Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » C/C++  

28. června 2001, 00.00 | První díl seriálu o programování v OpenGL. Úvodem si na jednoduché aplikaci ukážeme, co že to OpenGL vlastně je..

Vítám vás u prvního dílu seriálu o tvorbě v OpenGL. Jistě vás již omrzelo (jako mě) dělat hry v DirectX.
Věděl bych o jedné knihovně, ba přímo o rozhraní, které není z dílny Microsoftu a nabízí velmi dobrou alternativu DirectX na poli 3D grafiky.

Je tedy čas skončit s líbeznými omalovánkami a pusťme se do drsné reality 3D prostoru.

OpenGL je pro programátora velmi komfortní nástroj pro rýsování. Dovolím si ještě jedno malé srovnání DirectX a OpenGL z hlediska programování aplikací. Teď jistě potěším ortodoxní céčkaře, OpenGL je knihovna C funkcí. Jedním slovem "ráj " pro céčkaře. Žádné třídy a složité struktury, vše je čisté a uhlazené.

Možná to bude znít jako věta z reklamy, ale programování s OpenGL je opravdu jednodušší.

Nastavení OpenGL ve Windows98

Pro práci s OpenGL je potřeba mít tuto knihovnu v počítači nainstalovánu, což myslím je dnes již samozřejmostí. Ovšem některé grafické karty mají s OpenGL veliké problémy. Nebudu jmenovat, konkrétně karty Voodo si s OpenGL moc nerozumějí. Je proto potřeba si u výrobce grafické karty stáhnout potřebný ovladač.

Další potřebnou věcí pro úspěšnou práci s OpenGL jsou příslušné hlavičkové soubory: gl.h, glu.h a glaux.h.

Poznámka: U některých překladačů možná budete potřebovat do projektu přidat soubory: OpenGL32.lib GLu32.lib a GLaux.lib.

---

Dost řečí, pusťme se do našeho prvního OpenGL programu. Co bude cílem našeho jednoduchého výtvoru? Pro začátek bych se nepouštěl do žádných větších akcí, spokojíme se z trojúhelníkem, který vidíte na obrázku:

Nic světoborného.

Budeme programovat v C++ Builderu. Vytvořme si nový projekt a podívejme se na jeho odlišnosti a specifika od jiných aplikací. Za zmínku stojí

void __fastcall TForm1::FormCreate(TObject *Sender) { bSetupPixelFormat(Canvas->Handle); hRC = wglCreateContext(Canvas->Handle); if (hRC == NULL) {    MessageBox(0,"wglCreateContext se nepodařilo rozběhnout!","Form Create", MB_OK);    return;    } }

Ve Windows probíhá vykreslování přes rozhraní GDI pro 2D grafiku, které jak víme je velmi pomalé. Funkce GDI vykreslují do HDC (resp. jenom DC) - do příslušného zařízení Device Context. Device Context získáme z Canvas->Handle. Abychom mohli pracovat s OpenGL musíme přemostit vykreslování na rozhraní OpenGL tím, že nastavíme tzv. PixelFormatDescriptor, který slouží jako komunikátor mezi výstupními rutinami windowsu a výstupními rutinami knihovny OpenGL. Poukazuje na to, jaké rozdíly jsou v zobrazování barev atd. Toto nastavení najdete ve funkci bSetupPixelFormat. Pokud vás zajímají jednotlivé položky ve struktuře PIXELFORMATDESCRIPTOR, najdete to v helpu. SetPixelFormat nastaví daný pixelformat danému DC. Po nastavení PixelFormatu vytvoříme Context pro OpenGL funkcí wglCreateContext opět s parametrem HDC, tedy Canvas->Handle.

wglMakeCurrent(Canvas->Handle, hRC); DrawScene(); wglMakeCurrent(NULL, NULL);

Nastaví hRC - OpenGL Rendering Context jako aktuální, Po té zavolá uživatelskou funkci DrawScene, která nám slouží pro rýsování a nakonec zruší aktuální Rendering Context.

Nyní musíme ošetřit metodu FormResize, aby se nám scéna správně překreslila při změně velikosti okna.

wglDeleteContext(hRC); bSetupPixelFormat(Canvas->Handle); hRC = wglCreateContext(Canvas->Handle); wglMakeCurrent(Canvas->Handle, hRC); gldAspect = ClientWidth / ClientHeight; glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(30.0,gldAspect, 1.0, 10.0); glViewport(0, 0, ClientWidth, ClientHeight); DrawScene(); wglMakeCurrent(NULL, NULL); Invalidate();

Nejdřív zrušíme Rendering Context a nastavíme nový PixelFomat. To už je nám stará známá písnička, takže následně opět vytvoříme nový aktualizovaný Rendering Context. glLoadIdentity() - resetuje projekční plátno, a posune souřadnici 0,0 do středu.

gluPerspective - nastavuje perspektivu kamery, jak bude vypadat prostor pohledem kamery. První parametr s hodnotou 30.0, určuje zorný úhel kamery. gldAspect je poměr výšky a šířky formuláře (projekčního plátna). Další hodnota (1.0) zadává nejmenší vzdálenost, od které je vidět vykreslovaný objekt. No a 10.0 naopak udává největší vzdálenost od které již objekt není viditelný.

glViewport - tato funkce nastavuje velikost zobrazované plochy.

Nakonec zavoláme naši uživatelskou rýsovací funkci DrawScene();. Výsledek je jednoduchý, RGB trojúhelník.

Začínáme rýsovat

Jaký je základní princip rýsování do rozhraní OpenGL? Kreslení v OpenGL se dá připodobnit k rýsování jako například v AutoCadu. Vše se rýsuje posloupností příkazů - bod, čára trojúhelník.

Takže obdobně jako při rýsování máme určený nějaký počátek souřadnicového systému. Ten je dán jako obyčejně souřadnicí 0,0,0 na osách x,y,z. Počátek je umístěn uprostřed plátna.

glLoadIdentity() - zresetuje pohled a souřadnice 0,0,0 se nachází uprostřed obrazovky. Přitom nalevo od 0,0,0 se nachází záporný směr osy X, napravo kladný. Nahoru směřuje kladný směr osy Y, a dolů záporný. Osa Z má záporné hodnoty dovnitř a kladné ven.

Kreslení bodů, čar nebo vektorů, je analogické kreslení do souřadného systému x,y,z. Z obrázku je patrné, že pokud chceme používat jen souřadnou rovinu XY, zadáváme hodnoty tak, že Z souřadnice je 0. Dostaneme 2D zobrazení.

Mě ale nevyhovuje, zadávat hodnoty jen od -1 do 1. Potřebuji často daleko větší rozmezí hodnot. Pro OpenGL to není problém, stačí jen posunout počátek.

glTranslatef(x, y, z) ;

Funkce přesune počátek souřadnicové sítě o zadanou hodnotu např. glTranslatef(-0.5f,0.5f, 0.0f); posune počátek o 0.5 na ose x a y.

Chceme-li tedy mít k dispozici větší rozmezí, stačí posunout počátek na ose Z o -20.

Teď už můžeme narýsovat jednoduché geometrické útvary. Jak už jsem říkal, vše rýsujeme pomocí posloupnosti příkazů. Tuto posloupnost uzavíráme do bloku glBegin() a glEnd(). Tím řekneme rozhraní OpenGL, že hodláme rýsovat, ale hlavně co chceme rýsovat.

GL_POINTS	Budeme rýsovat jednotlivé body
GL_LINES	Budeme rýsovat úsečky ve tvaru počáteční, konečný bod. Konečný bod je zároveň počátečním bodem následující úsečky.
GL_TRIANGLES	Rýsuje trojúhelníky ze tří bodů (A,B, C)
GL_QUADS	Rýsuje čtyřúhelník
GL_POLYGON	Rýsuje polygon (n - úhelník)

Trojúhelník:

glBegin(GL_TRIANGLES); // kreslíme trojúhelnik glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f); // horní bod glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f); // levý glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f); // pravý glEnd();

Čtverec se rýsuje obdobným způsobem.

glBegin(GL_QUADS); glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f); glEnd();

Rectanlge - čtyřúhelník

Obdelník lze narýsovat dvěma způsoby. Klasicky jako polygon pomocí vertexů nebo jako tzv. rectangle.

glBegin(GL_POLYGON); glVertex2(x1, y1); glVertex2(x2, y1); glVertex2(x2, y2); glVertex2(x1, y2); glEnd( );

Rectangle se rýsuje do roviny XY

void glRectf(GLfloat x1, GLfloat y1, GLfloat x2, GLfloat y2);

Trojúhelník a čtverec v barvách

Další dovednost v OpenGL je použití barev. V této části se pokusíme vytvořit trojúhelník a čtverec v barvách. Nastavíme pro každý vrchol trojúhelníka barvu a zvolíme nastavení pro zobrazení polygonu na vyplněný polygon.

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);

potom zkuste změnit druhý parametr na GL_LINE

První bod projekce bude červený
glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);


druhý modrý
glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);
glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);

a třetí zelený
glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);
glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);

Zkuste najít řádek:
glShadeModel(GL_SMOOTH);
přepište na GL_LINE

 

Pokud máme nastaveno stínování GL_SMOOTH a umístíme do každého bodu jinou barvu, vznikne efekt, kde v jednotlivých rozích barvy přecházejí v druhou, prolínají se.

To by pro tentokrát stačilo. Ještě se podívejte na názorný příklad a nemějte mi za zlé, že dnes dělám samé trojúhelníky. Příště určitě přitvrdíme. Podíváme se na rotace objektů.