Laboratorio de Graficación. Garibaldi Pineda García

Transcripción

1 Laboratorio de Graficación Garibaldi Pineda García

2 OpenGL API Máquina de estados Implementa un pipeline de visualización 3D

3 OpenGL Básicamente transforma modelos a pixeles Evita que el programador tenga que crear un graficador El estándar hace posible que los fabricantes de hardware implementen funciones

4 Proceso de dibujo Activar estados globales para la escena completa Activar estados para el objeto a dibujar Dibujar el objeto Desactivar estados para el objeto recién dibujado Repetir los 3 pasos anteriores hasta terminar

5 Espacio 3D en OpenGL Es un espacio cartesiano, de mano derecha Y X Z

6 Comandos de Dibujo glbegin Indica a OpenGL que se inicia la entrada de una secuencia de dibujo de una primitiva Las primitivas son: GL_POINTS, GL_LINES, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LOOP, GL_TRIANGLES, GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, o GL_POLYGON. Debe ir acompañada de un glend

7 Comandos de Dibujo Por ejemplo: glbegin(gl_points) : // Definición de vértices glend()

8 Comandos de Dibujo glvertexnt Especifica la posición del vértice actual Donde N = 2, 3 ó 4 T = s (short), i (int), f (float) o d (double) Por ejemplo: glvertex3f(0.1, 0.2, 0.3)

9 Comandos de Dibujo Juntando los dos anteriores: glbegin(gl_triangles) glvertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f) glvertex3f(1.0f, 0.0f, 0.0f) glvertex3f(0.5f, 0.5f, 0.0f) glend()

10 Comandos de Posición gltranslatex Traslada el origen de coordenadas del mundo virtual a la posición especificada X puede ser: d (double) f (float) Por ejemplo: gltranslatef(-2.0f, 2.0f, -10.0f) Se traslada dos unidades a la izquierda, dos hacia arriba y diez hacia el fondo

11 Primera parte de la práctica Dados los vértices: (10, 0), (7,7), (0,10), (-7, 7), (-10,0), (-7,-7), (0,-10), (7, -7) Graficarlos usando las siguientes primitivas: GL_POINTS, GL_LINES, GL_LINE_STRIP, GL_POLYGON, GL_QUADS y GL_TRIANGLES

12 Primera parte de la práctica La imagen final deberá verse como la figura siguiente (sin los números):

13 Comandos de Color glcolornut Modifica el estado del color actual de OpenGL Donde N = 3 (RGB) o 4 (RGBA) Por ejemplo: U = u (para b, s o i) ó nada T = b (byte), s (short), i (int), f(float) o d (double) glcolor3ub(183, 129, 254) glcolor3f(0.72f, 0.51f, 1.0f)

14 Comandos de Color Se sigue un modelo de color RGBA, es decir, Red-Green-Blue-Alpha (rojo, verde, azul y opacidad) La combinación de colores es aditiva R + G = Y G + B = C R + B = M R + B + G = W

15 Comandos de Transformación Las transformaciones en OpenGL se aplican en el orden inverso a como se especifican Por ejemplo: gltranslatef(...) glscalef(...) Primero se escala y después se translada El primer comando ya se revisó (gltranslate)

16 Segunda parte de la práctica Graficar líneas indicativas de los ejes X, Y y Z, con diferentes colores: Cían para el eje X Magenta para el eje Y Amarillo para el eje Z La longitud de los ejes debe ser de 10 Graficar, usando GL_LINE_STRIP la función seno de color rojo

17 Comandos de Transformación El stack de matrices permite acumular transformaciones de manera sencilla Se usan los comandos glpushmatrix() y glpopmatrix() Con un glpushmatrix() se crea un nuevo origen de coordenadas

18 Comandos de Transformación Los objetos se pueden escalar a lo largo de los tres ejes vía el comando glscalet (f ó d) Por ejemplo: glscalef(2.0, 1.0, 0.5) Escalaría al doble el eje X, y a la mitad el eje Z Se escalan los ejes, hay que tener cuidado el orden en que se acumulan las transformaciones

19 Práctica Trasladar hacia el fondo las coordenadas del mundo Dibujar los ejes X y Y Hacer un glpushmatrix Escalar el sistema coordenado con: glscalef(2.0f, 1.0f, 1.0f) Trasladar 5 unidades a la derecha Dibujar un cuadrado de tamaño de lado 1 Hacer un glpopmatrix Tomar un pantallazo

20 Comandos de Transformación El comando para hacer rotaciones es glrotatet (f ó d) Las rotaciones se hacen respecto a un eje, la rotación positiva va en el sentido contrario a las manecillas del reloj si se está viendo HACIA el origen del eje Se rota el sistema de coordenadas, no el objeto. Lo más fácil es usar los ejes X, Y o Z, y combinaciones de ellos

21 Comandos de Transformación Hay que tener cuidado con el orden en que se hacen las transformaciones Por ejemplo, no es lo mismo Rotar+Trasladar que Trasladar+Rotar

22 Práctica Generar las pantallas anteriores Es decir, aplicar rotar+trasladar Dibujar un cuadrado con un triángulo encima Variar el procedimiento, aplicar trasladar+rotar Dibujar un cuadrado con un triángulo encima

23 Práctica Trasladar 15 unidades hacia el fondo Hacer PushMatrix Rotar(ang_rot1, eje Z) Hacer PopMatrix Dibujar un cuadrado con un triángulo encima Hacer PushMatrix Rotar(ang_tras, eje Z), trasladar(10, 0,0) Hacer PushMatrix Rotar(ang_rot2, eje Z) Dibujar un cuadrado con un triángulo encima Hacer PopMatrix Hacer PopMatrix

24 Objetos en 3D Hasta ahora se han graficado objetos 2D Alterando la tercer coordenada de la definición de los vértices se pueden hacer objetos 3D Existen algunos problemas: Habrá que habilitar la prueba de profundidad Es recomendable especificar cuál es la prueba que se hace

25 Habilitar Opciones en OpenGL Para habilitar las diferentes opciones de OpenGL se utiliza el comando glenable Se le pasa como argumento un valor predefinido por la librería Por ejemplo: glenable(gl_depth_test); Para deshabilitar se usa gldisable

26 Primera parte de la práctica Rotar los ejes para una mejor visualización en 3D (30º respecto al eje Y y 30º respecto al eje X) Dibujar un cubo en 3D Comparar el dibujado con y sin habilitar la prueba de 3D

27 Uso del teclado Se debe implementar la interfaz KeyListener class Proyecto implements GLEventListener, KeyListener Requiere de 3 métodos keytyped, keypressed, y keyreleased; todos aceptan un objeto de evento de teclado KeyEvent

28 Práctica Preparar el método display para rotar el cubo respecto a los ejes X y Y Graficar un cubo Agregar la interfaz KeyListener Modificar el método keypressed para aumentar y disminuir la velocidad del cambio de ángulos

29 Parámetros de la Cámara Se puede modificar la pirámide de visualización La utilidad de OpenGL lo hace mediante el comando gluperspective gluperspective(ángulo, radio de aspecto, cerca, lejos)

30 Parámetros de la Cámara

31 Moviendo la Cámara Además de graficar los objetos en su adecuada localización, uno puede mover la cámara virtual de OpenGL El comando es una utilidad que genera una matriz de transformación El comando es glulookat

32 Moviendo la Cámara gllookat(posx, posy, posz, dirx, diry, dirz, arribax, arribay, arribaz)

33 Práctica Dibujar un cubo de tamaño de lado = 1 Rotar un poco en dos ejes (30º) Mover la cámara usando glulookat, hacerlo al rededor del cubo Poner boca arriba la cámara modificando el vector hacia arriba

34 Lado de las Caras de un Polígono Un polígono tiene dos caras Se puede elegir cuál es la cara frontal vía glfrontface, con las opciones GL_CW y GL_CCW. El default es CCW. Si se elige GL_CCW (sentido contrario a las manecillas del reloj) se puede conocer la cara frontal usando la regla de la mano derecha Se sigue el orden de los vértices con los dedos de la mano derecha y la cara frontal será hacia donde apunte el pulgar

35 Lado de las Caras de un Polígono CCW

36 Lado de las Caras de un Polígono Si se elige GL_CW (sentido de las manecillas del reloj) se puede conocer la cara frontal usando la regla de la mano izquierda Se sigue el orden de los vértices con los dedos de la mano derecha y la cara frontal será hacia donde apunte el pulgar

37 Lado de las Caras de un Polígono El comando para especificar qué cara eliminar es glcullface Se puede forzar a eliminar las caras frontales, traseras o frontales y traseras (GL_FRONT, GL_BACK, y GL_FRONT_AND_BACK) Habrá que tener cuidado como se definen las caras Hace más ligero el programa, pues no se grafican ambas caras

38 Primer ejercicio de la práctica Activar la eliminiación de caras ocultas Elegir eliminar las caras CW Graficar un cubo de tamaño de lado 10 Elegir eliminar las caras CCW Graficar el mismo cubo

39 Texturas El proceso requiere de cargar los datos de la textura en una localidad de memoria Se puede escoger la aproximación para diferentes tamaños de visualización Después se especifica cuál textura usar y con qué coordenadas

40 Texturas El método para cargar una textura depende del sistema/lenguaje La textura se carga del disco duro a la RAM, después se hace un objeto textura que maneja OpenGL Se explica el código en Java

41 Texturas Antes de cargar la imagen al objeto textura, se deben especificar el tipo de filtros minimización/magnificación [ gltexparameteri ] Finalmente se genera el objeto textura [ glteximage2d ]

42 Texturas Para aplicar la textura al polígono, se debe habilitar el uso de las mismas [ glenable(gl.gl_texture_2d) ] Escoger qué textura se va a utilizar [ glbindtexture ] Especificar el pixel [0, 1] que le corresponde a cada vértice [ gltexcoord2d ]

43 Texturas Notas: Recordar deshabilitar las texturas para los vértices siguientes [ gldisable(gl.gl_texture_2d) ] Escoger el modo de mezclado entre colores de vértice y colores de textura [ gltexenvf ]

44 Blending (mezclado) El blending permite combinar los colores de diferentes polígonos Debe especificarse la operación que se desea

45 Iluminación