Машинная и компьютерная графика

Геометрические объекты в OpenGL задаются вершинами. Вершина - это точка в пространстве графической сцены. Для ее определения в библиотеке OpenGL реализована специальная команда:

void glVertex [2 3 4][s i f d][v](type coord) [7]

Вызов любой команды glVertex* всегда определяется четырьмя однородными координатами: x, y, z и w. Если вызывается команда glVertex3*, то вершина задается x, y и z координатами, при этом w полагается равной 1. Для двумерного случая z - 0, а w - 1.Вершины в OpenGL объединяются в графические примитивы. Это может быть фигура, такая как точка, линия, многоугольник, прямоугольник пикселей или битовый массив. Каждая вершина примитива имеет ассоциированные с ней данные. Каждая стена дома состоит из шести прямоугольников. Для того чтобы сохранить содержимое текущей матрицы для дальнейшего использования, применяются команды glPushMatrix (); glPopMatrix ();

Пример:

PushMatrix ();

glBegin(GL_QUADS);

glVertex3d(3.0, 3.0, 1.0);

glVertex3d(3.0, 3.0, -1.0);

glVertex3d(-3.0, 3.0, -1.0);

glVertex3d(-3.0, 3.0, 1.0);

glEnd();

glPopMatrix ();

3.2 Возможность перемещения

В программе используются модельно-видовые преобразования. К ним относят перенос, поворот и изменение масштаба вдоль координатных осей. Для проведения этих операций достаточно умножить на соответствующую матрицу каждую вершину объекта и получить измененные координаты этой вершины:

(x', y', z', 1)T = M * (x, y, z, 1)T

где M - матрица модельно-видового преобразования. Перспективное преобразование и проектирование производится аналогично. Сама матрица может быть создана с помощью следующих команд:

glTranslatef(xPos, yPos, zPos); // производит перенос объекта, прибавляя к координатам его вершин значения своих параметров.

glRotatef(xRot, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // объект будет вращаться относительно оси Oz на угол xRot.

glRotatef(yRot, 1.0f, 0.0f, 0.0f); // объект будет вращаться относительно оси Ox на угол yRot

Все эти преобразования изменяют текущую матрицу, а поэтому применяются к примитивам, которые определяются позже. В случае, если надо, например, повернуть один объект сцены, а другой оставить неподвижным, удобно сначала сохранить текущую видовую матрицу в стеке командой glPushMatrix(), затем вызвать glRotate() с нужными параметрами, описать примитивы, из которых состоит этот объект, а затем восстановить текущую матрицу командой glPopMatrix()[4].

Пример, использования этих функций в программе:

glPushMatrix();

glRotated(2*time, 1,0,0);

glTranslated(-0.3,0,0);

glColor3d(1,1,1);

glPushMatrix();

glRotated(120,0,1,0);

glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);

glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);

gluQuadricDrawStyle(quadObj, GLU_FILL);

gluDisk(quadObj, 0.6, 3.5, 30,20);

glPopMatrix();

glPopMatrix(); [6]

3.3 Задание освещения

OpenGL дает богатые возможности разработчику моделировать реалистическую графику сцен, где присутствует свет. Предусмотрен механизм задания световых характеристик материала объекта, параметров источников света и модели освещения. Рассмотрим эти возможности

Для использования освещения сначала надо установить соответствующий режим вызовом команды glEnable(GL_LIGHTNING), а затем включить нужный источник командой glEnable(GL_LIGHT0)[5].

Для задания освещения в данной программе были объявлены следующие переменные и использованы следующие команды:

GLfloat fAmbLight[] = { 0.2f, 0.2f, 0.2f };

GLfloat fDiffLight[] = { 0.2f, 0.2f, 0.2f };

GLfloat fspec[] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f };

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, fAmbLight);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, fDiffLight);

glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, fspec);

Параметр fAmbLight определяет рассеянный цвет материала (цвет материала в тени).

Параметр fDiffLight определяет цвет диффузного отражения материала.

GLfloat fspec[] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f };

GlMaterialfv (GL_FRONT_AND_BACK,GL_SPECULAR, fspec);

Параметр fspec определяет интенсивность (цвет) зеркального отражения от данного источника света.[8]

glMaterialf (GL_FRONT,GL_SHININESS, 128);

Параметр mat_shininess определяет степень зеркального отражения.

4. Результат выполнения работы

Рисунок 2 - Трёхмерное изображение содержащее символику факультета

На данном рисунке представлено движение эмблемы факультета информационных технологий. Она сначала приближается к нам, а потом удаляется.

Рисунок 3 - Трёхмерное изображение содержащее символику факультета

На данном рисунке представлено движение эмблемы факультета информационных технологий. Она сначала приближается к нам, а потом удаляется.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные понятия компьютерной графики. Также было сказано о её сильном распространении в современном мире. Ведь ни один фильм, ни одна реклама чего-либо не делает без участия машинной графики. Она нашла применение и в образовательном процессе - благодаря её использованию упрощается процесс восприятия информации.

Так как главной целью была разработка трехмерной символики факультета с помощью средств OpenGL, то были представлены общие сведения о этой библиотеке.

Я считаю, что поставленные мною цели и основные задачи были выполнены. В результате на выходе получилась программа, листинг которой представлен в приложении.

Список используемых источников

1. Сайт http://ru.wikipedia.org/wiki/Компьютерная_графика

2. Сайт http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_culture/1025/Компьютерная.

3. Р.Д. Верма. Введение в OpenGL. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2004. - 304 с.

4. Эдвард Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. - М.: Вильямс, 2001. - 592 с.

5. Френсис Хилл. OpenGL. Программирование компьютерной графики. - СПб.: Питер, 2002. - 1088 с.

6. Мейсон Ву, Джеки Нейдер, Том Девис, Дейв Шрайнер OpenGL. Официальное руководство программиста. - М.: ДиаСофтЮП, 2002. - 592 c.

7. Ю. Тихомиров. OpenGL. Программирование трехмерной графики. - СПб.: БХВ-Петербург, 1998. - 304 с.

8. Ричард С. Райт, мл., Бенджамин Липчак. OpenGL. Суперкнига. - М.: Вильямс, 2006. - 1040 с.

9. Сайт http://nehe.gamedev.net/

10.Сайт http://slovari.yandex.ru/~книги/Символы,%20знаки,%20эмблемы/Ключ/

Приложение. Листинг программы

#include <windows.h>

#include <GL/gl.h>

#include <GL/glu.h>

#include <GL/glaux.h>

#pragma comment (lib, "glaux.lib") ;

unsigned int photo_tex;

AUX_RGBImageRec* photo_image;

unsigned int space_tex;

AUX_RGBImageRec* space_image;

void CALLBACK resize(int width,int height) [9]

{

glViewport(0,0,width,height);

glMatrixMode( GL_PROJECTION );

glLoadIdentity();

glFrustum(-5,5, -5,5, 2,12);

gluLookAt( 0,0,5, 0,0,0, 0,1,0 );

glMatrixMode( GL_MODELVIEW );

}

void CALLBACK display(void)

{

static double xRotate=0, yRotate=0, zRotate=0, radius=0;

static double dr = 0.01;

glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );

glEnable(GL_TEXTURE_2D);

glColor3d(1,1,1);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, space_tex );

glBegin(GL_QUADS);

glTexCoord2d(0,0); glVertex3d(-5,-5, 3); glTexCoord2d(0,1); glVertex3d(-5, 5, 3);

glTexCoord2d(1,1); glVertex3d( 5, 5, 3);

glTexCoord2d(1,0); glVertex3d( 5,-5, 3);

glEnd();

glPushMatrix();

glTranslated(0.1,0, radius);

glTranslated(0,0.1, radius);

glTranslated(8,5,0);

auxWireCylinder(0.5,1);

glRotated(xRotate, 0, 0, 10 );

glRotated(yRotate, 0, 2, 0 );

glRotated(zRotate, 1, 0, 0 );

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, photo_tex);

glBegin(GL_QUADS);

glTexCoord2d(0,0); glVertex2d(-8,-8);

glTexCoord2d(0,1); glVertex2d(-8, 8);

glTexCoord2d(1,1); glVertex2d( 8, 8);

glTexCoord2d(1,0); glVertex2d( 8,-8);

glEnd();

xRotate += 0;

yRotate += 0;

zRotate += 0;

radius -= dr;

if(radius<-3 || radius>0)

{

dr = -dr;

radius -= 2*dr;

}

glPopMatrix();

glDisable(GL_TEXTURE_2D);

auxSwapBuffers();

}

void main()

{

auxInitPosition( 50, 10, 400, 400);

auxInitDisplayMode( AUX_RGB | AUX_DEPTH | AUX_DOUBLE );

auxInitWindow(TEXT("Курсовая работа") );

auxIdleFunc(display);

auxReshapeFunc(resize);

glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);

photo_image = auxDIBImageLoadW(L"photo1.bmp");

space_image = auxDIBImageLoadW(L"space1.bmp");

glGenTextures(1, &photo_tex);

glGenTextures(1, &space_tex);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, photo_tex );

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,

photo_image->sizeX,

photo_image->sizeY,

0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,

photo_image->data);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, space_tex );

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,

space_image->sizeX,

space_image->sizeY,

0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,

space_image->data);

auxMainLoop(display);

}

Размещено на Allbest.ru