Taller # 1 (OpenGL/GLUT)

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1 UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE COMPUTACIÓN OPCIÓN: COMPUTACIÓN GRÁFICA INTRODUCCIÓN A LA COMPUTACIÓN GRÁFICA Caracas, 29 de Septiembre 2010 Taller # 1 (OpenGL/GLUT) OpenGL (Open Graphics Library) es una especificación estándar que define una API multilenguaje y multiplataforma para escribir aplicaciones que produzcan gráficos 2D y 3D. La interfaz consiste en más de 250 funciones diferentes que pueden usarse para dibujar escenas tridimensionales complejas a partir de primitivas geométricas simples, tales como puntos, líneas y triángulos. GLUT (del inglés OpenGL Utility Toolkit) es una biblioteca de utilidades para programas OpenGL que principalmente proporciona diversas funciones de entrada/salida con el sistema operativo. Entre las funciones que ofrece se incluyen declaración y manejo de ventanas y la interacción por medio de teclado y ratón. También posee rutinas para el dibujado de diversas primitivas geométricas (tanto sólidas como en modo wireframe) que incluyen cubos, esferas, teteras, etc. También tiene soporte para creación de menús emergentes. Antes de trabajar con OpenGL debemos tener nuestro entorno de trabajo listo para funcionar con OpenGL, pero eso depende de que compilador usemos, así que una visita a Google no cae mal para investigar al respecto, ya que esto se extendería demasiado explicar cómo configurar cada compilador. Una vez configurado nuestro compilador, pasemos a lo básico: Este código mostrado anteriormente será lo que llamaremos nuestro esqueleto inicial, ya que con esta plantilla podremos agregar todo lo que se necesario para desarrollar aplicaciones con OpenGL. A continuación, una breve explicación de algunas de las funciones más importantes: glutinit(&argc,argv): Inicializa las operaciones de OpenGL y GLUT, es totalmente necesario que haya sido llamada antes de usar cualquier función de GLUT.

2 glutcreatewindow(): Crea una ventana de OpenGL, aquí mostraremos todo lo que vayamos a dibujar, lo que nos facilita trabajar con ventanas sin importar el sistema operativo, es decir, no importa que el ambiente sea Windows o Linux. glutdisplayfunction(renderscene): Con esta instrucción se le indica a GLUT que función (e.g. renderscene) se usará para el dibujo de la pantalla, dentro de esa función tendremos todas nuestras instrucciones y primitivas de OpenGL. glutmainloop(): Indica que empecemos a mostrar imágenes con GLUT, el llamará a la función definida por glutdisplayfunction y la llamará por un ciclo infinito hasta que se cierre la ventana. Hasta los momentos, esta pequeña plantilla solo nos mostrará un triángulo en pantalla sin ningún tipo de interacción con el usuario. INTERACCIÓN CON EL RATÓN Ahora implementaremos la interacción con el ratón haciendo uso de GLUT. Entonces, vamos a agregar una función llamada movimiento como en este código: Luego en la función main agregamos esta instrucción:

3 Ahora cada vez que presionemos el botón izquierdo del mouse dentro la ventana se nos indicará por la consola, es decir, imprimirá por la consola el siguiente mensaje: Se presiono el boton izquierdo. Vamos a probar otra cosa, agreguemos la siguiente función al código: Y en la función main coloquemos esta instrucción: Ahora, cada vez que movamos el mouse sin presionar ningún botón nos imprimirá por consola el siguiente mensaje: no hago nada. Además, podrían investigar un poco sobre otro método para la interacción con el mouse que nos ofrece GLUT que se llama glutmotionfunc. INTERACCIÓN CON EL TECLADO Ahora implementaremos la interacción con el teclado haciendo uso de GLUT, en el cual se manejan dos tipos de teclas, las teclas normales que sería todo el alfabeto y los números, y las teclas especiales que sería la serie de F1 a F12, las flechas de dirección, Home, End, Insert, Delete, PgUp y PgDn. Estos dos tipos de teclas se manejan de la siguiente manera: Para el caso de las teclas normales, agreguemos la siguiente función al código: Y en la función main agreguemos esta instrucción: Ahora podremos salir de la aplicación presionando la tecla ESC, que vendría siendo el valor 27 en ASCII, lo que nos indica claramente que glutkeyboardfunc nos permite capturar cualquier tecla que se pueda representar por un código ASCII. Para el caso de las teclas especiales, agreguemos la siguiente función al código: Y en la función main agreguemos la siguiente instrucción: Ahora podremos salir de la aplicación presionando la tecla F1.

4 PRIMITIVAS GEOMÉTRICAS DE OPENGL MENÚS CONTEXTUALES/EMERGENTES EN OPENGL Ahora implementaremos un menú contextual en nuestra aplicación haciendo uso de las instrucciones que nos brinda GLUT. Entonces, lo primero que debemos hacer es agregar el siguiente código de primero dentro de nuestra función renderscene. Ahora agreguemos la siguiente función a nuestro código:

5 Ahora cada vez que presionemos el botón derecho dentro de nuestra ventana se desplegará el menú contextual. Cuando hagamos clic sobre Option A en el submenú SubMenu de nuestro menú contextual, se imprimirá por consola el siguiente mensaje: Option A. Además, podremos salir de la aplicación haciendo clic sobre la opción Salir de nuestro menú contextual. TODO ES CUESTIÓN DE PERSPECTIVA Por último, vamos a darle un poco perspectiva a nuestra aplicación, para que al dibujar en la pantalla se note cierto toque de profundidad. Para esto colocaremos una vista de 45 grados y explicaremos algo muy importante a la hora de trabajar con OpenGL que son las matrices GL_PROJECTION y GL_MODELVIEW. La primera matriz es la que controla la perspectiva de la imagen y desde qué punto se puede ver, en cambio GL_MODELVIEW se encarga de que las transformaciones que se hagan o se apliquen a los objetos en sí. Por ejemplo, agreguemos el siguiente código a nuestro programa: Y en la función main agreguemos la siguiente instrucción: Gracias a esto, tendremos nuestros objetos en perspectiva y veremos todo lo que este desde el origen hasta 100 unidades de profundidad, lo que nos ayudara en futuros talleres. Pero al colocar este código nuestra figura desapareció! Ya que colocamos la perspectiva de 0.1f y los objetos dibujados están en 0.0f así que las figuras están detrás de nosotros según la cámara, acomodemos los objetos o la cámara para poder verlos bien. SUB-VENTANAS EN GLUT Por último, para crear una sub-ventana en nuestra aplicación haciendo uso de GLUT nos guiaremos con el ejemplo anexo al enunciado del taller, el cual presenta los siguientes cambios: Primero agreguemos esta línea al principio de nuestro código:

6 Ante todo se debe declarar una variable de tipo entero por cada ventana y sub-ventana que tenga nuestra aplicación. Ahora agregaremos la función encargada de dibujar en nuestra nueva sub-ventana. Ahora, para culminar cambiaremos nuestra actual función main por esta nueva función main, que presenta cambios para poder crear la nueva sub-ventana.

7 Y tendremos como resultado: Donde la ventana con el fondo de color negro y el triángulo de color blanco es nuestra ventana principal y la ventana con el fondo de color amarillo y el rectángulo de color azul es nuestra nueva sub-ventana. Si se quiere destruir una sub-ventana se hace uso de la función de GLUT glutdestroywindow (int idwindow) que recibe como parámetro el ID de la sub-ventana que se quiere destruir. Cabe destacar que siempre antes de llamar a esta función se debe estar seguro de llamar a glutsetwindow (int idwindow). CLASES ABSTRACTAS Y MÉTODOS VIRTUALES En el taller pasado vimos una introducción a OpenGL y como desplegar imágenes basándonos en sus puntos, esto es totalmente útil si sabemos todos los puntos que vamos a mostrar, pero si los puntos y tipos de figuras son variables pues necesitaremos estructuras de datos que nos permitan manejar este tipo de situaciones. En C++ podemos usar clases abstractas para resolver este tipo de problemas:

8 Según la imagen, la clase Figura puede ser tanto una clase Línea, Circulo o Triangulo, dependiendo de lo que necesitemos en el momento, y al ser diferentes tipos de objetos de una misma clase, las podemos agrupar y manejar más fácilmente. Veamos primero como se maneja esto en el código: Cuando creamos un objeto de la clase ConcretaA y uno de ConcretaB, ellos tendrán en común una función llamada método, ya que los dos heredan de la misma clase Abstracta, incluso si creamos un arreglo de objetos Abstracta, podemos poner en cada elemento de ese arreglo tanto un elemento de ConcretaA como de ConcretaB. Solo que cuando llamemos a la función método de cada objeto se comportarán acorde a sus clases y no acorde de la clase Abstracta y que no tiene función método. LIBRERÍAS STL Algo útil que tiene C++ son las librerías STL, que son un conjunto de algoritmos y estructuras de datos para el manejo óptimo de datos. Una función que será de mucha ayuda a la hora de trabajar con figuras geométricas es el vector.

9 REFERENCIAS OpenGL NeHe CodeSampler El RedBook De OpenGL The OpenGL Programming Guide LightHouse 3D GameTutorials GDICG/RQ