Stručný přehled OpenGL

Jiří Danihelka

Co je OpenGL? Open Graphics Library Knihovna pro počítačovou grafiku Zhruba 120 funkcí Představuje standard grafického

rozhraní pro přístup k akcelerovaným grafickým kartám

Vlastnosti OpenGL Využívá jazyk C, ale dá se používat i

v jiných jazycích (Fortran,Pascal,Java)

Velká snaha o platformovou nezávislost

Hardwarově nepodporované operace jsou softwarově simulovány

Platformová nezávislost OpenGL OpenGL používá vlastní primitivní

datové typy GLbyte, GLint, GLdouble

Platformová nezávislost OpenGL OpenGL neobsahuje žádné příkazy

pro práci s okny Je třeba využít jiné knihovny pro

otevření okna pro kreslení Vhodné knihovny: SDL, GLUT, GLX, GLW

Co OpenGL není Komplexní knihovna pro počítačové hry Knihovna pro ovládání periférií Zvuková knihovna Knihovna pro komunikaci po síťi Knihovna pro načítání formátů souborů

Je potřeba použít jiné knihovnySDL, GLUT, GLX, WGL

Ukázka programu v OpenGL

void draw(void){ glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f); glEnd(); }

Výsledek

Ukázka programu v OpenGL

void draw(void){ glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f); glEnd(); }

Zápis volání funkcí v OpenGL např.: glVertex3fv(v[0]); názvy všech funkcí začínají gl... dále následuje jméno funkce (Vertex) 3 – značí počet parametrů f – značí typ parametrů (GLfloat) v – značí předání parametrů

ukazatelem

Zápis funkcí v OpenGL Většinu funkcí OpenGL lze volat s

různým počtem a druhem parametrů např.: glVertex3fv

glVertex3fglVertex4dglVertex2i

Zápis funkcí v OpenGL Význam jednotlivých písmen

b – GLbyte (8 bitů)ub – GLubyte (8 bitů)s – GLshort (16 bitů)us – GLushort (16 bitů)i – GLint (32 bitů)ui – GLuint (32 bitů)f – GLfloat (32 bitů)d – GLdouble (64 bitů)

Základní příkazy OpenGL 98% veškerého kreslení je prováděno

pomocí následujících tří funkcí:glBegin(základní_tvar);

glVertex...(souřadnice);glVertex...(souřadnice);...glVertex...(souřadnice);

glEnd();

Základní tvary OpenGL GL_POINTS GL_LINES GL_LINE_STRIP GL_LINE_LOOP

GL_POLYGON GL_TRIANGLES GL_TRIANGLE_STRI

P GL_TRIANGLE_FAN GL_QUADS GL_QUAD_STRIP

Základní tvary OpenGL GL_POINTS

GL_LINES

Základní tvary OpenGL GL_LINE_STRIP

GL_LINELOOP

Základní tvary OpenGL GL_TRIANGLES

GL_TRIANGLE_STRIP

Základní tvary OpenGL GL_TRIANGLE_FAN

GL_QUADS

Základní tvary OpenGL GL_TRIANGLE_FAN

GL_QUAD_STRIP

Barvy v OpenGL Barvu lze nastavit pomocí funkce

glColor{3,4}{b,i,f,d}{v}(parametry);

Barvu lze měnit kdykoliv a výsledek se projeví na všech dalších vrcholech až do příští změny barvy

Barevný trojúhelníkvoid draw(void){ glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glColor3f(0, 1.0f, 0); glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3f(...); glVertex3f(...); glVertex3f(...); glEnd(); }

Vícebarevný trojúhelníkvoid draw(void){ glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glBegin(GL_TRIANGLES); glColor3f(1.0f, 0, 0); glVertex3f(...); glColor3f(0, 1.0f, 0); glVertex3f(...); glColor3f(0, 0, 1.0f); glVertex3f(...); glEnd(); }

Stavy OpenGL Některé příkazy mění globálně

způsob vykreslování (=stav) glColor...(...); glClearColor(...);

Používání stavů má výhody i nevýhody

Animace – první pokus

void draw(int faze){ glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3f(0.0f+faze, 10.0f, 0.0f); glVertex3f(-10.0f+faze, -10.0f, 0.0f); glVertex3f(10.0f+faze, -10.0f, 0.0f); glEnd(); }

Double buffer Máme dvě místa na kreslení

(buffery), jedno na monitoru, druhé v paměti

Kreslíme nejprve do paměti Až bude kresba dokončená buffery

prohodíme a obrázek se objeví na monitoru bez nepříjemného blikání

Double buffer - poznámka Operace s double bufferem nejsou

součástí příkazů OpenGL, ale jsou obsažené v jiných knihovnách

Například: glutSwapBuffers(); Pro některá zobrazovací zařízení

může být bufferů i více než 2(brýle virtuální reality)

3D grafika

Co je potřeba nastavit v 3D polohu kamery čočku kamery polohu zobrazovaných objektů

Nastavení polohy kamery void glTranslate{f,d}(x, y, z);

Nastavení polohy kamery void glRotate{f,d}(uhel,x, y, z);

Nastavení polohy kamery void glScale{f,d}(x, y, z);

Poloha kamery - poznámky Na výslednou polohu kamery má

zásadní vliv pořadí transformačních operací

Kameru je potřeba nastavit ještě před kreslením

Polohu kamery je možné měnit i během vykreslování.

Neměňte polohu mezi glBegin a glEnd

Funkce gluLookAt 3 trojice čísel poloha kamery poloha objektu vektor nahoru

Ortogonální projekce Pomocí funkce glOrtho(...);

Nastavení čočky kamery Pomocí funkce glFrustum(...);

Nastavení čočky kamery

Využití změn kamery

Animace – druhý pokus

void draw(int faze){ glTranslate(-faze,0,0); glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3f(0.0f, 10.0f, 0.0f); glVertex3f(-10.0f, -10.0f, 0.0f); glVertex3f(10.0f, -10.0f, 0.0f); glEnd(); }

Pořadí vykreslování

Z-Buffer Paměť do které se ukládá vzdálenost

nakresleného pixelu od pozorovatele Je obvykle hardwarově akcelerována glEnable(GL_DEPTH_TEST); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT |

GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

Z-Buffer demonstrace

Textury

                                                                        

    

Zvolení textury glTexImage2D(...); Parametry:

výška, šířka,barevná hloubka, ukazatel na pole bytů

Nastavení souřadnic textury

void draw(void){ glClear(GL_COLORBUFFER_BIT); glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(1.0f, 0); glVertex3f(...); glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); glVertex3f(...); glTexCoord2f(0, 1.0f); glVertex3f(...); glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); glVertex3f(...); glEnd(); }

Výsledek použití textury

Druhy světelných zdrojů všesměrový zdroj reflektor rovnoběžné paprsky všudypřítomné světlo

Příkazy pro práci se světlem glLight...v(index, vlastnosti,

intenzita);Vytvoří nový světelný zdroj

glNormal3f(x,y,z);Nastaví normálový vektor ve vrcholuPíše se většinou před každý glVertex

Výpočet pseudonormálů

Stínovací metody

Konec

Dotazy?