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: 7 из 30

void *pointer )

Для того, чтобы эти массивы можно было использовать в дальнейшем, надо вызвать команду

void glEnableClientState (GLenum array)

с параметрами GL_VERTEX_ARRAY, GL_NORMAL_ARRAY, GL_COLOR_ARRAY соответственно.

После окончания работы с массивом желательно вызвать ко­манду

void glDisableClientState (GLenum array)

с соответствующим значением параметра array.

Для отображения содержимого массивов используется ко­манда

void glArrayElement (GLint index)

которая передает OpenGL атрибуты вершины, используя эле­менты массива с номером index. Это аналогично последователь­ному применению команд вида glColor, glNormal, glVertex с соот­ветствующими параметрами. Однако вместо нее обычно вызы­вается команда

void glDrawArrays (GLenum mode, GLint first ,

GLsizei count)

рисующая count примитивов, определяемых параметром mode, используя элементы из массивов с индексами от first до first + count — 1. Это эквивалентно вызову последовательности команд glArrayElement() с соответствующими индексами.

В случае, если одна вершина входит в несколько примитивов, вместо дублирования ее координат в массиве удобно использо­вать ее индекс.

Для этого надо вызвать команду

3.6. Контрольные вопросы

51

void glDrawElements (GLenum mode, GLsizei count,

GLenum type, void* indices)

где indices—это массив номеров вершин, которые на­до использовать для построения примитивов, type опреде­ляет тип элементов этого массива: GL_UNSIGNED_BYTE, GL_UNSIGNED_SHORT, GL_UNSIGNED_INT, a count задает их количество.

Важно отметить, что использование массивов вершин поз­воляет оптимизировать передачу данных на сервер OpenGL, и, как следствие, повысить скорость рисования трехмерной сцены. Такой метод определения примитивов является одним из самых быстрых и хорошо подходит для визуализации больших объемов данных.

3.6. Контрольные вопросы

67. 
    Что такое функция обратного вызова и как функции об­ратного вызова могут быть использованы для работы с OpenGL?
    
68. 
    Для чего нужна функция обновления изображения и что она делает?
    
69. 
    Что такое примитив в OpenGL?
    
70. 
    Что такое атрибут? Перечислите известные вам атрибуты вершин в OpenGL.
    
71. 
    Что в OpenGL является атомарным примитивом? Какие типы примитивов вы знаете?
    
72. 
    Для чего в OpenGL используются команды glEnable и glDisable ?
    

52

Глава 3. Рисование геометрических объектов

73. 
    Что такое операторные скобки и для чего они используются в OpenGL?
    
74. 
    Что такое дисплейные списки? Как определить список и как вызвать его отображение?
    
75. 
    Поясните организацию работы с массивами вершин и их отличие от дисплейных списков.
    

10) Поясните работу команды glDrawElementsQ.

3.6. Контрольные вопросы

53

i •

•о •.

з • ¹

GL POINTS



3 4 GL LINES

_M.

GL LINE STRIP

5

_C*

GL LINE LOOP

GL POLYGON

GL_QUADS

_A>±

GL_QUAD_STRIP

GL TRIANGLES

_.25^

GL TRIANGLE FAN

GL TRIANGLE STRIP

Рис. З.1. Примитивы OpenGL.

_{Глава 4.}

Преобразования объектов

В OpenGL используются как основные три системы коорди­нат: левосторонняя, правосторонняя и оконная. Первые две си­стемы являются трехмерными и отличаются друг от друга на­правлением оси z: в правосторонней она направлена на наблю­дателя, в левосторонней — в глубину экрана. Ось х направлена вправо относительно наблюдателя, ось у — вверх.

Левосторонняя система используется для задания значений параметрам команды gluPerspectiveQ, glOrtho(), которые будут рассмотрены в пункте 4.3. Правосторонняя система координат используется во всех остальных случаях. Отображение трехмер­ной информации происходит в двухмерную оконную систему координат.

Строго говоря, OpenGL позволяет путем манипуляций с мат­рицами моделировать как правую, так и левую систему коорди­нат. Но на данном этапе лучше пойти простым путем и запом­нить: основной системой координат OpenGL является правосто­ронняя система.

55

56

Глава 4- Преобразования объектов

(в)

Рис. 4.1. Системы координат в OpenGL. (a) — правосторонняя, (б) — левосторонняя, (в) — оконная.

4.1. Работа с матрицами

Для задания различных преобразований объектов сцены в OpenGL используются операции над матрицами, при этом раз­личают три типа матриц: модельно-видовая, матрица проекций и матрица текстуры. Все они имеют размер 4x4. Видовая матри­ца определяет преобразования объекта в мировых координатах, такие как параллельный перенос, изменение масштаба и поворот. Матрица проекций определяет, как будут проецироваться трех­мерные объекты на плоскость экрана (в оконные координаты), а матрица текстуры определяет наложение текстуры на объект.

Умножение координат на матрицы происходит в момент вы­зова соответствующей команды OpenGL, определяющей коорди­нату (как правило, это команда glVertex.)

Для того чтобы выбрать, какую матрицу надо изменить, ис­пользуется команда:

void glMatrixMode (GLenum mode)

вызов которой со значением параметра mode, равным GL_MODELVIEW, GL_PROJECTION или GL_TEXTURE, вклю­чает режим работы с модельно-видовой матрицей, матрицей проекций, или матрицей текстуры соответственно. Для вызова команд, задающих матрицы того или иного типа, необходимо

4-1- Работа с матрицами

57

сначала установить соответствующий режим.

Для определения элементов матрицы текущего типа вызыва­ется команда

void glLoadMatrix [ f d] (GLtype *m)

где m указывает на массив из 16 элементов типа float или double в соответствии с названием команды, при этом сначала в нем должен быть записан первый столбец матрицы, затем второй, третий и четвертый. Еще раз обратим внимание: в массиве m матрица записана по столбцам. Команда

void glLoadldentity (void)

заменяет текущую матрицу на единичную.

Часто бывает необходимо сохранить содержимое текущей матрицы для дальнейшего использования, для чего применя­ются команды

void glPushMatrix (void) void glPopMatrix (void)

Они записывают и восстанавливают текущую матрицу из сте­ка, причем для каждого типа матриц стек свой. Для модельно-видовых матриц его глубина равна как минимум 32, для осталь­ных— как минимум 2.

Для умножения текущей матрицы на другую матрицу ис­пользуется команда

void glMultMatrix[f d] (GLtype *m)

где параметр m должен задавать матрицу размером 4x4. Если обозначить текущую матрицу за М, передаваемую матрицу за Т, то в результате выполнения команды glMultMatrix текущей ста­новится матрица М*Т. Однако обычно для изменения матрицы того или иного типа удобно использовать специальные коман­ды, которые по значениям своих параметров создают нужную матрицу и умножают ее на текущую.

58

Глава 4- Преобразования объектов

В целом, для отображения трехмерных объектов сцены в ок­но приложения используется последовательность, показанная на рисунке 4.2.

Мировые координаты

Видовые координаты

Нормализованные координаты


Параметры области вывода (gIViewport)


Оконные координаты

Рис. 4.2. Преобразования координат в OpenGL

Запомните: все преобразования объектов и камеры в OpenGL производятся с помощью умножения векторов координат на мат­рицы. Причем умножение происходит на текущую матрицу в мо­мент определения координаты командой glVertex и некоторыми другими.

4.2. Модельно-видовые преобразования

К модельно-видовым преобразованиям будем относить пере­нос, поворот и изменение масштаба вдоль координатных осей. Для проведения этих операций достаточно умножить на соот­ветствующую матрицу каждую вершину объекта и получить из-

4-2. Модельно-видовые преобразования

59

мененные координаты этой вершины:

(х'\		(х\
У'	= М	У
Z'		Z

VI/ VI/

где М — матрица модельно-видового преобразования. Перспек­тивное преобразование и проецирование производится аналогич­но. Сама матрица может быть создана с помощью следующих команд:

void glTranslate [ f d] (GLtype x, GLtype y, GLtype z) void glRotate[f d] (GLtype angle,

GLtype x, GLtype y, GLtype z) void glScale[f d] (GLtype x, GLtype y, GLtype z)

glTranslate производит перенос объекта, прибавляя к коорди­натам его вершин значения своих параметров.

glRotate производит поворот объекта против часовой стрелки на угол angle (измеряется в градусах) вокруг вектора(х,у,г).

glScale производит масштабирование объекта (сжатие или растяжение) вдоль вектора(х,у,г), умножая соответствующие координаты его вершин на значения своих параметров.

Все эти преобразования изменяют текущую матрицу, а пото­му применяются к примитивам, которые определяются позже. В случае, если надо, например, повернуть один объект сцены, а другой оставить неподвижным, удобно сначала сохранить те­кущую видовую матрицу в стеке командой glPushMatrix, затем вызвать glRotate с нужными параметрами, описать примитивы, из которых состоит этот объект, а затем восстановить текущую матрицу командой glPopMatrix.

Кроме изменения положения самого объекта, часто бывает необходимо изменить положение наблюдателя, что также при­водит к изменению модельно-видовой матрицы.

Это можно сделать с помощью команды