4. Создание эффекта тумана

В завершение рассмотрим одну интересную и часто используемую возможность OpenGL– создание эффекта тумана. Легкое затуманивание сцены создает реалистичный эффект, а частенько может и скрыть некоторые артефакты, которые появляются, когда в сцене присутствуют отдаленные объекты.

Туман в OpenGLреализуется путем изменения цвета объектов в сцене в зависимости от их глубины, т.е. расстояния до точки наблюдения. Изменение цвета происходит либо для вершин примитивов, либо для каждого пикселя на этапе растеризации в зависимости от реализацииOpenGL. Этим процессом можно частично управлять – см. раздел 6.4.

Для включения эффекта затуманивания необходимо вызвать команду glEnable(GL_FOG).

Метод вычисления интенсивности тумана в вершине можно определить с помощью команд

void glFog[if] (enum pname, T param) ; void glFog[if]v (enum pname, T params) ;

Аргумент pnameможет принимать следующие значения:

GL_FOG_MODE аргументparamопределяет формулу, по которой будет вычисляться интенсивность тумана в точке.

В этом случае paramможет принимать значения

GL_EXPИнтенсивность вычисляется по формулеf=exp(-d*z)

GL_EXP2Интенсивность вычисляется по формулеf=exp(-(d*z)²)

GL_LINEAR Интенсивность вычисляется по формуле f=e-z/e-s

где z– расстояние от вершины, в которой вычисляется интенсивность тумана, до точки наблюдения.

Коэффициенты d,e,sзадаются с помощью следующих значений аргументаpname

GL_FOG_DENSITY param определяет коээфициент d

GL_FOG_START param определяет коэффициент s

GL_FOG_END param определяет коэффициент e

Цвет тумана задается с помощью аргумента pname, равного

GL_FOG_COLOR в этом случаеparams– указатель на массив из 4-х компонент цвета.

Приведем пример использования этого эффекта:

GLfloat FogColor[4]={0.5,0.5,0.5,1};

glEnable(GL_FOG);

glFogi(GL_FOG_MODE,GL_LINEAR);

glFogf(GL_FOG_START,20.0);

glFogf(GL_FOG_END,100.0);

glFogfv(GL_FOG_COLOR,FogColor);

Контрольные вопросы

1. Поясните разницу между локальными и бесконечно удаленными источниками света.

2. Для чего служит команда glColorMaterial?

5. Текстурирование

Под текстуройбудем понимать некоторое изображение, которое надо определенным образом нанести на объект, например, для придания иллюзии рельефности поверхности.

Наложение текстуры на поверхность объектов сцены повышает ее реалистичность, однако при этом надо учитывать, что этот процесс требует вычислительных затрат, особенно если OpenGLне поддерживается аппаратно.

Для работы с текстурой следует выполнить следующую последовательность действий:

1. выбрать изображение и преобразовать его к нужному формату;

2. передать изображение в OpenGL;

3. определить, как текстура будет наноситься на объект и как она будет с ним взаимодействовать;

4. связать текстуру с объектом.

1. Подготовка текстуры

Для использования текстуры необходимо сначала загрузить в память нужное изображение и передать его OpenGL.

Считывание графических данных из файла и их преобразование можно проводить вручную. Можно также воспользоваться функцией, входящей в состав библиотеки GLAUX (для ее использования надо дополнительно подключить glaux.lib), которая сама проводит необходимые операции. Это функция

AUX_RGBImageRec* auxDIBImageLoad (const char *file)

где file– название файла с расширением *.bmp или *.dib. Функция возвращает указатель на область памяти, где хранятся преобразованные данные.

При создании образа текстуры в памяти следует учитывать следующие требования:

Во-первых, размеры текстуры, как по горизонтали, так и по вертикали должны представлять собой степени двойки. Это требование накладывается для компактного размещения текстуры в текстурной памяти и способствует ее эффективному использованию. Работать только с такими текстурами конечно неудобно, поэтому после загрузки их надо преобразовать. Изменение размеров текстуры можно провести с помощью команды

void gluScaleImage (GLenum format, GLint widthin, GL heightin, GLenum typein, const void *datain, GLint widthout, GLint heightout, GLenum typeout, void *dataout)

В качестве значения параметра formatобычно используется значениеGL_RGBилиGL_RGBA, определяющее формат хранения информации. Параметрыwidthin,heightin,widhtout,heightoutопределяют размеры входного и выходного изображений, а с помощьюtypeinиtypeoutзадается тип элементов массивов, расположенных по адресамdatainиdataout. Как и обычно, это может быть типGL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT, GL_INTи так далее. Результат своей работы функция заносит в область памяти, на которую указывает параметрdataout.

Во-вторых, надо предусмотреть случай, когда объект после растеризации оказывается по размерам значительно меньше наносимой на него текстуры. Чем меньше объект, тем меньше должна быть наносимая на него текстура и поэтому вводится понятие уровней детализации текстуры. (mipmap) Каждый уровень детализации задает некоторое изображение, которое является, как правило, уменьшенной в два раза копией оригинала. Такой подход позволяет улучшить качество нанесения текстуры на объект. Например, для изображения размером 2^mx2ⁿ можно построить max(m,n)+1 уменьшенных изображений, соответствующих различным уровням детализации.

Эти два этапа создания образа текстуры во внутренней памяти OpenGLможно провести с помощью команды

void gluBuild2DMipmaps (GLenum target, GLint components, GLint width, GLint height, GLenum format, GLenum type, const void *data)

где параметр targetдолжен быть равенGL_TEXTURE_2D.Параметрcomponentsопределяет количество цветовых компонент текстуры и может принимать следующие основные значения:

GL_LUMINANCEодна компонента – яркость. (текстура будет монохромной)

GL_RGBкрасный, синий, зеленый

GL_RGBAвсе компоненты.

Параметры width,height,dataопределяют размеры и расположение текстуры соответственно, аformatиtypeимеют аналогичный смысл, что и в командеgluScaleImage().

После выполнения этой команды текстура копируется во внутреннюю память OpenGL, и поэтому память, занимаемую исходным изображением, можно освободить.

В OpenGL допускается использование одномерных текстур, то есть размера 1xN, однако, это всегда надо указывать, задавая в качестве значения targetконстантуGL_TEXTURE_1D. Полезность одномерных текстур сомнительна, поэтому не будем останавливаться на этом подробно.

При использовании в сцене нескольких текстур, в OpenGL применяется подход, напоминающий создание списков изображений (так называемые текстурные объекты). Сначала с помощью команды

void glGenTextures (GLsizei n, GLuint* textures)

надо создать nидентификаторов текстур, которые будут записаны в массивtextures. Перед началом определения свойств очередной текстуры следует сделать ее текущей («привязать» текстуру), вызвав команду

void glBindTexture (GLenum target, GLuint texture)

где targetможет принимать значенияGL_TEXTURE_1DилиGL_TEXTURE_2D, а параметрtextureдолжен быть равен идентификатору той текстуры, к которой будут относиться последующие команды. Для того, чтобы в процессе рисования сделать текущей текстуру с некоторым идентификатором, достаточно опять вызвать командуglBindTexture()c соответствующим значениемtargetиtexture. Таким образом, командаglBindTexture()включает режим создания текстуры с идентификаторомtexture, если такая текстура еще не создана, либо режим ее использования, то есть делает эту текстуру текущей.

Так как не всякая аппаратура может оперировать текстурами большого размера, целесообразно ограничить размеры текстуры до 256x256 или 512x512 пикселей. Отметим, что использование небольших текстур повышает эффективность программы.