несколько. При использовании двойной буфери­зации говорят о рабочем (front) и фоновом (back) буферах. Как правило, в фоновом буфере программа создает изображение, ко­торое затем разом копируется в рабочий буфер. На экране может появиться информация только из буферов цвета.

Буфер глубины используется для удаления невидимых по­верхностей и прямая работа с ним требуется крайне редко.

Буфер-накопитель можно применять для различных опера­ций. Более подробно работа с ним описана в разделе 7.2.

Буфер маски используется для формирования пиксельных масок (трафаретов), служащих для вырезания из общего масси­ва тех пикселей, которые следует вывести на экран. Буфер маски и работа с ним более подробно рассмотрены в разделах 7.3, 8.2 и 8.3.

7.1. Смешивание изображений и прозрач­ность

Разнообразные прозрачные объекты — стекла, прозрачная посуда и т.д. часто встречаются в реальности, поэтому важ­но уметь создавать такие объекты в интерактивной графике. OpenGL предоставляет программисту механизм работы с полу­прозрачными объектами, который и будет кратко описан в этом разделе.

Прозрачность реализуется с помощью специального режи­ма смешивания цветов (blending). Алгоритм смешивания ком­бинирует цвета так называемых входящих пикселей (т.е. «кан­дидатов» на помещение в буфер кадра) с цветами соответству­ющих пикселей, уже хранящихся в буфере. Для смешивания используется четвертая компонента цвета — альфа-компонента,

7.1. Смешивание изображений и прозрачность

91

поэтому этот режим называют еще альфа-смешиванием. Про­грамма может управлять интенсивностью альфа-компоненты точно так же, как и интенсивностью основных цветов, т.е. зада­вать значение интенсивности для каждого пикселя или каждой вершины примитива. Режим включается с помощью команды glEnable(GL_BLEND).

Определить параметры смешивания можно с помощью ко­манды:

void glBlendFunc (enum src ,enum dst)

Параметр src определяет как получить коэффициент к\ ис­ходного цвета пикселя, a dst задает способ получения коэффи­циента &2 для цвета в буфере кадра. Для получения результи­рующего цвета используется следующая формула: res = c_src * к\ + Cdst * &2, где c_src — цвет исходного пикселя, Cdst — цвет пиксе­ля в буфере кадра (res, к\, к\, c_src, Cdst

четырехкомпонентные RGB А-векторы).

Приведем наиболее часто используемые значения агрументов src и dst.

GL_SRC_ALPHA к = (A_S,A_S,A_S,A_S)

GLSRCONEMINUSALPHA

к = (1,1,1,1) — (A_s, A_s, A_s, A_s)

GL_DST_COLOR k = (R_d,G_d,B_d) GLONEMINUSDSTCOLOR

к = (1,1,1,1)-(R_d,G_d,B_d,d) GL_DST_ALPHA к = (A_d, A-d,A-d, A_d) GLDSTONEMINUSALPHA

к = (1,1,1,1)-(Aa, Aa, Aa, Aa)

92

Глава 7. Операции с пикселями

GL_SRC_COLOR k = (Rs,Gs,Bs) GLONEMINUSSRCCOLOR

к = (1,1,1,1)-(R₈,G₈,B₈,A₈)

Пример: предположим, мы хотим реализовать вывод про­зрачных объектов. Коэффициент прозрачности задается альфа-компонентой цвета. Пусть 1 — непрозрачный объект; 0 — абсо­лютно прозрачный, т.е. невидимый. Для реализации служит сле­дующий код:

glEnable (GL_BLEND) ;

glBlendFunc (GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MNUS_SRC_ALPHA);

Например, полупрозрачный треугольник можно задать сле­дующим образом:

glColor3f(1.0, 0.0, 0.0, 0.5); glBegin (GLJTRIANGLES);

glVertex3f (0.0 , 0.0, 0.0);

glVertex3f (1.0 , 0.0, 0.0);

glVertex3f (1.0 , 1.0, 0.0); glEnd();

Если в сцене есть несколько прозрачных объектов, которые могут перекрывать друг друга, корректный вывод можно гаран­тировать только в случае выполнения следующих условий:

• 
  все прозрачные объекты выводятся после непрозрачных;
  
• 
  при выводе объекты с прозрачностью должны быть упоря­дочены по уменьшению глубины, т.е. выводиться, начиная с наиболее отдаленных от наблюдателя.
  

В OpenGL команды обрабатываются в порядке их поступ­ления, поэтому для реализации перечисленных требований до­статочно расставить в соответствующем порядке вызовы команд glVertex, но и это в общем случае нетривиально.

7.2. Буфер-накопитель

93

7.2. Буфер-накопитель

Буфер-накопитель (accumulation buffer) —это один из допол­нительных буферов OpenGL. В нем можно сохранять визуализи­рованное изображение, применяя при этом попиксельно специ­альные операции. Буфер-накопитель широко используется для создания различных спецэффектов.

Изображение берется из буфера, выбранного на чтение ко­мандой

void glReadBuffer (enum buf)

Аргумент buf определяет буфер для чтения. Значения buf, равные GL_BACK, GL_FRONT, определяют соответствующие буферы цвета для чтения. GL_BACK задает в качестве источни­ка пикселей внеэкранный буфер; GL_FRONT — текущее содер­жимое окна вывода. Команда имеет значение, если используется дублирующая буферизация. В противном случае используется только один буфер, соответствующий окну вывода (строго гово­ря, OpenGL имеет набор дополнительных буферов, используе­мых, в частности, для работы со стереоизображениями, но здесь мы их рассматривать не будем).

Буфер-накопитель является дополнительным буфером цвета. Он не используется непосредственно для вывода образов, но они добавляются в него после вывода в один из буферов цвета. При­меняя различные операции, описанные ниже, можно понемногу «накапливать» изображение в буфере.

Затем полученное изображение переносится из буфера-нако­пителя в один из буферов цвета, выбранный на запись командой

void glDrawBuffer (enum buf)

Значение buf аналогично значению соответствующего аргу­мента в команде glReadBuffer.

Все операции с буфером-накопителем контролируются ко­мандой

94

Глава 7. Операции с пикселями

void glAccum (enum op,GLfloat value)

Аргумент op задает операцию над пикселями и может при­нимать следующие значения:

GL LOAD —пиксель берется из буфера, выбранного на чте­ние, его значение умножается на value и заносится в буфер-накопитель;

GL AC CUM —аналогично предыдущему, но полученное по­сле умножения значение складывается с уже имеющимся в буфере;

GL MULT —эта операция умножает значение каждого пик­селя в буфере накопления на value;

GL ADD — аналогично предыдущему, только вместо умноже­ния используется сложение;

GL_RETURN —Изображение переносится из буфера нако­пителя в буфер, выбранный для записи. Перед этим значе­ние каждого пикселя умножается на value.

Следует отметить, что для использования буфера-накопите­ля нет необходимости вызывать какие-либо команды glEnable. Достаточно инициализировать только сам буфер.

Пример использования буфера-накопителя для устранения погрешностей растеризации (ступенчатости) приведен в разде­ле 8.1.

7.3. Буфер маски

При выводе пикселей в буфер кадра иногда возникает необхо­димость выводить не все пиксели, а только некоторое подмноже­ство, т.е. наложить трафарет (маску) на изображение. Для это­го OpenGL предоставляет так называемый буфер маски (stencil

7.3. Буфер маски

95

buffer). Кроме наложения маски, этот буфер предоставляет еще несколько интересных возможностей.

Прежде чем поместить пиксель в буфер кадра, механизм ви­зуализации OpenGL позволяет выполнить сравнение (тест) меж­ду заданным значением и значением в буфере маски. Если тест проходит, пиксель рисуется в буфере кадра.

Механизм сравнения весьма гибок и контролируется следую­щими командами:

void glStencilFunc (enum func , int ref , uint mask) void glStencilOp (enum sfail , enum dpfail , enum dppass)

Аргумент ref команды glStencilFunc задает значение для срав­нения. Он должен принимать значение от 0 до 2s — 1, где s — число бит на точку в буфере маски.

С помощью аргумента func задается функция сравнения. Он может принимать следующие значения:

GL NEVER —тест никогда не проходит, т.е. всегда возвра­щает false;

GL_ALWAYS — тест проходит всегда;

GLLESS, GLLEQUAL, GLEQUAL

GLGEQUAL, GLGREATE, GLNOTEQUAL -тест проходит в случае, если ref соответственно меньше значе­ния в буфере маски, меньше либо равен, равен, больше, больше либо равен, или не равен.

Аргумент mask задает маску для значений. Т.е. в итоге для этого теста получаем следующую формулу: ((ref AND mask) op (svaluc AND mask)).

Команда glStencilOp предназначена для определения действий над пикселем буфера маски в случае положительного или отри­цательного результата теста.