10.3. Пример трехмерной графики

Рассмотрим пример ЗБ-программы OpenGL. Файл studexsi.cpp:

Результат работы программы показан на рис. 10.2.

Рис. 10.2. Изображение объектов и направление осей мировых координат

в программе StudexSl

Для иллюстрации работы Z-буфера (в OpenGL он называется буфером глу­бины — depth buffer) сначала рисуем грани пирамиды, а потом шахматное поле, которое расположено ниже. Грани пирамиды также рисуем все пять (хотя здесь видны только две), причем так, чтобы при отсутствии Z-буфера получался бы заведомо неправильный результат. Проверьте это, попробуйте отключить Z-буфер. Для этого достаточно удалить из текста оператор glEnable (GL_depth_test) . Что получится?

Программа StudexSl может служить простейшим примером построения изо­бражения трехмерных объектов в заданной проекции. Изображение на рис. 10.2 вполне правдоподобно передает форму объектов. Однако в данной программе отсутствуют многие важные элементы построения реалистичных изображений. В первую очередь это относится к освещению. Так, например, грани пирамиды здесь закрашены разными цветами — передняя грань более светлым цветом, а боковая грань более темным. Эти цвета мы задали вызо­вом функций gicoior3f перед выводом соответствующих граней. Значения цветов выбраны произвольно. Здесь никак не были использованы возможно­сти, которые предоставляет OpenGL для моделирования освещения.

10.4. Моделирование освещения

Для того чтобы поручить OpenGL изображать объекты в соответствии с некоторой моделью освещения, необходимо вызвать функцию glEnabie (gl_lighting) . Может быть использовано несколько источников света. Максимальное количество источников света зависит от версии реали­зации OpenGL. Источники света имеют номера от 0 до некоторого макси­мального значения. Включение i-го источника выполняется функцией

glEnabie (GL_LIGHTi), а выключение — функцией glDisable (GL_LIGHTi) . Так,

например, чтобы заставить светить нулевой источник, необходимо вызвать

функцию glEnabie (GL_LIGHT0).

Каждый источник света можно (и нужно) настроить индивидуально. Делает­ся ЭТО ВЫЗОВОМ функций glLightf, glLighti ИЛИ glLightfv, glLightiv (век-

торные разновидности). Функции различаются типами и количеством аргу­ментов. Рассмотрим некоторые примеры настройки.

Определить положение источника света gl_lighto можно следующим об­разом:

В массив lightpos [ ] необходимо записать однородные мировые координаты источника света в виде (x, у, z, w). При вызове glLightfv эти координаты бу­дут преобразованы в соответствии с ракурсом показа, определяемом видовой матрицей. При w=1 будет обеспечено правильное соответствие закрашивания объектов расположению источника.

Направление действия источника света задается так:

В массиве iightdirection[] должны быть указаны координаты радиус-век­тора в относительных единицах (х, у, z), направленного от источника света.

Угол распространения света от точечного направленного источника можно задать так:

где angle — угол в градусах в диапазоне от 0 до 90°. При этом свет в про­странстве ограничивается конусом. Также допустимо значение angle = 180, которое соответствует равномерному распространению света во все стороны.

Этим далеко не исчерпываются возможности функций glLightf, glLighti, glLightfv и glLightiv для установки параметров источников света. Для наи­более полного ознакомления обратитесь к документации по Win32 SDK [61].

Необходимо учитывать, что многие параметры, в том числе и для источни­ков света, в OpenGL установлены по умолчанию. Так, например, для источ­ника gllighto установлен по умолчанию равномерный рассеянный свет (angle = 180). Кроме того, установки по умолчанию неодинаковы для раз­личных ИСТОЧНИКОВ GLLIGHTi.

Кроме параметров настройки источника света еще одним важнейшим аспек­том моделирования освещения является задание нормалей к поверхностям. При выводе каждого объекта OpenGL определяет взаимную ориентацию век­тора направления источника света и текущего вектора нормали. По умолча­нию установлено направление вектора нормали как (0, 0, 1), то есть вектор направлен вдоль оси z мировых координат. Направление текущего вектора нормали не изменяется до тех пор, пока не будет вызвана функция giNomai, например:

где пх, пу и nz — это координаты радиус-вектора нормали. Для данной функции они должны быть в диапазоне (-1.0, 1.0). Существуют и другие разновидности для glNormai, отличающиеся типами числовых значений коор­динат.

Таким образом, при выводе каждой отдельной полигональной грани необхо­димо вначале устанавливать направление текущего вектора нормали. Для корректного расчета взаимного расположения векторов нормалей и направ­лений источников света при различных ракурсах показа необходимо устано­вить режим нормализации векторов

Для правильного вывода освещаемых объектов нужно также определять свойства материала поверхности. Если предполагается изображать освещен­ными цветные объекты, то следует установить

Суммируем полученные сведения в программе studex52.

Результат работы программы studex52 показан на рис. 10.3.

Рис. 10.3. Моделирование освещения (свет справа сверху)