Laboratorio de Computación Gráfica.

Transcripción

1 Practica: Modelado EFCH 2007 Laboratorio de Computación Gráfica. Objetivo 1: Que el alumno comprenda de manera general como se construye un programa básico de opengl. Objetivo 2: Que el alumno sea capaz de diferencia y utilizar las formas más utilizadas para modelar con OpenGL. Introducción: Un programa de OpenGL en la Materia de computación Grafica, puede utilizar librerías con glut u Openglut. Aquí deberá notar que al inicio de cualquier programa aparece el comando #include que dependiendo el profesor y /o las librerías bajadas de Internet se presenta la librería de trabajo y la ruta donde se encuentra. #include <GL/glut.h> ó #include <gl/openglut.h> Si se tiene un programa en openglut y se tiene configurada la maquina en glut, solo se cambia este include a glut y viceversa. Esto quiere decir que cualquier programa en opengl, de manera general trabajara bien, para cualquier librería (excepto que se trabajara con librerías específicas que no existen en la otra). El API (Interfaz de programación de aplicaciones), maneja librerías que nos permiten más rápido con lenguaje C/c++, hacer computación grafica. El API de OpenGL trabaja como una máquina de estados en la cual debemos activar o desactivar opciones. Como es una librería de gráficos, ya están funciones diseñadas que solo debemos conocerlas para utilizarlas. OpenGl, no solo permite realizar graficas, también permite activar opciones para trabajar con el teclado, el mouse y el audio. Todo un sistema multimedia, con ello la manera de trabajar es similar a trabajar en el CINE: Luces, cámara, acción. Requerimos tener al menos una escena: escenografía (materiales), personajes, activación de luces y de cámara; y que se comience a ver. IMPORTANTE: Esta práctica deberá ejecutarse, después de probar que tu programa de visual STUDIO este funcionando bien, y después haber configurado para trabajar con opengl, habiendo corrido el programa base.cpp y ver de resultado: una pantalla azul con líneas que representan un cubo, tres ejes de referencia.

2 Desarrollo. En la parte 1. Primero se explicará cómo se debe presentar un programa con OpenGL, después se correrá y modificara el programa base.cpp. Se recomienda tener abierto el archivo base.cpp, para que lo vaya observando. En parte 2. Se verán las formas de modelar que más frecuentemente se usan, y se pedirá un cambio a cada segmento. Parte 1. Programa principal. main Debemos inicializar y llamar a funciones: 1. Ventana de Visualización 2. Tipo de despliegue 3. Limpiar pantalla 4. Llamar a función que hace la escena 5. Llamada a Repetición 1) Ventana de Visualización: a) glutinitwindowsize(800,600); // talla b) glutinitwindowposition(100,100); // posición en el monitor(a partir de la esquina inferior izquierda de talla de la ventana) c) glutcreatewindow("mi primera escena");// nombre Observe como quedara. 2) Tipo de despliegue. Los más utilizados son: a) glutinitdisplaymode (GLUT_SINGLE GLUT_RGB); // buffer simple(single), a color(rgb) b) glutinitdisplaymode (GLUT_DOUBLE GLUT_RGB); // doble(double) buffer a color(rgb) c) glutinitdisplaymode(glut_double GLUT_RGB GLUT_DEPTH); // doble buffer a color con profundidad(depth) El buffer doble se utiliza frecuentemente para realizar animación, en uno coloca una vista y en el otro buffer otra vista, que permitirá emular el movimiento, sin saltos de vista. Si no hay

3 animación, se podrá utilizar el single a color, y si se está trabajando con perspectiva se declara con profundidad (depth). El bufer doble y a profundidad se explicara más detalladamente en siguientes prácticas. 3) Limpiar pantalla: glclear(gl_color_buffer_bit); //limpia la ventana del color anterior ó glclearcolor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f); // aplica un color que limpia el anterior color 4) Llamar la función que hace la ESCENA. Se acostumbra escribir RenderScene(), pero es posible llamar la función donde se prepara la escena de cualquier forma. Por ejemplo: DibujarEscena(). Esta función deberá contener el escenario y personajes requeridos, que se detallará en esta práctica en la segunda parte. 5) Llamada a función de repetición. glutmainloop(); // llamar a que se empiece a utilizar el framework de glut. Nota: obsérvese que todas las funciones de glut u openglut, comienzan con glut ; y note que para declarar variables y palabras reservadas comienzan con gl La forma de trabajar es tener las escena, luces que funcionan con respecto al tipo de material, cámara y acción! ALUMNOS A TRABAJAR: Cree una página en Word llenando la práctica con preguntas, respuestas e impresión de pantallas. a) Cambie la VENTANA a una posición de 100,150, el tamaño de la ventana de 500, 700 y escribe el nombre prueba1. b) De base.cpp, que tipo de despliegue tiene y que significa: c) De glclearcolor(); lo que contiene adentro son valores de tipo float(f), que representa un color entre 0 y 1; y que junto con el valor de todos los colores forman un color final. glclearcolor (rojo, verde, azul, alfa). Sus posibles combinaciones son entre 0 y 255. RGB, significa rojo, verde y azul, colores primarios que son las combinaciones para obtener un color secundario, el alfa es un nivel de transparencia, que por el momento siempre se mantendrá con valor de 1. Las combinaciones más utilizadas RGB son: Blanco: 1.0,1.0,1.0; Negro: 0.0,m0.0,0.0; Rojo:1.0,0.0,0.0; Azul:0.0,0.0,1.0; Verde: 0.0,1.0,0.0; Amarillo: 1.0,1.0, 0.0; Café: 0.60,0.40,0.70; etc. Cambie de color azul a color Café y después a color amarillo la pantalla. d) Cambie el nombre de la función RenderScene por dibujar escena, en las dos partes donde aparece, y mencione cuales son:.

4 Parte 2. Modelado. En esta parte se explicará las tres formas más frecuentes de realizar un modelo, se adicionará color; y después se pedirá al alumno escribirlo y cambiar algunas partes. Al final de las prácticas básicas se hará un examen. Tenemos tres formas muy frecuentes de trabajar para realizar un modelo. 1) función predefinida simples 2) Vértices 3) Quadrics Una función predefinida simple, es aquella que solo se coloca el nombre y en sus argumentos tiene lo necesario para ser representado en una escena. Los vértices funcionan mediante begin/end; y los quadrics son objetos que deben declararse, crearse e utilizarse. 1. Funciones predefinidas simples: el rectángulo y los objetos3d. glrectf(10.0f, 15.0f,15.0f,10.0f) //dibuja un rectángulo con esquinas izquierda arriba (x1,y1), y esquina opuesta derecha abajo (x2,y2 ), de tipo real (float). Objetos geométricos 3D: void glutsolidcube(lados); //cubo solido centrado en el origen void glutwirecube(lados); // cubo alambrado centrado en el origen void glutwiresphere(radio, subdivisiones alrededor Z slices, subdivisiones a lo largo de Z stacks) //esfera alambrada void glutsolidsphere(radio, slices, stacks) //esfera solida glutsolidsphere, glutwiresphere glutsolidcube, glutwirecube glutsolidcone, glutwirecone glutsolidtorus, glutwiretorus glutsoliddodecahedron, glutwiredodecahedron glutsolidoctahedron, glutwireoctahedron glutsolidtetrahedron, glutwiretetrahedron glutsolidicosahedron, glutwireicosahedron glutsolidteapot, glutwireteapot La explicación para cada una está en: El numero de subdivisiones afecta al modelo, si son muy pocas el modelo quizá no alcanza a construirse bien y si son demasiadas solo se gasta memoria.

5 NOTA: Para cada modelado es posible asignarle un color, si antes de mandar a llamar el comando del objeto, se coloca el color mediante glcolor3f(r,g,b), con las combinaciones presentadas antes. Por ejemplo para asignarle color a un cubo: glcolor3f(1.0f,0.0f,0.0f); //..3f significa tres argumentos de tipo float glutsolidcube(10.0f); //se mostrara en el centro de coordenadas un cubo de 10 unidades. ALUMNOS A TRABAJAR: Sigua copiando en la página en Word llenando la práctica con preguntas, respuestas e impresión de pantallas. a) Dentro del RenderScene o directamente en el main, escribe lo necesario para que se vea un rectángulo, de cualquier tamaño. b) Dentro del RenderScene o directamente en el main, escribe lo necesario para que se vea un cubo, de tamaño: 10. c) Dentro del RenderScene o directamente en el main, escribe lo necesario para que se vea una esfera, de tamaño 15. d) Del inciso c, prueba varios valores de las subdivisiones, presenta pocas subdivisiones, donde el modelo no parezca lo pedido; presenta con 15 subdivisiones como se ve, y como se ve con muchas. 2. Vértices. Para implementar modelos mediante vértices, se deberá utilizar el par de palabras reservadas glbegin(tipo de modelo)/glend. Dado un inicio y final de los vértices, dentro se colocan el número de vértices necesarios. En glbegin(tipo de modelo), dentro el tipo de parámetro debe colocarse el tipo de primitiva que se va a presentar: GL_POINTS, GL_LINES, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LOOP, GL_TRIANGLES, GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, y GL_POLYGON. Y lo que esta permitido colocar dentro de glbegin(tipo de modelo)/glend: glvertex, glcolor, glindex, glnormal, gltexcoord, glevalcoord, glevalpoint, glarrayelement, glmaterial, and gledgeflag.

6 Por ejemplo: glbegin (GL_LINES); glmaterialfv(gl_front, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, WhiteMaterial ); //linea vertical glvertex3f (2.0, 0.0, 0.0); glvertex3f (2.0, 2.0, 0.0); glend(); En este ejemplo se observa que se hará un modelo mediante vértices para crear una línea. Curiosamente, se coloco glmaterialfv con argumentos que permiten asignarle un tipo de material con un color, el color deberá aparecer en el base.cpp al inicio. La secuencia siguiente: glrect(x1, y1, x2, y2) Es equivalente a glbegin(gl_polygon); glvertex2(x1, y1); glvertex2(x2, y1); glvertex2(x2, y2); glvertex2(x1, y2); glend(); ALUMNOS A TRABAJAR: Sigua copiando en la página en Word llenando la práctica con preguntas, respuestas e impresión de pantallas. a) Realice una línea que atraviese el cubo alambrado de base.cpp a lo largo del eje x. b) Investigue que hace cada primitiva contenida en glbegin. c) Introduzca a base.cpp, el dibujo de un abanico de tres triángulos. Utilice: GL_TRIANGLE_STRIP y GL_LINES. Diga cuanto se ahorro de código al utilizar una de las primitivas y porque.

7 3. Quadrics Son rutinas para realizar rápido esferas, cilindros y discos. Se requiere tres cosas 1) Declarar el objeto 2) Crear el objeto 3) Utilizar objeto 4) Borrar objeto GLUquadricObj *quadobj; //declarar quadobj = glunewquadric(); //crear gluquadricdrawstyle( quadobj, GLU_FILL); //estilo lleno, alambrado, de puntos o silueta. gluquadricnormals( quadobj, GLU_SMOOTH); // tipo de normal una por cara (flat), o por vértice(smooth). void glucylinder( quadobj, 2, 2, 3, 5,- 5); //utilizar gludeletequadric(quadobj); //borrar Las primitivas de quadrics son: glucylinder(objeto, base, alto, altura, subdivisiones slices, subdivisiones stack); glusphere(objeto, radio, slices, stacks) gludisk(objeto, radio interno, radio externo, slices, stacks); ALUMNOS A TRABAJAR: Sigua copiando en la página en Word llenando la práctica con preguntas, respuestas e impresión de pantallas. a) Observe donde se declaro en base.cpp, el objeto: Como se llamo este objeto:, donde se creó:, que quadrics se utilizó y verifique fue destruido? Donde?. b) Utilice el mismo objeto para desplegar una esfera. c) Cree otro objeto y despliegue un disco. d) Investigue que son los NURBS y como se utilizan. Fin de práctica.