- •Часть II. Основы программирования
- •Введение
- •Лекция 1. Библиотека OpenGl
- •1. Назначение библиотеки OpenGl
- •2. Основные возможности OpenGl
- •3. Макет консольного приложения, использующего библиотеку glaux
- •Программа 1.1
- •4. Имена функций OpenGl
- •5. Системы координат
- •5.1 Матрицы преобразований
- •5.2 Видовые и модельные преобразования
- •5.3 Проекционное преобразование
- •5.4 Оконное преобразование
- •6. Пример выполнения модельных преобразований
- •6.1 Параллельный перенос
- •Фрагмент программы 1.2
- •6.2 Поворот
- •Фрагмент программы 1.3
- •7. Сводка результатов
- •8. Упражнения Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Упражнение 3
- •Упражнение 4
- •Упражнение 5
- •Упражнение 6
- •Лекция 2. Генерация движущихся изображений
- •1. Анимация с двойной буферизацией
- •2. Обработка событий клавиатуры и мыши
- •2.1 Пример обработки события от мыши: изменение цвета вращающегося объекта по нажатию левой кнопки мыши
- •3. Композиция нескольких преобразований
- •3.1 Модель солнечной системы
- •3.2 Модель манипулятора робота
- •4. Сводка результатов
- •5. Упражнения Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Упражнение 3
- •Упражнение 4
- •Упражнение 5
- •Лекция 3. Геометрические примитивы
- •1. Служебные графические операции
- •1.1 Очистка окна
- •1.2 Задание цвета
- •1.3 Удаление невидимых поверхностей
- •2. Описание точек, отрезков и многоугольников
- •2.1 Точки
- •2.2 Отрезки
- •2.3 Многоугольники
- •2.4 Прямоугольники
- •2.5 Кривые
- •2.6 Задание вершин
- •2.7 Геометрические примитивы OpenGl
- •3. Свойства точек, отрезков и многоугольников
- •3.1 Точки
- •3.2 Отрезки
- •3.3 Многоугольники
- •4. Сводка результатов
- •Лекция 4. Полигональная аппроксимация поверхностей
- •1. Векторы нормали
- •2. Некоторые рекомендации по построению полигональных аппроксимаций поверхностей
- •3. Пример: построение икосаэдра
- •3.1 Вычисление нормалей к граням икосаэдра
- •3.2 Повышение точности аппроксимации сферической поверхности
- •3.3 Алгоритм разбиения треугольной грани произвольной поверхности
- •4. Плоскости отсечения
- •6. Сводка результатов
- •7. Упражнения Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Упражнение 3
- •Упражнение 4
- •Лекция 5. Цвет и освещение
- •1. Цветовая модель rgb
- •2. Задание способа закраски
- •3. Освещение
- •4. Освещение в реальном мире и в OpenGl
- •4.1 Излучаемый, рассеянный, диффузно отраженный и зеркально отраженный свет
- •4.2 Цвет материала
- •4.3 Значения rgb для источников света и материалов
- •5. Пример: рисование освещенной сферы
- •5.1 Вектора нормали в вершинах объектов
- •5.2 Создание, расположение и включение источников света
- •5.3 Выбор модели освещения
- •5.4 Задание свойств материалов для объектов сцены
- •6. Создание источников света
- •6.1 Цвет
- •6.2 Местоположение и затухание
- •6.3 Прожекторы
- •6.4 Использование нескольких источников света
- •6.5 Изменение местоположения источников света
- •4. Сводка результатов
- •Лекция 6. Свойства материала и спецэффекты освещения
- •1. Задание свойств материала
- •1.1 Диффузное и рассеянное отражение
- •1.2 Зеркальное отражение
- •1.3 Излучаемый свет
- •1.4 Изменение свойств материала
- •1.5 Имитация реальных материалов
- •2. Смешение цветов и прозрачность
- •2.1 Множители source (исходный пиксел) и destination (результирующего пиксела)
- •2.2 Области применения смешения цветов
- •2.3 Пример использования смешения цветов
- •3. Туман
- •3.1 Использование тумана
- •4. Сводка результатов
- •5. Упражнения Упражнение 1
- •2. Назначение текстур
- •3. Создание текстуры в оперативной памяти
- •4. Автоматическое повторение текстуры на плоском многоугольнике
- •5. Наложение текстуры на произвольную поверхность
- •6. Сводка результатов
- •7. Упражнения Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Задание 1.1
- •2. Объемный "тетрис"
- •Задание 2.1
2.5 Кривые
С помощью отрезков (многоугольников) можно с любой требуемой точностью аппроксимировать любую гладкую кривую (поверхность). Точки для соединения отрезками (многоугольниками) выбираются путем деления кривой (поверхности) на небольшие сегменты. При достаточной степени разбиения кривая или поверхность будет выглядеть гладкой (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Аппроксимация кривой отрезками.
2.6 Задание вершин
Все геометрические фигуры в OpenGL описываются как упорядоченное множество вершин. Для задания каждой вершины надо вызывать функцию:
void glVertex{23}{sifd}[v](TYPEcoords);
В двумерном случае принимается z=0.
Функции glVertex*() надо обязательно вызывать между вызовами glBegin() и glEnd(), обозначающими начало и конец рисования примитива. Ниже приведено несколько примеров:
glVertex2s( 2, 3 ); // Вершина с координатами (2, 3, 0)
glVertex3d( 0.0, 0.0, 3.1415926535898 );
GLdouble dvect[3] = {5.0, 9.0, 1992.0};
glVertex3dv( dvect );
2.7 Геометрические примитивы OpenGl
Вершины надо задавать обязательно применительно к какому-нибудь примитиву. Рисование примитива начинается с вызова функции glBegin(), которой в качестве параметра передается константа, обозначающая тип примитива. Завершается примитив функцией glEnd(). Прототипы этих функций:
void glBegin( Glenum mode );
void glEnd( void );
Между вызовами glBegin() и glEnd() делаются вызовы glVertex*(). Например, для описания многоугольника, показанного на рис. 3.5 слева, надо вызвать следующие функции:
glBegin( GL_POLYGON );
glVertex2d( 0.0, 0.0 );
glVertex2d( 0.0, 3.0 );
glVertex2d( 3.0, 3.0 );
glVertex2d( 4.0, 1.5 );
glVertex2d( 3.0, 0.0 );
glEnd();
Рис. 3.5. Примитивы двух типов: многоугольник и множество точек.
Если в качестве типа примитива вместо GL_POLYGON указать GL_POINTS, то будет нарисовано множество из 5-ти точек (рис. 3.5, справа). В табл. 3.1 перечислены все допустимые типы примитивов, которые можно указывать при вызове glBegin().
Таблица 3.1. Имена и назначение геометрических примитивов.
Имя константы |
Назначение |
GL_POINTS |
Отдельные точки |
GL_LINES |
Пары вершин, являющиеся концами отрезков |
GL_POLYGON |
Граница простого выпуклого многоугольника |
GL_TRIANGLES |
Тройки вершин, которые интерпретируются как вершины треугольников |
GL_QUADS |
Четверки вершин, которые интерпретируются как вершины четырехугольников |
GL_LINE_STRIP |
Вершины ломаной линии |
GL_LINE_LOOP |
Вершины замкнутой ломаной линии (то же, что и предыдущий тип, но последняя и первая вершина соединяются автоматически) |
GL_TRIANGLE_STRIP |
Связная полоса из треугольников (триангулированная полоса) |
GL_TRIANGLE_FAN |
Веер из треугольников |
GL_QUAD_STRIP |
Связная полоса из четырехугольников (квадрированная полоса) |
На рис. 3.6 показаны примеры примитивов, перечисленных в табл. 3.1. Предполагается, что между glBegin() и glEnd() перечислено n вершин (v0, v1, v2, ..., vn-1). Как следует из рис. 3.6, кроме точек, отрезков и многоугольников, в OpenGL есть еще несколько специальных типов примитивов.
Рис. 3.6. Типы геометрических примитивов.
