WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«Михаил Краснов O p e n G L ГРАФИКА В ПРОЕКТАХ DELPHI CattJUfl-JEetfiefiJtffa Дюссельдорф • Киев • Москва • ...»

-- [ Страница 3 ] --

При задании области вырезки используются опять-таки специальные ко мандные скобки, собственно область вырезки задается командой giuFwJc^rve.

Команда задает замкнутую кусочно-линейную кривую;

часть NURBS поверхности, не вошедшая внутрь этой области, не воспроизводится. Второй аргумент — количество точек границы, третий — адрес массива этих точек, четвертым параметром является символьная константа, задающая тип вы резки.

В примере при каждом нажатии пробела вызывается процедура инициали зации поверхности, так что вид звездочки каждый раз получается разным, случайным.

Следующий пример (подкаталог Ех53) также иллюстрирует вырезку NURBS-поверхности (рис. 3.34).

Рис. 3. 3 4. Вырезка внутри NURBS-поверхности Здесь вырезается внутренняя область поверхности, для чего задаются две линии, связанные с вырезкой:

gluBeginTrim (theNurb);

giuPwlCurve (theNurb, 5, @edgePt, 2, GLU_MAP1_;

:'RIM2) ;

giuEndTrim (theNurb);

gluBeginTrim (theNurb);

gluNurbsCurve (theNurb, 8, @curveKncts, 2, @curvePt, 4, GLU_MAP1 TRIM_2);

giuPwlCurve (theNurb, 3, @pwlPt, 2, О1,и gluEndTriT. (theNurb} ;

OpenGL. Графика в проектах Delphi Первая линия охватывает весь интервал по обеим координатам поверхности, в массиве указаны точки границы по часовой стрелке:

edgePt : Array L0..4, 0..1] of GLfloat = ((0.0, 0.0), (1.0, и.и;

, (1.0, 1.0), (0.0, 1.0), (0-0, 0.0));

Теперь следующая область вырезки ограничивает внутреннюю вырезаемую область. В примере эта область состоит из двух кривых;

если это усложняет понимание программы, строку с вызовом giuNurbsCurve можете удалить, а массив граничных точек дополните замыкающей точкой:

pwlPt : Array [0..3, 0..1] of GLfloat = ((0.75, 0.5}, (0.5, 0.25), (0.25, 0.5), (0.75, 0.5));

Вторым параметром giuPwlCurve теперь надо указать 4. После этих манипу ляций внутри поверхности вырезается треугольник — рис. 3.35.

Рис. 3. 3 5. Если предыдущий пример Рис. 3. 3 6. "She eyes me like показался трудным, начните с более a piercer when I am weak..."

простого примера Последний пример этого раздела также из ряда классических примеров.

Проект из подкаталога Ех54 после компиляции и запуска рисует на экране поверхность в форме карточного сердца — рис. 3.36.

Как и во многих предыдущих примерах, по нажатию пробела визуализиру ются опорные точки поверхности. Этот пример прекрасно иллюстрирует.

как можно манипулировать параметрами NURBS-поверхности для выявле ния преимуществ параметризации. Обратите внимание, что опорные точки заданы только для одной половины воспроизводимой симметричной фигуры.

Дисплейные списки В этом разделе мы познакомимся с одним из важнейших понятий OpenGL Дисплейные списки представляют собой последовательность команд, запо Глава 3. Построения в пространстве 139_ минаемых для последующего вызова. Они подобны подпрограммам и яв ляются удобным средством для кодирования больших систем со сложной иерархией.

Знакомство начнем с проекта из подкаталога Ех55, классического примера на эту тему. Работа приложения особо не впечатляет: рисуется десять тре угольников и отрезок (рис. 3.37).

Рис. 3.37. Первый пример на использование дисплейных списков В начале работы вызывается процедура инициализации, где создается (опи сывается) дисплейный список:

const listNane : GLUint = 1;

// идентификатор списка procedure init;

begin glNewList (listName, GL_COMPILE);

/7 начало описания списка glCoior3f (1.0, 0.0, 0.0);

glBegin (GLTRIANGLES) ;

glvertex2f (0.0, 0.0) ;

glVertex2f (1.0, 0.0);

glVertex2f (0.0, 1.0) ;

glEnd;

glTranslatef (1.5, 0.0, 0.0);

glEndList;

// конец описания списка end;

Описание списка начинается с вызова команды qiKewList, первым аргумен том которой является целочисленный идентификатор — имя списка (в при мере именем служит константа). Вторым аргументом команды является символическая константа;

здесь мы указываем системе OpenGL на то, что список компилируется для возможного последующего использования. Все следующие до glEndList команды OpenGL и образуют дисплейный список, единую последовательность.

В данном примере в списке задается красный цвет примитивов, далее сле дуют команды для построения одного треугольника, заканчивается список переносом системы координат по оси X.

В коде воспроизведения кадра цвет примитивов задастся зеленым, затем де сять раз вызывается описанный список:

140 OpenGL. Графика в проектах Delphi glColor3f (0.0, 1.0, 0.0);

// текущий цвет - зеленый •л1 PushMairix;

// запомнили систему' координат For Г :

- 0 to 9 do = / / десять раз вызывается список с имене.и ] glCailList (listName);

drawLine;

11 построить отрезок alPcpMatrix;

' // вернулись в запомненную систему лоордхна-:

Списки вызываются командой glCailList, единственным аргументом кото рой является идентификатор вызываемого списка.

В примере после каждого вызова списка номер один система координат смешается, поэтому на экране получается ряд треугольников, а отрезок ри суется вслед за последним треугольником. Хотя цвет примитивов задается зеленым, в списке он переустанавливается в красный, поэтому отрезок ри суется именно таким цветом.

Новички часто путаются, считая дисплейные списки полной аналогией подпрограмм. Отличает списки от подпрограмм то, что списки не имеют параметров, команды при вызове списка действуют точно так же, как и при создании списка. Если при описании списка используются переменные, то при вызове списка значения этих переменных никак не используются.

Впрочем, ряд команд, помещенных в список, при вызове будут отрабаты ваться каждый раз заново, в документации приведен список таких команд.

\ Замечание Я много раз встречал утверждение, что использование списков эффективно по причине того, что компиляция их приводит к более быстрому выполнению — в списке не запоминаются промежуточные команды. Если это и так, то ощутить "на глаз" ускорение работы приложения при использовании дисплейных спи сков как-то не получается. Тем не менее, я настоятельно рекомендую их ис пользовать, это приводит к повышению читабельности и упрощению кода.

По окончании работы память, запятую списками, необходимо освобождать, как это делается в этом примере:

:rJj''G • ct.eLj.st3 (listName, I) ;

Первый аргумент команды — имя первого удаляемого списка, второй пара метр — количество удаляемых списков. Удаляются все списки, следующие за указанным. Стоит напомнить, что удалять списки необходимо до освобо ждения контекста воспроизведения.

В продолжение темы рассмотрим проект из подкаталога Ех56. Результат ра боты приложения приведен на рис. 3.38.

Пример иллюстрирует несколько аспектов, связанных с дисплейными спи сками.

Во-первых, это использование команды giGenLists, генерирующей имя для списка. В примере идентификатором используемого списка является пере Глава 3. Построений в пространстве менная. а не константа. Перед описанием списка значение этой перемен ной подбирается системой OpenGL среди незапятых на текущий момент значений:

listKame :

- g l G e n L i s t s (1);

Рис. 3.38. В этом примере цветовые настройки при использовании списка но сбиваются То есть вы можете и не затрачивать усилий на то, чтобы самому следить за именами используемых списков, а полностью положиться в этом вопросе па OpenGL. Это особенно удобно при интенсинной работе со списками, фор мируемыми в программе динамически.

Во-вторых, обратите внимание, что каждый вызов списка не портит теку щие цветовые настройки. Корректность работы обеспечивается использова нием ПарЫ Н В Х Д Я Нас КОМанД: glPushAttrib И gIPopAttr:D:

ОЫ Л glNewList (listName, GI._COMPILE) ;

glPushAttrib (GL_CURRENT_BIT);

запомнили текущие атрибут;

glColor3fv (@color_vector);

установили нужньй цвет glBegin (GL_TRIANGLE3);

// отдельный треугольник glVerrtex2f (0.0, 0.0);

glVectex2f (1.0, 0.0);

glVertex2f (0.0, 1.0);

giEnd;

glTranslatef (1.5, 0.0, 0.0);

glPopAttrib;

восстановили запомненные настосикк glEndList;

Аналогично командам сохранения и восстановления системы координат, эта пара команд позволяет запоминать в отдельном стеке текущие настройки и возвращаться к ним. Аргумент команды glPushAttrib — символическая кон станта — задает, какие атрибуты будут запоминаться (значение в примере соответствует запоминанию цветовых настроек). Из документации можно узнать, что существует целое множество возможных констант для этой команды: если вам покажется сложным разбираться со всеми ними, то пользуйтесь универсальной константой GL_ALL_ATTRIE_EITS, В ЭТОМ случае в стеке атрибутов запомнятся разом все текущие установки.

При перерисовке окна текущая система координат запоминается перед вы зовом списков и восстанавливается перед прорисовкой отрезка:

142 OpenGL Графика в проектах Delphi glPushMatrix;

For i := 0 to 9 do glCallList (listNamei;

giPopMatrix;

drawLir.e;

Поэтому в примере отрезок рисуется поверх ряда треугольников.

Следующий пример, проект из подкаталога Ех57, является очень простой иллюстрацией на использование команды giisList, позволяющей узнать, существует ли в данный момент список с заданным именем. Аргумент команды — имя искомого списка, возвращает команда величину типа GLbooiean (как всегда в таких случаях, в Delphi обрабатываем результат как булевскую переменную):

If giisList (listName) then ShowMessage ('Список с именем listName существует') else ShowMessage ('Списка с именем listName не существует');

Теперь перейдем к проекту из подкаталога Ех58. Результат работы програм мы отличается от первого примера этого раздела только тем. что рисует ся восемь треугольников вместо десяти, но суть примера не в этом: здесь иллюстрируется то, что при описании списка можно использовать пызон других списков. В примере описано три списка:

const // идентификаторы используемых списков listNamei : GLUint = 1;

listName2 : GLUint = 2;

list.Name3 : GLUint = 3;

procedure inii:;

var l : GLuint;

begin glNewList (listNamei, GL_COMPILE);

// список I - отдельный треугольник ylColor3f (1.0, 0.0, 0.0);

glEegin (GL_TRIANGLES);

glVertex2f (0.0, С П ) ;

glVertex2f (1.0, 0.0);

glVcrtex2f (0.0, 1.0);

g1End;

glTrar.siatef (1.5, 0.0, 0.0);

glEndList;

giNewList (listName/!, G1_CCMPILE) ;

// список 2 — четыре треугольника Fci i : 0 to 3 do = glCaliList (listNamei) ;

/ ' вызывается прежде описанньаЧ список ] / cfLKndList;

Глава 3. Построения в пространстве glNewList (listName3, GL_COMPILE);

// список 3 - четыре треугольника / glCallList (listName2i;

/ вызывается прежде описанный список ± glEndList;

end;

Второй и третий списки используют прежде описанные списки, но относится к тем командам, которые, будучи помещенными в список, при выполнении его выполняются независимо от дисплейного режима, т. е. не компилируются. Так что в этом примере результат не изменится, если опи сания второго и третьего списков поменять местами.

В примере введен массив, содержащий имена двух списков:

const list : Array [0..1] of GLUint = (2, 3) ;

Этот массив используется при воспроизведении кадра в команде, позво ляющей вызвать сразу несколько дисплейных списков:

g l C a l l L. i s t s (2, GL_INT, @ l i s t ) ;

Первый аргумент команды — количество вызываемых списков, второй ар гумент указывает смещение, третий аргумент — указатель на структуру, со держащую имена вызываемых списков. Смещение задано согласно описа нию используемого массива из указанного в файле справки списка возмож ных констант.

В примере вначале вызывается список с именем 2 и строятся первые четыре треугольника. Затем вызывается список с именем 3, который состоит во вторичном вызове списка номер 2.

( Замечание ^ Подобный прием может показаться малополезным, но важно хорошо разо браться в этом и следующем примерах, поскольку используемые в них коман ды будут применяться в дальнейшем для вывода текста.

Последний пример этого раздела, проект из подкаталога Ех59, по своему функциональному действию ничем не отличается от предыдущего, однако для нас в нем интересна новая команда — giListBase. Смысл ее очень прост — она задает базовое смещение для имен вызываемых списков.

В примере это смещение задано единичным:

glListBase (1);

А массив имен вызываемых списков содержит значения на единицу меньше, чем в предыдущем примере:

list : Array [0..1] of GLUint - (1, 2);

OpenGL. Графика в проектах Delphi При вызове списков командой giCaiiLists к их именам прибавляется за данное смещение.

Tess-объекты Мозаичные (tesselated — мозаичный) объекты являются последним нововве дением библиотеки glu, предназначены они для упрощения построений не выпуклых многоугольников.

После того как мы изучили основные объекты библиотеки glu, нам будет несложно освоиться с собственно tess-объектами.

Работа с ними в Delphi сопряжена с трудностями, возникающими из-за то го, что раздел заголовочного файла, посвященный этим объектам, содержит несколько ошибок.

Рис. 3.39 демонстрирует работу примера — проекта, расположенного в под каталоге ЕхбО.

Рис. 3. 3 9. Tess-объекты можно использовать для тех же целей, что и NURBS-поверхности В программе определен особый тип для хранения координат одной точки:

type TVeztcr = Array [0..2] of GLdouble;

Для уверенной работы команд данного раздела следует использовать именно тип удвоенной точности.

В процедуре инициализации описана переменная специального типа, вве денного для работы с мозаичными объектами. Она инициализируется при близительно так же, как другие объекты библиотеки glu, но, конечно, дру гой командой:

Глава 3. Построения в пространстве var tobj : gluTesselator;

tobj := gluNewTess;

Теперь посмотрим, как подготавливается список для левой фигуры, квадрата с треугольным отверстием внутри.

С помощью команды giuTessCallback задаются адреса процедур, вызывае мых на различных этапах рисования tess-объекта, например:

gluTessCallback(tobj, GLU_TESSBEGIN, QglBegin);

// начало рисования При начале рисования объекта мы не планируем особых манипуляций, по этому просто передаем адрес процедуры giBegin.

Если же нам по сценарию потребуется выполнить какие-то дополнительные действия, необходимо описать пользовательскую несвязанную (не являю щуюся частью описания класса) процедуру, обязательно указав ключевое слово stdcaii, и передавать адрес этой процедуры.

Синтаксис описания подобных процедур описан в справке по команде giuTessCallback. Например, если мы хотим, чтобы перед воспроизведением примитива подавался бы звуковой сигнал, необходимо вызвать следующую процедуру:

procedure beginCallback(which : GLenum);

stdcall;

begin MessageBeep (MB_OK);

giBegin(which) ;

end;

giuTessCallback(tobj, GLU_TESS_BEGIN, @ beginCailback);

Имя процедуры безразлично, но аргументы ее должны задаваться строго по указаниям, содержащимся в документации.

Внимательно посмотрите на следующие две строки кода:

giuTessCallback(tobj, GLU_TESS_VERTEX, @glVertex3dv);

// вершина giuTessCallback (tobj, GLU_TESSEND, @glEnd) ;

// конец рисования To есть при обработке отдельной вершины и в конце рисования примитивов также не будет выполняться чего-то необычного.

Для диагностики ошибок, возникающих при работе с tess-объектами, ис пользуем пользовательскую процедуру:

procedure errorCallback (errorCode : GLenum) ;

stdcan... ;

begin 146 OpenGL. Графика в проектах Delphi ShowMessage (gluErrorString(errorCode)};

end;

gluTes5Callback(tobj, GLU_TESS_ERROR, gerrorCallback);

// ошибка Команда gluErrorString возвращает строку с описанием возникшей ошибки.

Описание ошибки выдается на русском языке (на языке локализации опе рационной системы), так что с диагностикой проблем не будет.

Координаты вершин квадрата и треугольника вырезки хранятся в структу рах, единицей данных которых должна быть тройка вещественных чисел:

const rect : Array [0..3] of TVector = ((50.0, 50.0, 0.0), (200.0, 50.0, 0.0), (200.0, 200.0, 0.0), (50.0, 200.0, 0.0));

tri : Array[0..2] of TVector = ((75.0, 75.0, 0.0), (125.0, 175.0, 0.0), (175.0, 75.0, 0.0));

Наша фигура строится приблизительно по таким же принципам, что и в примере на вырезку в NURBS-поверхности:

glNewList(l, GL_COMPILE);

glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);

// цвет - синий gluTessBeginPolygon (tobj, nil);

// начался tess-многоугольник gluTessBeginContour(tobj);

// зкешний контур — квадрат gluTessVertex(tobj, @rect(0], @rect[0]);

// вершины квадрата gluTessVertex{tobj, greet[1], @rect [1]);

gluTessVertex(tobj, @rect[2], @rect[2]);

gluTessVertex(tobj, @rect(3j, @rect[3]);

gluTessEndContour(tobj);

gluTessBeginContour(tobj);

// следующие контуры задают вырезки gluTessVertex(tobj, @tri[0], @tri [0] :;

// треугольник gluTessVertex (tobj, (?tri[l], @t:ri [1] ) ;

gluTessVertexftobj, @tri[2], @tri[2]);

gluTessEndContour(tobj};

gluTessEndPolygon(tobj);

// закончили с tess-многоугольником glEndList;

При перерисовке окна просто вызывается список с именем 1.

После того как список описан, tess-объект можно удалить, это делается в конце процедуры инициализации:

gluDeleteTess(tobj);

Глава 3. Построения в пространстве ( Замечание ^ Обратите внимание: при вызове списка сами объекты библиотеки glu уже не используются. Точно так же вы можете удалять quadric-объекты сразу после описания всех списков, использующих их.

Надеюсь, с первой фигурой вам все понятно, и мы можем перейти ко вто рой фигуре, звездочке.

Здесь для наглядности перед вызовом каждой вершины текущий цвет меня ется, для чего описана специальная процедура, адрес которой задается вызо вом Команды gluTessCaliback:

procedure vertexCallback (vertex : Pointer);

stdcall;

begin glColor3f {random, random, random);

glVertex3dv (vertex);

end;

gluTessCallback'tobi, G U _ E S ^VERTEX, @vertexcallfcack) ;

L_T Массив, хранящий координаты вершин звездочки, заполняется приблизи тельно так же, как в одном из предыдущих примеров на NURBS-no верхность. Многоугольник второго списка состоит из единственного конту ра. Перечисляем вершины, хранящиеся в массиве:

g N. L L t {2, GL_COMPILE);

Iew.S gluTessBeginPolygon (tobj, nil);

gluTessBeginContour(tobj) ;

For i : 0 to 20 do = gluTessVertex (tobj, 3star [ ], @ 4 a [ i j : ;

i _tr gluTessEndPolygon(tobj! ;

glEndList;

Прототип одной из используемых команд мне пришлось переписать:

procedure gluTessBeginPoiygcn (tess: GLUtesselator;

polygon_dat.a:

Pointer) ;

stdcaLl;

external GLU32;

To, что записано в стандартном заголовочном файле, расходится с докумен тацией и приводит к ошибке.

Мы рассмотрели простейший пример на использование tes.s-o6beKTOB, и на деюсь, вы смогли оценить, как удобно теперь становится рисовать невыпук льге многоугольники.

В качестве исследования можете задать контурный режим воспроизведения многоугольников, чтобы увидеть, как строятся получающиеся фигуры.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Приведу еще несколько примеров на мозаичные объекты.

Подкаталог Ех61 содержит проект, где строится объект в виде звездочки (рис. 3.40).

Рис. 3.40. Звездочка построена по координатам пяти вершин На первый взгляд вам может показаться, что этот пример проще предыду щего, однако это не так: звездочка задана координатами пяти вершин, пере числяемых в том порядке, в котором обычно дети рисуют пятиконечные звезды. Мне пришлось изрядно потрудиться, чтобы этот пример заработал.

Если попытаться в предыдущем примере задать вершины звезды именно по такому принципу, мы получим сообщение об ошибке "требуется составной ответный вызов" (на русском). То есть серверу надо подсказать, как обраба тывать ситуации с пересечениями границ контура.

Почерпнув нею требуемую информацию из файла справки, я написал сле дующую процедуру и задал ее адрес для вызова обработчика пересечения:

gluTessCallback(tobj, GLU_TESS_COMBINE, @combineCallback);

Для того чтобы заполнить внутренности фигуры, я использовал команду, позволяющую определять свойства мозаичного объекта:

g l u T e s s P r c p e r t y (tobj, GLU TESS_WIND:NG_RULE, GLU TESS WMDINC )STT[УК) Обратите внимание, что значение первой символической константы в про грамме переопределено, в файле opengl.pas это значение задано неверно.

Предоставляю вам еще один пример на эту тему, проект из полкаталога Ех62. Не стану разбирать этот пример, чтобы не испугать начинающих. Если он вам покажется трудным, можете отложить его подробное изучение на потом — до того момента, когда вы будете чувствовать себя с OpenGL co нсем уверенно.

По ходу подготовки этого примера я обнаружил массу ошибок все в том же заголовочном файле, так что мне самому он дался очень тяжело.

Глава 3. Построения в пространстве Таймеры и потоки В этом разделе мы познакомимся с различными способами создания анима ции. При этом нам прилетая сосредоточиться на вопросах, больше связан ных с операционной системой- чем с OpenGL.

Для самых простейших задач вполне подходит использование обычного таймера Delphi.

Посмотрим проект из подкаталога ЕхбЗ. Это немного модифицированный пример второй главы, в котором вокруг курсора рисовалось облачко отрез ков. Теперь это облачко постоянно меняется так, что картинка еще более напоминает бенгальский огонь.

Первое изменение в проекте заключается в том, что на форме появился таймер, обработчик которого заключается в том, что десять раз в секунду окно перерисовывается. При каждой перерисовке окна вокруг курсора рису ется множество отрезков со случайными координатами конца.

Важно обратить внимание на действия, позволяющие ускорить работу при ложения. Вместо традиционного для проектов Delphi вызова метода Refresh окно перерисовывается вызовом функции API (мы уже убедились, насколь ко это значимо):

procedure TfrmGL.TimerITiraer{Sender: TObject);

begin Invai idateRect(Handle, nil. Falsej;

end;

Цвет окна формы я намеренно задал ярко-синим, чтобы проиллюстриро вать, как важно в таких приложениях бороться за каждую миллисекунду.

Если в обработчике таймера поставить Refresh, то при каждой перерисовке окно мерцает, по нему пробегают синие полосы. Впрочем, может случиться и так, что на вашем компьютере такие эффекты не возникают, тут многое зависит от характеристик "железа".

Также для ускорения работы в этом примере вместо canvas.Handle исполь зуется явно полученная ссылка на контекст устройства.

Код перерисовки окна максимально сокращен, в нем оставлено только то, что не переносится в другие обработчики. Включение режима штриховки и задание области вывода перемешены в обработчики oncreate и onResize формы, соответственно.

В таких приложениях также желательно использовать перехватчик сообще ния W _ AN B e T обрабОТЧИКа OnFainx.

M P I T MC O Это сделано в следующем примере, проекте из подкаталога Ехб4. в котором на экране двигаются по кругу шесть кубиков (рис. 3.41).

OpenGL. Графика в проектах Delphi Р и с. 3. 4 1. При работе программы кубики вращаются по кругу Положения центров кубиков хранятся во вспомогательных массивах, запол няемых при начале работы приложения синусами и косинусами:

For i := 0 to 5 do begin wrkX [i] :- sin ( i / 3 * i);

P wrkY [ ] : cos ( i / 3 * i);

i= P end;

Поворот всей системы с течением вр-мени обеспечивается тем, что в обра ботчике таймера значение переменной, связанной с углом поворота, увели чивается, после чего экран перерисовывается:

Angle := Angle + 1;

// значение угла изменяется каждый "тик" If Angle >= 60.0 then Angle := 0.0;

InvalidateRect(Handle, nil, False);

Ядро кода воспроизведения кадра выглядит так:

glPushMatrix;

// запомнили начальную систему координат glRotatef(Angle, 0.0, 0.0, 1.0);

// поворот системы на угол Angle nc Z {Цикл рисования шести кубиков!

For i := 0 to 5 do begin glPushMatrix;

// запомнили систему координат glTranslatef(wrkX [i], wrkY [i], 0.0);

// перенос системы координат glRotatef(-60 * i, 0.0, 0.0, 1.0};

// поворот кубика glutSolidCube (0.5);

// рисуем кубик glPopMatrix;

// вернулись в точку end;

giPcpMatrix;

// вернулись в первоначальную систему координат Глава 3. Построения в пространстве Занятный результат получается, если поменять местами первые две строки этого кода, обязательно посмотрите, к чему это приведет.

( Замечание ) Приведет это к тому, что кубики будут вращаться все быстрее и быстрее: те перь они при каждом тике таймера поворачиваются на все более увеличиваю щийся угол Angle относительно предыдущего положения. Можно использовать более оптимальный прием в подобных примерах: не использовать управляю щую переменную (здесь это Angle), не использовать команды g.i p^ar.Kar.rix и glPcpMatrix, а код кадра начинать с поворота на угол, константу. С точки зрения скорости это оптимально, но может нарушать сценарий кадра: ведь при изменении размеров окна мы принудительно возвращаем объекты сцены в первоначальную систему координат, и кубики резко дергаются.

Использование системного таймера является самым простым решением за дачи, но имеет очевидные недостатки. На мшюмощных компьютерах уже этот пример выводит кадры рывками, а если количество объектов перевалит за два десятка, то удовлетворительную скорость воспроизведения можно бу дет получить только па очень хороших машинах.

Следующий пример, проект из подкаталога Ех65, является продолжением предыдущего, здесь рисуется пятьдесят параллелепипедов (рис 3.42).

Рис. 3.42. Эту систему мы возьмем в качестве тестовой для сравнения методов создания анимации Вся система вращается по двум осям, по оси Y врашение происходит с удвоенной скоростью:

г glRotatef (2 ' Angle, 0. О,.. О, 0.0) ;

// поворо : по оси Y L glRotaref(Angle, 0.0, 0.0, 1.0!;

// поворот пс оси Z Интернат таймера я задал равным 50 миллисекунд, т. е. экран должен об новляться двадцать раз в секунду. Попробуем выяснить, сколько кадров в секунду выводится в действительности.

Это делается в проекте из подкаталога Ехбб.

152 OpenGL. Графика в проектах Delphi Введены переменные, счетчики кадров и количество кадров в секунду:

newCour.t, frameCount, lastCount : LonglnL;

fpsRate : GLfloat;

При запуске приложения инициализируем значения:

lastCount := GetTickCount;

f г ameCount := 0;

Функция API GetTickCount возвращает количество миллисекунд, прошедших с начала сеанса работы операционной системы.

При воспроизведении кадра определяем, прошла ли очередная секунда, и вычисляем количество кадров, выведенных за эту секунду:

newCount := GetTickCount;

// текущее условнее времч Inc(ГгameCount);

// увеличиваем счетчик кадров J f (newCour.t - lastCount) > 1GOG then begin / / прошла секунда ' // определяем количество выведенных кадров fpsRate := frameCour.t * 1000 / (newCount - laatCo^nL) ;

/ / выводим в заголовке количество кадров.

Caption := 'FPS - ' + FloatToStr (fpsRate);

lastCount: := newCount;

// ззпоминаеи текущее время frameCount := 0;

// обнуляем счетчик кадров end;

Подучающееся количество воспроизведенных кадров в секунду зависит от многих факторов, в первую очередь, конечно, от характеристик компьютера.

и я не могу предсказать, какую цифру получите именно вы. Будет совсем неплохо, если эта цифра будет в районе двадцати.

Но если задаться целью увеличить скорость работы этого примера, то выяс нится, что сделать это будет невозможно, независимо от характеристик компьютера. Сколь бы малым не задавать интервал таймера, выдаваемая частота воспроизведения не изменится, системный таймер в принципе не способен обрабатывать тики с интервалом менее пятидесяти миллисекунд.

Еще один недостаток такого подхода состоит в том, что если обработчик тика таймера не успевает отработать все действия за положенный интервал времени, то последующие вызовы этого обработчика становятся в очередь.

Это приводит к тому, что приложение работает с разной скоростью на раз личных компьютерах.

Мы не будем опускать руки, а поищем другие способы анимации, благо их существует несколько. Рассмотрим еще один из этих способов (я сю нахожу привлекательным), состоящий в использовании модуля r-NS/s^eir. (Multimedia System). Мультимедийный таймер позволяет обрабатывать события с любой частотой, настолько часто, насколько это позволяют сделать ресурсы ком пьютера.

Глава 3. Построения в пространстве Посмотрим на соответствующий пример — проект из подкаталога Ех67.

Здесь рисуются все те же пятьдесят параллелепипедов, но частота смены кадров существенно выше.

Список подключаемых модулей в секции implementation дополнился моду лем MMSystem:

uses DGLUT, MMSystem;

Мультимедийный таймер также нуждается в идентификаторе, как и обыч ный системный, описываем его в разделе private класса формы:

Timer]с : uint;

А вот процедура, обрабатывающая тик таймера, не может являться частью класса:

procedure TimeProc(uTimerlD, uMessage: UINT;

dwUser, awl, dw2: DWORD;

stdcall;

begin // значение угла изменяется каждый "тик" With frmGL do begin Angle := Angle + C.I;

If Angle >= 360.0 then Лпд:е :- 0.0;

IivalidateRect (Handle, nil, False) ;

end;

end;

При создании окна таймер запускается специальной функцией API:

TimerlD := timeSetEvent (2, 0, @TimeProc, 0, T F E P, I D C ;

T!_FROI) По окончании работы приложения таймер необходимо остановить;

если это не сделать, то работа операционной системы будет заметно замедляться:

timeKi12 Event(TimerlD);

Самым важным в этой цепочке действий является, конечно, команда уста новки таймера, timeSetEvent. Первый аргумент команды — интервал тайме ра в миллисекундах. Второй аргумент — разрешение таймера, т. е. количест во миллисекунд, ограничивающее время на отработку каждого тика таймера.

Если это число задано нулем, как в нашем примере, то обработка таймера должна происходить с максимальной точностью.

Замечание} v В документации рекомендуется задавать ненулевое значение для уменьшения системных потерь.

Следующий параметр — адрес функции, ответственной за обработку каж дого тика. Четвертый параметр редко используется, им являются задаваемые пользователем данные возврата. Последним параметром является символи 154 OpenGL. Графика в проектах Delphi ческам константа, при этом значение TIME PF.RIODTC соответствует обычному поведению таймера.

Итак, в примере каждые две миллисекунды наращивается угол поворота системы и перерисовывается экран.

Конечно, за две миллисекунды экран не будет перерисован, однако те кад ры, которые компьютер не успевает воспроизвести, не будут накапливаться.

При использовании мультимедийного таймера сравнительно легко планиро вать поведение приложения во времени: на любом компьютере и в любой ситуации система будет вращаться с приблизительно одинаковой скоростью, просто на маломощных компьютерах повороты будут рывками.

В продолжение темы посмотрите проект из подкаталога Е.\68. где все тот же мультфильм рисуется на поверхности рабочего стола, подобно экранным заставкам. Во второй главе мы уже рассматривали похожий пример, здесь добавлена анимация, а команда giviewpori. удалена, чтобы не ограничивать область вывода размерами окна приложения.

Л Замечание Напоминаю, что такой подход срабатывает не на каждой карте.

Наиболее распространенным способом построения анимационны,\ прило жений является использование фоновой обработки, альтернативы таймерам.

Разберем, как это делается.

В Delphi событие onidie объекта Application соответствует режиму ожида ния приложением сообщений. Все, что мы поместим в обработчике этого события, будет выполняться приложением беспрерывно, пока оно находится в режиме ожидания.

Переходим к примеру, проекту из подкаталога Ех69. Сценарий приложения не меняем, чтобы можно было сравнить различные способы. Отличает при мер то, что в нем отсутствуют какие-либо таймеры;

код, связанный с ани мацией, перешел в пользовательскую процедуру:

procedure Tf rm.GL. Idle (Sender :TQbjt-:r.;

var Done : boolean;

;

ben i r.

With f r. L do begin rrG Angle :- Angle + 0.1;

I f A n g l e ">=• 3 6 0. 0 t h e n A n c l e :--•• 0. 0 ;

ijene := False;

// o5pacoT>'d J^.B-:pui<.-}ih I n v a l i d a t f e R e c t. i'Handifi, r.il, F=.l,;

e • ;

end;

end;

Второй параметр Done используется для того, чтобы сообщить системе, тре буется ли дальнейшая обработка в состоянии простоя, или алгоритм завер шен. Обычно Задается False, ЧТОбы Не ВЫЗЬтаТЬ Ф Н Ц Ю Wai-Message.

УКИ Глава 3. Построения в пространстве 155_ При создании окна устанавливаем обработчик события onidie объекта Application:

Application.Onldle : Idle;

= Вот и все необходимые действия, можете запустить приложение и сравнить этот метод с предыдущим.

Замечание} При тестировании на компьютерах, оснащенных ускорителем, этот способ дал наивысший показатель при условии обычной загруженности системы. На ком пьютере без акселератора цифры должны получиться одинаковые, однако примеры с мультимедийным таймером выглядят поживее.

При использовании последнего способа у нас нет никакого контроля над выполнением кода, есть только весьма приблизительное представление о том, сколько времени будет затрачено на его выполнение. Скорость рабо ты приложения в этом случае полностью зависит от загруженности системы, другие приложения могут с легкостью отнимать ресурсы, и тогда работа на шего приложения замедлится. Запустите одновременно приложения, со ответствующие мультимедийному таймеру и фоновой обработке. Активное приложение будет генерировать большую частоту кадров, но приложение, построенное на таймере, менее болезненно реагирует на потерю фокуса.

В таких случаях можно повышать приоритет процесса, этот прием мы рас смотрим в главе 5.

Замечу, что при запуске приложения или изменении его размеров требуется несколько секунд, чтобы работа вошла в нормальный режим, поэтому пер вые цифры, выдаваемые в качестве частоты воспроизведения, не являются особо надежными.

Теперь посмотрим, как реализовать фоновый режим в проектах, основанных только на функциях API. Это иллюстрирует проект из подкаталога Ех70.

Пользовательская функция idle содержит код, связанный с изменениями кадра.

Для отслеживания состояния активности окна заведен флаг AppActive, а оконная функция лополнилась обработчиком сообщения, связанного с активацией окна:

W ACTIVATEAPP:

M If (wParam = WAACTIVE) or (wParam = WA_CLICKACTIVE) t h e n AppActive := True e l s e AppActive : = F a l s e ;

Кардинальные изменения коснулись цикла обработки сообщений, вместо которого появился вот такой вечный цикл:

•fS6 OpenGL. Графика в проектах Delphi While True do begin // проверяем очередь на наличие сообщения If PeekMessage(Message,0, 0, 0, pm NoRenove) thon begin / 7 в очереди присутствует какое-то сообщение If not GetMessage(Message, 0, 0, 0) then Break // сообщение WM QUIT, прервать вечный цикл else begin // обрабатываем сообщение TranslateMessage(Message);

ji spat chides sage (Message) ;

end;

end else // очередь сообщений пуста 11 AppAct i ve -hen Idle // приложение активно, рхсуем очередной кадр else WaitMessage;

// приложение не активно, ничего не делаем end;

Надеюсь, все понятно по комментариям, приведу только небольшие пояс нения.

Функция PeekMessage с такими параметрами, как в этом примере, не удаляет сообщение из очереди, чтобы обработать его в дальнейшем традиционным способом.

Функция idle в этом примере вызывается при пустой очереди только is слу чае активности приложения.

Код можно немного сократить, если не акцентироваться па том, активно ли приложение;

в данном же случае минимизированное приложение "засыпает", не внося изменений в кадр.

Рассмотрим еще один прием, использующийся для построения анимацион ных приложений и заключающийся в зацикливании программы. Для начала приведу самый простой способ зацикливания программы (проект из подка талога Ех71).

Сценарий не изменился, рисуется все то же подобие шестерни. Никаких таймеров и прочих приемов, просто обработчик перерисовки окна заканчи вается приращением управляющей переменной и командой перерисовки региона (окна):

/mg! с :~ Angle - 0.1;

r :i" Angle >= 360.0 then Angle : = 0.0;

.- - Г rival idoit.eRect {Handle, n i l, False) ;

Все просто: воспроизведя очередной кал р. подаем команду на воспроизве дение следующего.

В этом методе, как, впрочем, и в предыдущем, при уменьшении размеров окна частота кадров увеличивается, но и вращение происходит быстрее, здесь так же отсутствует контроль за поведением системы.

Глава 3. Построения в пространстве Приложение "замирает", будучи минимизированным.

Если присмотреться внимательнее к поведению этого примера, то можно заметить некоторые необычные вещи, например, при наведении курсора на системные кнопки в заголовке окна подсказки не появляются. А при по пытке активизации системного меню окна появляется явная накладка в ра боте приложения, область меню требуется перерисовать, двигая курсор в пределах его границ. Короче, зацикливание программы приводит к тому, что ожидающие сообщения могут и не обрабатываться. Может, это и не страшно, но ведь у нас нет гарантии, что мы обнаружили все странности работы приложения.

Решение проблемы состоит в использовании функции ProcessMessages объ екта Application, приостанавливающей работу приложения, чтобы система могла обрабатывать сообщения из очереди.

Посмотрим на проект из подкаталога Ех72. Перед перерисовкой окна об рабатываем все сообщения очереди, вызвав функцию ProcessMessages, одна ко этого добавления не достаточно, иначе приложение невозможно будет закрыть. В примере введен вспомогательный флаг closed, принимающий истинное значение при попытке пользователя или системы закрыть прило жение:

procedure TfrmGL.FormClosoQuery{Sender: TObject;

var CanClose: Booleanj;

begin Closed := True end;

Теперь следующий кадр воспроизводится только в том случае, если не по ступало сигнала о том, что приложение необходимо закрыть:

If not Closed then begin A g e := Angle + 0.1;

nl If Angle >= 360.0 then Angle := 0.0;

Application.ProcessMessages;

Ir.va^iaareRect (Hand] e, n i l. False;

;

end;

Этот вариант лишен недостатков предыдущего и реагирует на все посту пающие сообщения, но приобрел новую особенность: если, например, акти вировать системное меню окна приложения, то вращение системы останав ливается, пока меню не исчезнет.

Чтобы вы не забыли о том, что можно перемежать вывод командами OpenGL и обычными средствами операционной системы, предлагаю в этом примере вывод частоты кадров осуществлять не в заголовке окна, а на по верхности формы, заменив соответствующую строку кода на такую:

Canvas.ToxtOut ;

и, 0, 'FPS - ' + KloatToStr ;

fpsRate;

);

OpenGL. Графика в проектах Delphi При выводе на поверхность окна с помощью функций GDI не должно воз никать проблем ни с одной картой, а вот если попытаться текст выводить на метку, то проблемы, скорее всего, возникнут со всеми картами: метка не будет видна.

Следующий пример, проект из подкаталога Ех73, является очередным моим переводом на Delphi классической программы, изначально написанной на С профессиональными программистами корпорации Silicon Graphics. Экран заполнен движущимися точками так, что у наблюдателя может появиться ощущение полета в космосе среди звезд (рис. 3.43).

Рис. 3. 4 3. Проект Stars создает иллюзию полета в космосе Предусмотрены два режима работы программы, управление которыми осу ществляется нажатием пробела и клавиши 'Т. После нажатия пробела неко торые звезды летят по "неправильной" траектории, после нажатия второй управляющей клавиши происходит "ускорение" полета на некоторое время.

Последний прием, который мы разберем в этом разделе, основан па исполь зовании потоков. Проект из подкаталога Ех74 иллюстрирует этот прием на примере хорошо нам знакомой по предыдущим упражнениям вращающейся шестерни.

В программе введен тип. ответственный за используемый поток:

type TGLThread - class (TThread) protected procedure Execute;

override;

// метол осязательно переопределяется procedure I-aint;

/ / пользователь о кик метол потока end;

Два метода потока описаны и традиционном стиле:

procedure TGLThread. P i t ;

an:

begin Глава 3. Построения в пространстве With frmGL do begin Angle := Angle + 0.1;

If Anglo >= 360.0 then Angle := 0.0;

InvalidateRect(Handle, nil, False);

end;

end;

procedure TGLThread.Execute;

begin repeat Synchroni ze (Paint);

// синхронизация потоков unt-i 1 Terminated;

end;

После создания окна поток инициализируется и запускается:

GLThread := TGLThread.Create (False);

По окончании работы приложения выполняются стандартные действия:

GLThreaj,Suspend;

// приостановить поток GLThreai.Free;

// удалить поток В этом разделе мы рассмотрели несколько способов организации анима ционных программ. У каждого из этих методов есть свои достоинства и свои недостатки, и вы вольны самостоятельно решать, какой из этих способов является для вас наиболее подходящим. Если при уменьшении размеров ок на частота воспроизведения увеличивается, это является положительной стороной метода, но если в данном методе невозможно предугадать поведе ние программы на разных машинах, то это можно отнести к его недостат кам. Повторю, что обработка ожидания является самым распространенным способом, и при обычной нагрузке системы он должен показать максималь ную частоту воспроизведения.

В оставшихся примерах книги вы можете встретить самые разные из этих способов, я не стану придерживаться какого-либо одного.

Приведу еше один пример на анимацию, проект из подкаталога Ех75, где используется обычный системный таймер. В примере рисуется фонтан из двух тысяч точек (рис. 3.44).

Как и в примере на звезды, в отдельных массивах хранится информация для каждого объекта о текущем положении и направлении движения.

На смену каждой "упавшей точки" струя фонтана дополняется новой:

procedure UpdatePOINT(i: Word);

// процедура перемещения капли begin points ij [0] := points[i][0] + motion[i][0];

// изменение координат OpenGL. Графика в проектах Delphi ;

points fi] [1] := points [i;

[ 1 moui on • i ] • i ' ;

points[i] [2\ := points [ ] [ ] + motion[ij |?j;

= i If points [i] [1] < -0.75 then begin // капля фонтана упала на зе л.^ = 0.0;

// новая капля вырывается из фонтане points[1][0j points[i][1] p o i n t s I i ;

[2. ] - 0.0;

m o t i o n [ i ] [0] - (Random -- 0.5) / 20;

ncticnLi]|1J - Random / 7 + п.01;

r mot: or.. i ] "2 • = (Random - U. 5 1 / Г.и;

• l s e motion [i • [1] : = motior: [ i ] [ 1 j - 0. 0 1 ;

// условн • end;

Меняя значение силы тяготения, можно регулировать высоту фонтана.

Последним примером главы станет проект из подкаталога Ех76, один из по лучающихся кадров работы программы приведен на рис. 3.45.

Если вы собираетесь распространять приложение, то позаботьтесь о том, чтобы, ваше приложение на компьютерах сторонних пользователей не стало работать так быстро, что зритель ничего не сможет разглядеть на экране.

Разберем, как это сделать.

Предположим, управляющая переменная описана следующим образом:

Angle : GLinL - 0;

Вы пользуетесь не таймером, а скажем, зацикливаете программу. Шаг уве личения переменной вы задаете так, что на вашем компьютере лвнжение объектов происходит ровно и с удовлетворительной скоростью:

Ancj i с : ^ (Anq I e + 2) mod 360;

Рис. 3. 4 4. Проект Fontain, две тысячи Р и с. 3. 4 5. Теперь вы умеете рисовать капель даже такие "художественные произведения" Глава 3. Построения в пространстве Может случиться, что на компьютере пользователя скорость воспроизведе ния окажется р пять раз выше, и тогда объекты на сцене будут перемещать ся в пять раз быстрее.

В таких случаях лучше опираться на системное время. Например, введите переменную для хранения текущего времени, а управляющую переменную задайте вещественной:

Angle : GLfloat = 0;

time : Longlnt;

Если по сценарию полный оборот должен произойти за десять секунд, то код должен быть таким:

Angle := Ar.gie + 0.1 * IGetTickCouat - time;

' 360 / Ю'дО;

If Angle >= 360.0 ?:hen Angle :

-- 0. 0 ;

time : = GetTickCount;

= б ЗЛУ.

ГЛАВА Визуальные эффекты Эта глава посвящена тому, как повысить качество получаемых образов и как получить некоторые специальные эффекты. Приступать к ней стоит только после того, как материал предыдущих глав основательно изучен.

Примеры к главе помещены на дискете в каталоге Chapter4.

Подробнее об источнике света Начнем с позиции источника света в пространстве. Раньше мы пользова лись источником света со всеми характеристиками, задаваемыми по умол чанию. Источник света по умолчанию располагается в пространстве в точке с координатами (0, 0, 1).

Поучимся менять позицию на примере проекта из подкаталога ЕхО1. На эк ране присутствует тор, вокруг которого вращается источник света. Позиция источника света визуализируется каркасным кубиком. Игра теней на по верхности тора меняется в зависимости от текущего положении источника света.

Замечание Напомню: если режим GL C O L O B _ M A T E R. I " A L не включен, то текущие цветовые установки не влияют на цвет поверхности тора, поэтому он выглядит серым, хотя текущий цвет задан зеленоватым.

Переменная spin задает угол поворота системы координат, связанной с ис точником света по оси X. Положение источника света в этой системе коор динат определено в массиве position:

position : Array [. 3 of GLfioat - (0.0, 0.0, 1.5, 1 0.J.} Глава 4. Визуальные эффекты Перерисовка кадра выглядит так:

gjFushMaCrix;

// запомнили мировую систему координат glRotated (spin, 1.0, 0.0, 0.0);

// поворот системы координат glLighcfv {GL_LIGHT0, GL_POSITTON, @position);

// задаем новую позицию // источника езета glTrar>5-lated (0.0, 0.0, 1.5);

// перемещаемся в точку, где // располагается источник света glDisable (GL LIGHTING);

// отключаем источник света glutWiieCube (0..1);

// визуализируем источник света glEnable (GL_LIGHTING);

// включаем источник света glPopMatrix;

// возвращаемся в мировую систему координат glutSclidTorus (0.27b, 0.85, 8, 15);

// рисуем тор Требуются некоторые пояснения. Кубик рисуется с отключенным источни ком света для того, чтобы он не получился таким же, как тор, серым.

Большинство параметров источника света задается с помощью команды giLightfv. Первый параметр команды — идентификатор источника, второй аргумент — символическая константа, указывающая, какой атрибут устанав ливается, последним аргументом задается ссылка на структуру, содержащую задаваемые значения.

Как видно из кода, для задания позиции символическая константа должна быть GL POSITION, указываемый массив определяет позицию источника света в текущей системе координат. Источник света, подобно невидимому объек ту, располагается в заданной точке и не перемещается вслед за системой координат. После того как его позиция зафиксирована, трансформации сис темы координат не приведут к изменению положения источника.

В этом примере значения элементов массива не изменяются, а система ко ординат перемешается с течением времени. Можно и наоборот — изменять значения элементов массива, а систему координат не трогать. Это сделано в следующем примере, проекте из подкаталога Ех02, где положение источ ника света задается значениями элемента массива Light Роз, изменяющи мися с течением времени:

With fmGL do begin LightFos'Q] := LightPosfO] + Delta;

If L:.ghtPos[0] > 15. then Delta := -1. e l s e If (LightPosfO] < -15.0) then Delta := 1.0;

Inva.MaateRect (Handle, n i l, False;

;

end;

Перерисовка кадра начинается с того, что задается текущее положение ис точника света:

1Q4 OpenGL. Графика в проектах Delphi q:Liqhtfv(GL_LIGHTO, GL_POSITI0N, @Light?os);

qlCallList(Sphere);

i3 примере источник света колеблется над поверхностью сферы.

Теперь настала пора разобрать параметры источника света, связанные с оп тическими характеристиками окружающей среды. Эти характеристики скла дываются из трех отражений: фоновое, диффузное и зеркальное.

Символьные константы GL_AMBIENT, GL_DIFFUSK И GL_SPECI;

LAR, указанные в качестве второго аргумента команды giLight, позволяют задавать требуе мые свойства окружающей среды.

Наиболее важными для нас пока являются первые две характеристики.

Я приведу их упрощенное толкование, которого вам будет вполне достаточ но для успешного использования соответствующих команд. Конечно, эти понятия имеют физическое обоснование, и неплохо было бы разобраться в нем, но пока можно ограничиться и поверхностным представлением.

Вес цвета в диффузной составляющей задает, насколько сильно этот цвет отражается поверхностью при ее освещении. И наоборот, вес цвета в фоно вой составляющей задает, насколько сильно этот цвет поглощается поверх ностью.

По умолчанию поверхность ничего не поглощает и все отражает.

Следующий пример, проект из подкаталога ЕхОЗ, является развитием пре дыдущего, в нем добавлена возможность задания значений для харамери стик источника цвета.

Окно приложения снабжено всплывающим меню. По выбору пункта меню появляется диалог задания цвета;

выбранный пользователем цвет устанавли вается значением нужной характеристики источника света.

Здесь я воспользовался разобранной во второй главе процедурой, которая переводит системный цвет в диапазон, обычный для OpenGL:

p r o c e d u r e TfmiGL. A m b i e n t 2 C l i c k '.Scr.dc-r: TObjectj ;

begin I f O t i l o r D i a l o g l. E x e c u t e thc-n ColorToGL (ColorDialogl.Color, АпЫега ГГ;

;

, Ancient. Ainbii-r.t '"'.], ['•>'•;

end;

С помощью этого проекта можно подбирать свойства источника света для дальнейшего использования в других проектах. При выборе пункта Info по является окно, в котором выводятся текущие характеристики источника све та (рис. 4.1).

Пункт меню Reset позволяет вернуться к первоначальным установкам, соот ветствующим принятым в OpenGL по умолчанию.

Проведем простые эксперименты. Задайте фоновое отражение каким-либо чистым цветом, например красным. После этого наименее освещенные час Глава 4. Визуальные эффекты ти поверхности сферы окрашиваются этим цветом. Если значения цветового фильтра, RGB, тоже установить красными, вся сфера окрасится равномерно.

Ambient ЮС Dl Diffuse [!.Э;

3.

Specular RGB Рис. 4. 1. В примере можно менять текущие установки источника света Верните значения установок в первоначальные и установите значения диф фузного отражения в тот же чистый цвет. Теперь в этот цвет окрашиваются участки поверхности сферы, наиболее сильно освещенные источником све та. Слабо освещенные участки окрашены в оттенки серого. Если RGB уста новить в этот же цвет, насыщенность им увеличивается по всей поверхности.

Если обе характеристики задать равными, поверхность равномерно окраши вается ровным светлым оттенком.

Проект этот простой, но весьма интересный. Самые красивые результаты получаются при цветовом фильтре из смеси базовых цветов и отражениях, заданных в чистые цвета.

Свойства материала Помимо свойств материала в этом разделе мы также продолжим изучение свойств источника света, Свойства материала задаются с помощью команды алг-:?и_ег::,=.].. Характе ристики, определяющие оптические свойства материала, и соответству ющие им символьные константы являются следующими: рассеянный цвет (GL_AMBTSNT), диффузный цвет (GL_DIFFUSE), зеркальный цвет (GL_SP?XULAR).

излучаемый цвет (GL^EMISSION), степень зеркального отражения (с-:.

SHININBSS).

Значением последнего параметра может быть число из интервала [OJ28J, остальные параметры представляют собой массивы четырех вещественных чисел.

166 OpenGL. Графика в проектах Delphi Зеркальный цвет задает цветовую гамму бликов материала, степень зеркаль ного отражения определяет, насколько близка поверхность к идеальному зеркалу.

Поработайте с проектом из подкаталога ЕхО4 и выясните смысл всех харак теристик материала "своими глазами".

Этот пример является продолжением предыдущего, в нем добавились пунк ты меню, соответствующие характеристикам материала. Важно заметить:

чтобы цветовой фильтр не перебивал задаваемые свойства, в примере не включается режим GL_COLOR_KATERIAL.

Начните знакомство с примером с вариации значения степени зеркального отражения, которое определяет цветовую насыщенность блика от источника света. С помощью клавиши 'S' можно регулировать размер блика на сфере, нажимая ее одновременно с — увеличить, а без — умень шить эти размеры.

Л С Замечание Чтобы блик появился на сфере, установите зеркальный цвет в значение, от личное от принятого по умолчанию.

Следующий пример, проект из подкаталога ЕхО5, знакомит нас с еще одним аспектом, связанным с источником света — с моделью освещения.

Модель освещения задается с помощью команды giLightModei.

В примере внутренняя и внешняя стороны цилиндра имеют разные свойст ва материала, внутренняя сторона окрашена синим, внешняя — красным.

Свойства материала заданы в массивах ainbFront и атьваск.

Для того чтобы включить освещенность для внутренней стороны много угольников, вызывается команда giLightModei, у которой вторым аргумен том задается символическая константа CL T..IGHT_MODEL_TWO_SIDE, а третьим аргументом — ноль или единица:

giLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_TWO_31DE, 1 ) ;

// для обеих сторон gIMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT AND DIFFUSE, @ambFront);

/7 задняя // сторона gIMaterialfv (GL BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, QambBack);

/ // Я советую вам не спеша разобраться с этим упражнением. Например, посмот рите результат, который получается при замене константы GL AMBIENT AND DIFFUSE на GL_DIFFUSE и GL_AMBIENT. Вы увидите, что диффузный пвет мате риала наиболее сильно определяет цветовые характеристики поверхности.

Следующий пример, проект из подкаталога ЕхОб, совсем простой — на экране вращается объемная деталь, построенная на основе тестовой фигуры второй главы (рис. 4.2).

Глава 4. Визуальные эффекты Рис. 4. 2. Теперь тестовая деталь выглядит более реалистично В этом примере интересно то, как при некоторых положениях детали ее грани отсвечивают слабым фиолетовым оттенком.

Массив свойств материала детали содержит небольшую составляющую красного, чем больше это число {до некоторых пределов), тем выразитель нее будет выглядеть деталь:

MateriaiColor: Array [0..3] of GLfloat = (0.1, 0.0, l.C, 1.0);

Как правило, по ходу работы приложения требуется менять текущие свойст ва материала, как это делается в проекте из подкаталога ЕхО7. На экране вращается кубик, "проткнутый" тремя цилиндрами (рис. 4.3).

Рис. 4. 3. Объекты сцены имеют различные свойства материала В программе заданы два массива, определяющие различные цветовые гам мы. Перед воспроизведением элемента задаются свойства материала:

OpenGL. Графика в проектах Delphi const MatorialCyan : Array[0..3] of GLrioat - (O.C, "1.0, 1.0, 1.0);

MateriaiYellow : Array[0..3] of GLfloat = (1.0, 1.0, 0.0, 0. J :• ;

qlMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DJ"FFUSE, @MaterialCyan) ;

glutSolidCube (2.0);

// зеленоватый куОик glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMHiENT_AND_DIFFUSE, @MaterialYellOW};

// три желтых цилиндра glTranslatef (0.0, 0.0, -2.0);

uLiCylirider (qObj, 0.2, 0.2, 4.0, 10, 10);

glRotatef (90, 1.0, 0.0, 0.0);

glTranslatef (0.0, 2.0, - 2. 0 ) ;

gluCylinder (qObj, 0.2, 0.2, 4.0, 10, 1 0 ) ;

glTranslatef (-2.0, 0.0, 2. 0 ) ;

glRotatef (90, 0.0, 1.0, 0.0);

gluCylinder (qObj, 0.2, 0.2, 4.0, 10, 1 0 ) ;

Теперь нам необходимо вернуться немного назад и обсудить положение ис точника света, задаваемое массивом четырех вещественных чисел. Если по следнее число равно нулю, то. согласно документации, свет рассматривается как направленный источник, а диффузное и зеркальное освещение рассчи тываются в зависимости от направления на источник, но не от его действи тельного положения, и ослабление заблокировано.

Посмотрим на практике, что это значит. Примером будет служить проект из подкаталога ЕхО8: на экране рисуется два четырехугольника, один покрыт равномерно серым, на поверхности второго видны блики (рис. 4.4).

Рис. 4. 4. Для прямоугольника, расположенного слева, источник света находится в бесконечности Позиция источника света, освещающего первый четырехугольник, задана точно такой же, что и для второго квадрата, но значение четвертого компо Глава 4. Визуальные эффекты нента равно нулю, источник света расположен где-то в бесконечности, и только направление на него влияет на оттенок серого, которым равномерно окрашивается плоскость.

Далее в нашей программе стоит проект из подкаталога ЕхО9. Этот пример, представляющий двенадцать сфер из разного материала, обычно сопровож дает любой курс по OpcnGL (рис. 4.5).

(/* Lighting Рис. 4.5. Классический пример, иллюстрирующий свойства материала Стоит сразу же обратить внимание, что при отключенном режиме G;

,_COLQP цветовой фильтр никак не влияет на освещенность. Для регулиро MATERIAL вания ее гаммы используется команда задания модели освещения со вторым аргументом, равным GL_LIGHT_MODELAMBIENT, при этом последний аргумент, массив четырех вещественных чисел, задает цветовую палитру:

glLightKodelfv(GL_LIGHTjYlODEL_AMBIENT, @lmodel_ambient) ;

Сфера в первом ряду и первой колонке нарисована с отключенными фоно вой и зеркальной составляющими материала. Первый ряд, вторая колон ка — диффузное и зеркальное освещение, следующая сфера более блестя щая. Последняя сфера первого ряда — включены диффузия и эмиссия.

Фоновая и диффузная составляющие включены для первой сферы второй линии, нет зеркальной составляющей. Вторая и третья сферы — все вклю чено, кроме эмиссии, различаются размером блика. У последней сферы вто рого ряда отсутствует зеркальная составляющая.

Сферы последней линии отличаются усилениостыо цветовой насыщенности составляющих свойств материала.

Еще один классический пример, проект из подкаталога ЕхШ: двадцать чай ников из различного материала (рис. 4.6).

OpenGL. Графика в проектах Delphi Рис. 4.6. Новичков такие картинки обычно впечатляют Не будем рассматривать программу подробно, мы не встретим в ней ничего нового, однако пример этот не бесполезный — подобранный профессиона лами набор материалов может вам пригодиться. В примерах пятой и щестой глав я использовал некоторые из этих материалов.

Поскольку чайники появляются на экране сравнительно медленно, в этом примере не используется двойная буферизация.

Дальше мы рассмотрим серию моих переложений на Delphi программ из на бора примеров OpenGL SDK и закрепим наши знания по теме этого раздела.

Начнем с проекта из подкаталога Exil, на котором основаны и несколько следующих примеров. На экране располагаются конус, тор и сфера (рис. 4.7).

Все параметры, за исключением позиции источника света, задаются по умолчанию.

Последнее число (w-компонент) в массиве, связанном с позицией источни ка света, равно нулю, источник света располагается на бесконечности.

Здесь все просто, можем перейти к следующему примеру, проекту из подка талога Ех12. Объекты сцены окрашены в фиолетовый цвет, добавилась стро ка, задающая диффузную составляющую источника света:

glLightfv(GL_LIGHTO, GL3IFFU3E, @lightediffuse) ;

В проекте из подкаталога Ех13 — другая картина, возникшая благодаря то му, что задается фоновое отражение, отличное от принятого по умолчанию:

glLightfv(GL LIGHTO, GL AM3:ENT, ( Ш д М ambient 1;

Глава 4. Визуальные эффекты Рис. 4.7. Эту композицию будем использовать в качестве тестовой В последнем примере этой серии, проекте из подкаталога Ех14, модель то нирования задается значением, отличным от принятого по умолчанию:

glShadeModel (GLJTLAT) ;

На рис. 4.8 показан получающийся результат — фигуры композиции поте ряли гладкость своих форм.

Рис. 4.8. Команда glShadeModel может существенно повлиять на получающиеся образы 172 OpenGL. Графика в проектах Delphi Стоит сказать, что манипулирование свойствами источника света и оптиче скими свойствами материалов позволяет достичь весьма впечатляющих ви зульных эффектов, поэтому давайте изучим данную тему максимально под робно.

В следующем простом примере, проекте из подкаталога Ех15, рисуется сфе ра с красивым бликом на поверхности. У источника света задается позиция, остальные параметры — по умолчанию. Матери&п определяется диффузной и зеркальной составляющими, размер блика описывается следующей строкой:

glMaterialf(GL_FRONT, GL_SHININESS, 25.0);

В этом примере есть то, чего мы ранее не встречали: здесь включается ре жим коррекции цвета материала и вызывается новая для нас команда:

q_.Eriab]e{GL COLOR ^MATERIAL) ;

glCoiorKaterial(GL_FRONT, GL_DIFFUSE);

Команда gicoiorMaterial задает, какая из характеристик материала коррек тируется текущим цветом. Фактически это парная команда к режиму GL_CCLOR_MATERIAL. однако в предыдущих примерах мы использовали значе ние, принятое по умолчанию.

Замечание ^ С точки зрения оптимизации эта команда предпочтительнее команды glMatcrial.

В примере первоначальные значения элементов массива diffuseMatrvriai определяют диффузные свойства материала, по нажатию клавши 'R\ 'G' и 'В' увеличивается вес красного, зеленого или синего в текущем цвете:

ртосеаигс-. changeRedDiffuse;

b«gin d:ffuseMaterial[0] := diffuseMateriai[0] + 0.1;

:f ciiffuseMacerial [0j > 1. then diffuseMaterial [0] := 0.0;

.3i";

.;

Icr4fv !@dif f useMatnrial) ;

ond;

Проект из подкаталога Ех16 представляет собой еще одну модель планетной системы: вокруг звезды вращается планета, вокруг которой вращается спут ник (рис. 4.9).

Источник света располагается внутри звезды, чем объясняется эффектность освещения планеты и спутника, тени и блики на их поверхностях в точно сти соответствуют положению в пространстве относительно звезды.

Не пропустите важный момент: для сферы, моделирующей звезду, задается свойство материала, соответствующее излучающей составляющей материала:

Глава 4. Визуальные эффекты const sColor: array [0..3] of GLiloat = (1, 0.75, 0, 1) ;

black: array [0..3J of GLfloat - (0, 0, 0, 1);

gIKatfBrialfv(GL_FFONT_AND_BACK, GL_EMTSSION, OsCclor) ///излучение светл glut.SclidSphere (0.3, 32, 16) ;

'. солнце •' glMaterialfv (GL_b'KONT_AND_BACK, GL_EMISS1ON, @biackj ;

// отключить Благодаря этому наша звезда действительно светится.

На рис. 4.10 представлен результат работы следующего примера, проекта из подкатагога Ех17.

Рис. 4.9. Наши астрономические модели становятся все более совершенными Рис. 4.10. Объекты сцены освещаются источниками различной фоновой интенсивности 174 OpenGL. Графика в проектах Delphi Пример посвящен фоновой интенсивности света. Во-первых, задается пол ная интенсивность, как свойство источника света:

glLightModeIfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, @global_ambient);

Перед воспроизведением каждого чайника задается свое, локальное значе ние фоновой составляющей материала. Это значение минимально для верх него объекта и максимально для нижнего.

В примере встречаем новую для нас команду:

g I F r o n t F a c e (GL_CW);

В данном случае она никак не влияет на работу приложения, но дает нам повод подробнее изучить то, как задаются передняя и задняя стороны мно гоугольников (в предыдущих главах мы уже об этом немного говорили).

По умолчанию обход вершин против часовой стрелки задает лицевую сто рону многоугольника. Вызов команды с аргументом GL_CW меняет порядок обхода на противоположный.

В проекте из подкаталога Ех18 с течением времени вращается квадрат, пе редняя сторона которого окрашена красным, задняя — синим. Если верши ны перечислять в обратном порядке, квадрат развернется к наблюдателю задней стороной. То же самое произойдет, если нажать третью цифровую клавишу, в обработчике нажатия которой вызывается команда gIFrontFace с аргументом GL_CW:

If Key - 49 then glEnable (GL_CULL_FACE);

// нажата '1' If Key - 50 then glDisable {GL_COLL_FACE>;

// нажата '2' If Key = 51 then gIFrontFace (GL CCW);

// нажата '3' If Key = 52 then gIFrontFace (GL_CW) ;

// нажата М' If Key = 53 then glCullFace (GL_FRONT);

// нажата '5' If Key = 54 then glCullFace (GLBACK) ;

// нажата '6' При нажатии клавиши 'Г включается режим отсечения, задние стороны многоугольников не рисуются. Клавиша '51 меняет правило отсечения, при включенном режиме отсечения не будут рисоваться передние стороны по лигонов. Остальные клавиши позволяют вернуть режимы в значения, при нятые по умолчанию.

Обратите внимание, что при переворотах квадрата нормаль необходимо раз ворачивать самому, иначе квадрат выглядит чересчур тускло.

Код для этого можно скорректировать так:

If Key = 51 then begin gIFrontFace ( L _ C ) ;

G_CW glNormaI3f (0.0, 0.0, 1.0);

Глава 4. Визуальные эффекты If Key = 52 then begin g l F r o n t F a c e (GL_CW);

gINormaJ3f (0.0, 0.0, -:.0);

end ;

Переходим к следующему примеру, проекту из подкаталога Ех19. Здесь мы помимо того, что закрепим тему этого раздела, вспомним, как производить отсечение в пространстве.

На экране нарисованы три чайника, у каждого из них небольшая часть от сечена так, что можно заглянуть внутрь объекта (рис. 4.11).

Рис. 4. 1 1. Можно заглянуть внутрь чайников Вырезка осуществляется способом, знакомым нам по предыдущей главе:

glClipPlane (GL_CLIP_PLANE0, @eqn);

glEnable (GL_CLIP_PLANE0);

Верхний объект нарисован без дополнительных манипуляций и его внут ренности выглядят невзрачно.

Перед воспроизведением второго чайника включается режим расчета осве щенности для обеих сторон поверхности. Материал для этих сторон задается одинаковым:

glLightKodelf (GL_L-1GHT_MODEL_TWO SIDE, 1);

glMaterialfv (GL_FRONT_ANDBACK, GL_DIFFUSE, @mat_diffuse) ;

Последний чайник отличается от предыдущего тем, что его внутренняя и наружная поверхности покрыты разными материалами:

OpenGL. Графика в проектах Delphi J g l N s t e r i a l f v (GL_FRONT, GLJJIFFUSE, @mat_diffuse) ;

g l M a t e r i a l f v (GL_BACK, GL DIFFUSE, @back_ditfuse);

Замечание ") Для того чтобы увидеть внутренности объекта, необходимо следить, чтобы ре жим GL C U L L _ F A C E не был включен, иначе внутренние стороны многоугольни ков рисоваться не будут.

В этом примере уже нельзя пренебречь вызовом gi Front Face, иначе второй и третий чайники будут вывернуты наизнанку.

Проект из подкаталога Ех20 является модификацией предыдущего примера, чайник здесь уже вращается и выглядит еще более живописным (рис. 4.15).

Рис. 4. 1 2. Чайник снаружи изумрудный, внутри — золотой.

Такое увидишь только на экране монитора Материалы для внутренней и внешней поверхностей чайника я взял и* примера с двадцатью чайниками, приведенного выше.

Теперь мы изучили все, что необходимо для знакомства с классической программой, переложение которой на Delphi я поместил в подкаталог Ех21.

Программа рисует группу из трех вращающихся шестеренок (рис. 4.13).

С помощью клавиш управления курсором и клавиши 'Z' можно изменять положение точки зрения в пространстве.

Для закрепления материала рассмотрим еще несколько примеров. Вы спо койно можете пропустить эту часть, если чувствуете, что предыдущих при меров оказалось достаточно для прочного овладения приемами работы с ма териалами.

Глава 4. Визуальные эффекты Р и с. 4. 1 3. Один из моментов работы проекта Gears Рис. 4.14 иллюстрирует работу программы— проекта из пол каталога Ех22.

в которой происходят колебания и вращения системы из трех объектов.

Рис. 4.14. Пример на колебания, объем фигур изменяется с помощью операции масштабирования Первоначально объекты только колеблются, клавиша позволяет управлять процессом вращения.

Для создания объектов системы используются функции библиотеки glu, quadric-объекты создаются перед описанием списков, после чего сразу же удаляются.

Обратите внимание, что для колебательного изменения объема фигур ис пользуется масштабирование, задаваемое перед вызовом списков, в таких случаях нельзя забывать о включении режима пересчета нормалей:

g l E n a b l e ( G L NORMALIZE);

Проект из подкаталога Ех23 является продолжением предыдущего примера, однако колебания системы здесь затухающие.

Еще один несложный пример на свойства материала — проект из подката лога Ех24 переносит нее дальше в глубины космоса (рис. 4.15).

В этом примере все объекты сцены являются quadnc-объектами.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Рис. 4. 1 5. Пора признаться:

я в детстве мечтал стать космонавтом Вывод на палитру в 256 цветов В этом разделе я смогу вернуть некоторые свои долги, накопившиеся в предыдущих главах.

Ранее я обещал показать, почему наши самые первые примеры, где для упрощения не использовались операции с матрицей проекции, не годятся в качестве шаблона проектов.

Одну из таких программ я взял в качестве основы проекта из подкаталога Ех25, но вместо кубика на сцену поместил чайник.

Если при задании параметров вида не использовать ставшей привычной для нас последовательности операций, чайник выглядит на экране совсем не взрачным, будто вывернутым наизнанку.

Специально для этого случая приходится задавать модель освещенности с расчетом освещенности для обеих сторон многоугольников. Но и после этого тестовая фигура выглядит не очень эффектно.

Для тренировки я вставил строки с обычной последовательностью действий с матрицами проекций и матрицей моделирования, они первоначально за комментированы. Если вы уберете знаки комментария и удалите строки первого варианта, то тестовая фигура будет выглядеть на порядок эффектнее без каких-то дополнительных манипуляций;

procedure TfrraGL.FormResize(Sender: TObject);

begin glViewport(0, 0, ClientWidth, ClientHeight);

// один вариант glLoadldentity;

glFrustum (-1, 1, - 1, 1, 5, 10);

Глава 4. Визуальные эффекты / glLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, D;

г // второй вариант < { glMa-rixMode(GL_?R0JECTION);

glLoadIdentity,• glFrustum (-1, 1, -1, 1, 5, 10);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadldentity;

} ( i glTranslatef(0.0, 0.0, -8.0);

// перенос объекта - ось Z glRotatef(30.0, 1.0, 0.0, 0.0);

// поворот объекта - ось X glRotatef(70.0, 0.0, 1.0, 0.0];

// поворот объекта - ось Y InvalidateRect(Handle, nil, False);

end;

Надеюсь, это вас убедило в том, что подход, используемый в первых приме рах, не годится для проектов с повышенными требованиями к качеству изо бражения.

Теперь по поводу палитры в 256 цветов. Все наши приложения не могут осуществлять корректный вывод на такую палитру, если текущие настройки экрана заданы с таким значением: экран приложения, использующего OpenGL, залит черным, а вместо объектов сцены выводятся чаще всего ма лопонятные скопления точек.

Предполагая, что такая палитра сегодня мало используется, я не стал кор ректировать палитру в каждом проекте, ограничусь единственным примером на эту тему.

J Замечание ч_ Если вы собираетесь распространять свои приложения, то я вам рекомендую позаботиться и о тех пользователях, которые по каким-либо причинам исполь зуют только 256 цветов. Качество воспроизведения, конечно, при этом страда ет, но это все же лучше, чем ничего.

Проект из подкаталога Ех26 иллюстрирует, какие действия необходимо предпринять, если формат пиксела содержит установленный флаг, указы вающий на необходимость корректировки палитры (PFD NEEIJ РЛ;

,Ь:ТТР).

Код я снабдил комментариями, с помощью которых вы при наличии жела ния сможете в нем разобраться. Не будем подробно рассматривать произво димые манипуляции, поскольку эта тема не относится непосредственно к библиотеке OpenGL. Замечу только, что обработку сообщений, связанных с изменением системной палитры, в принципе можно и не производить, делается это для корректности работы приложения.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Подробнее о поверхностях произвольной формы В предыдущей главе уже были рассмотрены несколько примеров построения поверхности произвольной формы. В этом разделе мы продолжим этот раз говор.

На рис. 4.16 представлен результат работы программы — проекта Ех22, моей модификации широко известной программы isosurf.c.

Рис. 4.16. Для построения поверхности используется более семи тысяч точек, поверхность строится как группа связанных треугольников Программа рисует бесформенный полый объект по точкам, считываемым из текстового файла. Каждая строка файла содержит координаты вершины и нормали к ней.

Поверхность строится как единая группа связанных треугольников:

JrawSurface;

procedure var i : GLuint;

begin glBegin( GL_TRIANGLE_STRIP);

For i := 0 to numverts — 1 do begin glNorraal3fv( @norms[i]);

glVertex3fv( @ v e r t s [ i ] ) ;

end ;

glEnd;

end;

Клавишами управления курсором можно вращать фигуру, есть режим тести рования скорости воспроизведения, активизируемый нажатием клавиши Т:

фигура делает полный оборот по оси X.

Глава 4. Визуальные эффекты Программа, несмотря на обширность кода, проста и не должна вызвать осо бых затруднений при разборе. Стоит только обратить внимание, что на сце не присутствует два источника света, различающиеся позицией.

Этот пример демонстрирует, что, в принципе, для воспроизведения поверх ностей сложной формы не обязательно пользоваться сплайнами, а можно разбить поверхность на множество простых примитивов.

Следующий пример окажется очень полезным для тех, кто настроен на профессиональную работу с OpenGL.

В проекте из подкаталога Ех24 координаты вершин треугольников, обра зующих поверхность, считываются из файла формата dxf (рис. 4.17), Р и с. 4. 1 7. Для построения поверхности используется файл формата d x f Теперь вы можете подготавливать модели с помощью любого профессио нального редактора — формат dxf является открытым и стандартным.

Замечание j Саму поверхность не обязательно строить по отдельным треугольникам, глав ное, чтобы используемый редактор мог разбивать поверхность на такие тре угольники при экспорте в dxf-формат.

Я соглашусь с вами, что некоторые примеры, хоть и являются очень инте ресными,, годятся только для того, чтобы пару раз ими полюбоваться. Этот же пример является действительно полезным и достоин подробного разбора.

Программа является универсальной, в частности, в ней не ограничивается число точек поверхности.

В таких случаях можно использовать динамические массивы или, как в этом примере, списки (в терминах Delphi).

182 OpenGL. Графика в проектах Delphi Списки введены в программе для хранения точек модели и нормалей к каж дому треугольнику:

Model, Normals : TList;

Следующий тип введен для хранения координат отдельной точки:

type Vector = record х, у, z : GLfloat;

end;

Одной из ключевых процедур примера является процедура чтения данных из файла формата {SWARNINGS OFF! // отключить предупреждения компилятора о возможной // неинициализации переменных procedure TfrmGL.LoadDXF (st : String);

var f : TextFile;

wrkString : String;

group, err : GLint;

xl, x2, yl, y2, zl, z2, x3, y3, z3 : GLfloat;

// вспомогательная процедура добавления вектора в список Model procedure AddToList (х, у, z : GLfloat);

var wrkVector : Vector;

// рабочая переменная, вектор pwrkVector ;

"Vector;

// указатель на вектор begin wrkVector.x := x;

// заполняем поля вектора wrkVector.у := у;

wrkVector.г := z;

New (pwrkVectorl;

// вьщеление памяти для нового элемента списка pwrkVector'1 := wrkVector;

// задаем указатель Model.Add ipwrkVector);

// собственно добавление вектора в список end;

begin AssignFile(f,st);

// открываем файл Reset(f) ;

repeat / / пропускаем файл до секции объектов "ENTITIES".

ReadLnff, wrkString);

until (wrkString = 'ENTITIES') or eof(f);

While not eof (f) do begin ReadLn (f, group);

// маркер ReadLn (f, wrkString);

// идентификатор либо координата case group of 0: begin // начался следующий объект AddToList (хЗ, уЗ, z3);

// добавляем в список треугольник Глава 4. Визуальные эффекты AddToList {x2, y2, AddToList (xl, yl, end;

10 val (wrkString, xl, // считываем верикны треугольник err) 20 val{wrkString, yl, err) 30 val(wrkString, zl, err) 11 val (wrkString, x2, err) 21 val (wrkString, y2, err;

31 val(wrkString, z2, err) 12 val{wrkString, x3, en) 22 val(wrkString, y3, err) 32 val(wrkString, z3, err;

end;

end;

CloseFile(f) ;

end;

iSWARNIKGS ON} После того как считаны координаты вершин треугольников, образующих по верхность, необходимо рассчитать векторы нормалей к каждому треугольнику:

{SHINTS OFF} // отключаем замечания компилятора с неиспользовании // переменной pwrkVector procedure TfrmGL.CalcNormals;

var i : Integer;

wrki, vxl, vyl, vzl, vx2, vy2, vz2 : GLfloat;

nx, ny, nz : GLfloat;

wrkVector : Vector;

pwrkVector : "Vector;

wrkVectorl, wrkVector2, wrkVector3 : Vector;

pwrkVectorl, pwrkVector2, pwrkVecror3 : "Vectors begin New (pwrkVectorl);

// выделение памяти под указатели New (pwrkVector2);

Mew (pwrkVector3) ;

For i := 0 to round (Model. Count / 3) — ") ao begin pwrkVectorl := Model [i * 3];

// считываем по три вер:лины из списка wrkVector] := pwrkVectorl^;

// модели pwrkVector2 := Model [i * 3 + Ij;

wrkVector2 -.-• pwrkVector2"';

pwrkVector3 := Moael [i * 3 + 2];

wrkVector3 := pwrkVector3/1;

// приращения координат вершин по осям vxl := wrkVectorl.x — wrkVector2.х;

184 OpenGL. Графика в проектах Delphi vyl ;

-- wrkVectorl.y - wr :

= vzl := wrkVectorl. z - wrkVector?. z ;

vx2 := wrkVector2.x — wrkVector3.x;

vy2 := wrkVector2.y — wrkVector3.y;

vz2 : = wrkVector2.z — wrk.Vector3. z;

// вектор-перпендикуляр к центру треугольника гх. := vyl * vz2 - vzl * vy2;

ny := vzl ' vx2 - vxl * vz2;

П2 := vxl * vy2 — vyl. * vz2;

// получаем унитарный вектор единичной длины wrki := sqrt (nx * nx + ny * ny + nz * nz);

If wrki = 0 then wrki :- 1;

// для предотвращения деления на ноль wrkVector. x := nx / wrki;

wrkVector.у := ny / wrki;

wrkVector.z := nz / wrki;

New ipwrkVector);

// указатель на очередную нормаль pwrkVectorA := wrkVector;

Normals.Add (pwrkVector);

// добавляем нормаль в список Nonnals end;

end;

{5HINTS ON} Собственно поверхность описывается в дисплейном списке:

Model :- TList,Create;

// создаем список модели Normals := TList.Create;

// создаем список нормалей LoadDxf ('Dolphin.dxf');

// считываем модель CaicNormals;

// расчет нормалей glNewList (SURFACE, GL_COMPILE);

// поверхность хранится в списке For i := 0 to round (Model.Count / 3 ) - 1 do begin //no три вершины LjlBegiii(GL_TRIANGLES) ;

giNormal3fv (Normals. I e T s [i] ) ;

// задаем текущую нор.мал:-, tii givertex3fv (Model. I e r з I i * 3] ) ;

ti- // веошины треугольник.;

glvcrtex3fv (Model. Items [i * 3 - I] ! ;

r glvertex3fv (Model. Items [i 4" 3 t / i i ;

g1End;

end ;

glEndList;

Model.Free;

// списки больше не нужны, удаляем их Normals.free;

Глава 4. Визуальные эффекты /S Замечание ) ( Я не мог привести этот пример в предыдущей главе, поскольку в этом примере необходимо задать модель освещения с расчетом обеих сторон многоугольни ков: у нас нет гарантии, что все треугольники поверхности повернуты к наблю дателю лицевой стороной.

В программе все треугольники раскрашены одним цветом, можно добавить еще один список, аналогичный списку нормалей, но хранящий данные о цвете каждого отдельного треугольника.

) ( Замечание Обратите внимание, что в этом примере я меняю скорость поворота модели в зависимости от того, как быстро пользователь перемещает указатель при на жатой кнопке мыши.

Использование патчей Одним из главных достоинств сплайнов является то, что поверхность зада ется небольшим количеством опорных точек — весьма экономный подход.

( Замечание J Возможно, к достоинствам можно отнести и то, что нет необходимости само стоятельно рассчитывать нормали к поверхности, как это делалось в предыду щем примере.

Вспомним пример предыдущей главы с холмообразной поверхностью. Для хранения этой поверхности достаточно запомнить шестнадцать точек, если же ее разбивать по треугольникам, то шестнадцати вершин окажется явно не достаточно для сохранения гладкости.

Подкаталог Ех29 содержит модификацию примера предыдущей главы на построение NURBS-поверхности. Отличает этот проект то, что в нем зада ются свойства материала, так что поверхность выглядит гораздо эффектнее.

Также здесь добавилось то, что среди опорных точек одна выделяется и рисуется красным цветом. Такую точку можно перемешать в пространст ве, нажимая на клавиши 'X', 'У, 'Z', а также на эти клавиши совместно с . Клавишами управления курсором можно задавать, какая из опор ных точек является выделенной.

Создавать кусочки поверхностей с помощью сплайнов — дело несложное, но если попытаться подобрать опорные точки для того, чтобы нарисовать одним сплайном поверхности подобные чайнику, то это окажется занятием крайне трудоемким. Если же поверхность имеет негладкие участки, как. на пример, область соприкосновения носика чайника с его корпусом, то тра диционными сплайнами это нарисовать окажется вообще невозможно.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Имеется стандартный способ рисования поверхностей, сочетающий в себе достоинства использования сплайнов и лишенный его недостатков: поверх ность разбивается на отдельные гладкие участки, для каждого из которых строится отдельный сплайн. Такие кусочки называются патчамы (patch, за платка).

В частности, модель чайника строится именно таким способом, по отдель ным патчам, вы можете заглянуть в модуль для того, чтобы убедиться в этом.

На рис. 4.18 отдельные патчи раскрашены разными цветами.

Рис. 4.18. Модель чайника строится из отдельных кусочков Следующий пример, проект из подкаталога Ех25, строит поверхность на основе патчей, опорные точки для которых считываются из текстового фай ла (рис. 4.19).

Программа написана мною, но автором модели являюсь не я, а Геннадий Обухов, адрес его страницы я указал в приложении 1.

Модель состоит из 444 патча размером 4x4, по шестнадцать точек. Для хра нения данных о патчах введен пользовательский тип:

type TVector = record к, у, z : GLfloat;

end;

TPatch = Array [0..15] of TVector;

Модель так же, как и в предыдущем примере, хранится в списке. Список заполняется данными, считываемыми из текстового файла, каждая строка Глава 4. Визуальные эффекты которого содержит координаты очередной вершины. Эта программа тоже является в некотором роде универсальной: требование к файлу заключается в том, что точки должны записываться порциями по шестнадцать, каждая группа представляет собой опорные точки очередного патча.

Рис. 4. 1 9. Еще одна модель из отдельных кусочков Я не могу поместить на дискету дополнительные примеры к этой програм ме, текстовые файлы слишком велики, поясню только, как создаются по добные файлы данных.

Я использовал свободно распространяемый модельер sPatch, позволяющий использовать встраиваемые модули (plug-in) для экспортирования моделей, созданных в нем из патчей, в произвольный формат. В частности, этот мо дельер позволяет записывать и в формате dxf.

Адрес, по которому можно получить sPatch, указан в приложении 1.

Ключевой процедурой разбираемого примера является процедура инициали зации поверхности:

procedure TfrmGL.Init_Surface;

var f : Text File;

i : Integer;

Model : TList;

// список модели wrkPatch ;

TPatch;

// вспомогательная переменная, патч pwrkPatch : ATPatch;

// указатель на патч 188 OpenGL. Графика в проектах Delphi begin Model := TList.Create;

= // создание списка модели AssignFile (f, 'Parrot.txt');

// открытие файла ReSet

While not eof (f) do begin For i :- 0 to 15 do // точки считываются пс шестнадцать ReadLn (f, wrkPatch [i].x, wrkPatch [ i ]. у, wrkPatch [ -. }. z, ;

New (pwrkPatch) ;

// выделение памяти под очередно?: злоыечг owrkpatch" := wrkPatch;

// задаем указатель на элемент Model.Add (pwrkPatch);

// собственно добавление в список end;

ClcseFile (f};

glNewList (SURFACE, GL_COMPILE);

g I P u s h M a t r i x ;

// матрица запоминается и з - з а масштабирования glScalef (2.5, 2.5, 2.5);

For i := 0 to Model.Count — 1 do b e g i n // цикл построение л а т к и glMap2f(GL_MAP2_VERTEX_3, 0, 1, 3, 4, 0, 1, 12, 4, Mode I. Items Ц] ' ;

glKvalMesh2(GL_FILL, 0, 4, 0, 4 ) ;

end;

qlPopMatrix;

glEndL-ist ;

Model.Free;

// удаление списка end;

Закончу рассмотрение примера двумя замечаниями:

П список модели заполняется порциями по шестнадцать точек, это обяза тельно для верной адресации в памяти отдельных патчей;

О файл опорных точек не годится для построения модели по отдельным многоугольникам, в этом случае она будет лишь отдаленно напоминать исходную поверхность.

Замечание ~") Несмотря на то, что при высоком уровне детализации разбиения поверхности на отдельные треугольники мы получим поверхность, не уступающую по каче ству воспроизведения варианту со сплайнами, я настоятельно посоветую вам использовать все-таки поверхность Безье. Высокая детализация приведет к ог ромному количеству воспроизводимых примитивов, и скорость воспроизведе ния заметно упадет.

Приведу еще один прекрасный пример на использование патчей, проект из полкаталога Ех31 (рис. 4.20).

В примере используются патчи из 25 точек каждый, первые двенадцать "заплаток" предназначены для построения лепестков розы, четырнадцать следующих — для стебля цветка. При описании дисплейного списка после довательно задаем нужный цвет:

Глава 4. Визуальные эффекты Рис. 4. 2 0. Этот пример посвящается всем девушкам-программисткам g l N e w L i s t iROZA, GL_COMI?ILE) ;

gIFusnMatrix;

glScalef (0.5, 0.5, 0.5);

For i := 0 to 11 do begin /7 первые 2 2 латчей — лепестки.

g.lColor3f il.O, 0.0, 0.0);

// задаем цвет красным glMap2f(GL_MAP2_VERTEX_3, 0, 1, 3, 5, 0, 1, 15, 5, Model.Items[i]);

glEvalMesh2{GL_FTL],, 0, 20, 0, 20);

end;

For i := 12 to Model.Count — 1 do begin // стебель цветка glColor3f (0.0, 1.0, 0.0);

// цвет - зеленьй glMap2f (GL_MAP2_VERTEX3, 0, 1, 3, 5, 0, 1, 15, 5, Model. Items [1] i ;

glEvalMesh2(GL_FILL, 0, 20, 0, 20);

end;

glPopMatrix;

glEndList;

В последней главе книги будет еше один пример, где используются патчи.

так что мы не прощаемся с этой темой насовсем.

Буфер трафарета Многие специальные эффекты, самым простым из которых является вырез ка объекта, основаны на использовании буфера трафарета (шаблона).

OpenGL. Графика в проектах Delphi Замечание Напомню, что одним из полей в формате пиксела является размер буфера трафарета, который надо задавать в соответствии с характеристиками вашей графической платы.

Выполнение теста трафарета разрешается командой giEnable с аргументом GL_STENCIL_TEST.

Команда gistenciiFunc отвечает за сравнение, а команда gistenciiop позво ляет определить действия, базирующиеся на результате проверки трафарета.

Другие команды, связанные с буфером трафарета, рассмотрим по ходу изу чения примеров, первым из которых станет проект из подкаталога Ех32, ре зультат работы которого представлен на рис. 4.21.

Рис. 4. 2 1. Простейший пример на операции с буфером трафарета Инициализация работы приложения начинается с задания характеристик буфера трафарета:

glClearStencil(0);

// значение заполнения буфера трафарета при счистке glStenciIMask(1);

// число битов, задающее маску gLEnable(GL_STENCIL_TEST);

// включаем тест буфера трафарета Первые две команды вызываются с аргументами, имеющими значение, принятое по умолчанию, поэтому могут быть удалены.

Замечание ) Аргументы этих команд имеют смысл битовых масок, поэтому корректнее зада вать их шестнадцатеричными.

Первая команда задает фоновое значение, которым будет заполнен буфер при выполнении команды giciear с аргументом GL STENCIL BUFFER BIT. ВТО Глава 4. Визуальные эффекты рая команда разрешает или запрещает перезапись битов в плоскости тра фарета.

Теперь разберем код перерисовки кадра:

// очищаются буфер цвета и буфер трафарета glCIear( GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_STENCIL_BUFc ER_BIT) ;

// треугольник // тест всегда завершается положительно glStencilFunc(GL_ALWAYS, 1, 1);

// значение буфера устанавливается в 1 для всех точек треугольника glStencilOp(GL_KEEP, GLKEEP, GL_REPLACE};

glCclor3ub (200, 0, 0) ;

// цвет -- красный gl3egin(GL_POLYGON);

gl7ertex3i(-4, -4, 0 ) ;

glVertex3i ( 4, -4, 0) ;

glVertex3i( 0, 4, 0);

glEnd;

// зеленый квадрат // только для точек, где в буфере записана единица glStencilFunc|GL_EQUAL, 1, 1) ;

// для точек, не подпадающих в тест, значение буфера установить в // максимальное значение;

// если тест завершился удачно, но в буфере глубины меньшее значение, // сохранить текущее значение буфера трафарета;

// если в буфере глубины большее значение, задать значение нулевым glStencilOp(GL_INCR, GL_KEEP, GL_DECR);

glColor3ub(0, 200, 0 ) ;

glBegin(GL_POLYGON);

glVertex3i(3, 3, 0);

glVertex3i(-3, 3, 0 ) ;

glVertex3i(-3, -3, 0 ) ;

glVertex3i(3, -3, 0);

glEnd;

// синий квадрат // только для точек, где в буфере записана единица glSter:cilFunc(GLEQUAL, 1, 1} ;

// для всех точек сохранить текущее значение в буфере трафарета glSter_c.ilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_KEEP);

glColcr3ub(0, 0, 200);

glBegin(GL^POLYGON);

glVertex3i(3, 3, 0);

glVertex3i(-3, 3, 0);

192 OpenGL. Графика в проектах Delphi glVertex3i(-3, -3, 0) ;

glVertex3i(3, -3, 0);

glEnd;

Файл справки содержит описание всех возможных значении используемых в примере команд.

В данном случае во всех точках треугольника значение буфера трафарета задается равным единице.

Для зеленого квадрата тестирование завершается успешно только в точках, где уже записана единица, т. е. там, где был нарисован треугольник. Во всех точках, выпадающих за границу треугольника, значение буфера трафарета будет задано в максимальное значение, но эти участки не будут нарисованы.

Синий квадрат рисуется также с тестированием в точках, где записана еди ница, т. е. там, где рисовался треугольник или предыдущий квадрат Аргу менты команды gistenciiop перед воспроизведением синего квадрата уже никак не влияют на характер изображения.

Перед рисованием зеленого квадрата операции в буфере зададим так:

gIStencilOp(GL^INCR, GL_KEEP, GL_DECR);

Теперь для всех точек квадрата, не пересекающихся с треугольником, зна чение в буфере установится в нуль, и синий квадрат в этих точках не по явится.

Увеличьте произвольно размеры последнего квадрата и убедитесь, что он будет появляться только там, где были нарисованы предыдущие фигуры.

Замечание) Наверное, этот раздел покажется поначалу сложным для понимания, но хочу вас успокоить тем, что совсем не обязательно сразу же уяснить все тонкости работы с буфером трафарета. Вы можете пока пробежаться по примерам, что бы затем вернуться к ним в случае необходимости и еще раз хорошенько все повторить.

Сейчас мы попробуем решить одну и ту же задачу двумя немного различ ными способами. Задача состоит в том, чтобы проделать отверстие в квад ратной площадке.

На рис. 4.22 представлен результат работы проекта из подкаталога ПхЗЗ:

квадратная площадка с просверленным отверстием в виде кольца (на экране она вращается), сквозь которое видно красную сферу, расположенную поза ди площадки.

;

Замечание J В таких примерах обычно не используют буфер глубины. Замечу что если не обходимо на время отключать этот буфер, можно воспользоваться командой qlDepthKask С аргументом Fa] ке.

Глава 4. Визуальные эффекты Еще одно замечание: если вы столкнетесь с резким падением частоты воспро изведения данного и последующих примеров главы, это означает, что для со ответствующих операций не предусмотрена акселерация.

Рис. 4. 2 2. Отверстие в квадрате сделано с помощью буфера трафарета Решение задачи тривиально, важен порядок действий, определяемый сцена рием:

glCi ear : CL_COLOR_BUFEhER_ BIT or GL_STENCIL_BUFFER_BIT) ;

glPushME-trix;

If fRot i-hen giRotatef {theta, 1.0, 1.0, 0.0);

// поворот площадки glColor JI (1. 0, 1.0, C O ) ;

// площадка желтого цвета glStencilFunc(GL_ALWAY3, 1, 1);

// площадка рисуется всегда // из-за GL_ALWAYS первый аргумент безразличен // второй аргумент безразличен, поскольку не используется буфер глубины glStenciI0p(GL_KEP, GL_REPLACE, GL_REPLACE);

glBegin (GL_QrJAD5 i ;

// собственно площадка glNormaI3f(0.0, 0.0, 1.0);

glVert-?x3f (0.0, 0.0, 0.0! ;

glVert-2x3f (100.0, 0.0, 0.0);

glVercex3f"U00.0, 130.0, 0.0) ;

glVert:ex3f (0. 0, 100.0, 0.0) ;

glEnci;

// отверстие glPushl'la'zrix;

glTrar.slatef (50.0, 50.0, 0.0);

// в центр площадки glStenci -Func ;

GL, NEVER, 1, 1) ;

// площадка не рисуетеч никогда // важен только первьк аргумент, любое значение // кооме GL KEEP и GL REPU--.CE OpenGL. Графика в проектах Delphi glStencilOp{GL_DECR, GL_REPLACE, GLREPLACE) ;

gluDisk(qObj, 10.0, 20.0, 20, 20};

// диск отверстия glPcpMatrix;

glPopMatrix;

// вернулись в первоначальную систему координат, сфера не вращается glPushMatrix;

gIColor3(I.0, 0.0, 0.0);

// сфера красного цвета glTranslatef (45.0, 40.0, -150.0);

// рисовать только там, где присутствует только фон glStenciiFunc (GLJTOTEQ'JAL, I, 1) ;

// важен только первый аргумент glStcncilOp(GL_KEEP, GL_REPLACE, GL_REPLACE);

g l u S p h e r e (qObj, 50.0, 20, 2 0 ) ;

// собственно сфера glPopMatrix;

Это самый простой способ решения задачи. При увеличении радиуса отвер стия фон под диском окрашивается в цвет площадки, так что пример подхо дит только для узкого круга задач.

На рис. 4.23 показана экранная форма, появляющаяся при работе следую щего примера по этой теме, проекта из подкаталога Ех34.

Рис. 4.23. Теперь просверлены два отверстия, обратите внимание на их пересечения Теперь в квадрате просверлены два отверстия, пересекающиеся друг с дру гом, причем области пересечения дырок заполнены материалом.

Параметры операций с буфером трафарета задаются один раз — при ини циализации работы приложения:

glStenciIFunc(GL EQUAL, 0, 1);

// в следующей команде важны первый и третий аргументы Глава 4. Визуальные эффекты glStencilOp(GL_INCR, GL^INCR, GL_INCR);

glEnable(GL_STENClL_TEST);

// разрешаем т е с т трафарета Комбинируя значения последних двух аргументов команды gi.st-.enciiFun-, вы можете получать самые различные эффекты при вырезке отверстий.

Отверстие в площадке получается с помощью манипуляций с цветом:

glClear(GL_COLOR_BUFFERJ3IT or GLSTENCIL_BUFFt;

R_BIT) ;

glPushMatrix;

glPushMatrix;

glColor3f(I.0, 0.0, 0.0);

// сфера красного цвета glTranslatef (45.0, 40.0, -150.0);

gluSphere (qObj, 50.0, 20, 20);

glPopMatrix;

If fRot then glRotatef(theta, 1.0, 1.0, 0.0);

// поворот площадки glColorMask(False, False, False, False);

// отключить раооту с цветом glPushMatrix;

// первая дырка glTranslatef(45.0,45.0,0.0) ;

gluDisk

// вторая дырка glTransiatef(20.0,20.0,0.0) ;

gluDisk!qOb],15.0,20.0,20,20) ;

glPopMatrix;

glColorMask(True, True, True, True);

// включить работу с цветом glColor3f(1.0, 1,0, 0.0);

// задаем цвет желтым // плошацка glBegin(3L_QUADS);

glNormal3f(0.0, 0.0, 1.0);

glVertex3f(0.0, 0.0, 0.0);

glVertex3f(100.0, 0.0, 0.0);

glVertex3f (100.0, 100.0, 0.0);

glVer-ex3f (0.0, 100.0, Q.Oj;

glEnd;

glPopMatrix;

Смысл примера состоит в том, что для выделяемой области, т. е. области отверстий, мы заносим в буфер кадра значение, соответствующее цвету фо на. Задание маски цвета из четырех отрицаний соответствует тому, что ни один компонент палитры цвета не будет записываться для области отвер стий — отключается работа с буфером кадра. Этот прием мы часто будем использовать.

Можно и не использовать буфер трафарета, а основываться только на буфе ре кадра и буфере глубины. Проект из подкаталога Ех35 содержит пример, 196 OpenGL. Графика в проектах Delphi функционирующий подобно предыдущему, но не использующий буфер шаблона.

Каждое отверстие рисуется два раза, чуть ниже и муть выше площадки, но па время их воспроизведения отключается работа с буфером цвета;

j : C o l o r M a s k [FA J s e, False, False, False);

// о т к л ю ч а е т с я р а й е га.' И:1*:ч-':лл q]Push:-5atrix;

/,' п е р н а я дьтрка у _ T i a r. s l a t e ( 4 b. О, 4 5. С, Г;

. 0 1 ) ;

// н а д п л о щ а д к о й •j]u[jisk(qOirj, 1 5. 0, 2 0. 0, 2 0, 2 0 ) ;

' j I T r a n s l a t c f (0. О, 0. 0, --0. 02) ;

// п о д площадкой o l u D i s k t q O b j, 15.0, 2 0. 0, 20, 2 0 ) ;

/ / в т о р а я дырка u l l ' r a u s l a t e f (20. 0, 20.0, 0.02) ;

// над площадкой gL'iD:sk(qObj,lb.O, 20.0, 20, 2 0 ) ;

•;

I ' Y a n s I a t e L ( 0. 0, 0. 0, —0. 02) ;

•. // п о д п л о щ а д к о й (3luCis.<(qOoj, 1 5. 0, 2 0. 0, 20, 2 0 ) ;

r i\ F c p K a r : i.x;

gLColorMask(True, True, True, True);

// возвращается работа с цветом j l C c i c r 3 v i l. O, 1.0, 0.0) ;

// площадка ж е л т о г о ц в е т а q l F e g i m ' G I. QUADS) ;

-LKorm.aJ3f i 0. 0, 0. 0, 1.0);

•1 I V ^ i t e x ? - (0. 0, 0. 0, 0. 0 ) ;

T.iVer-ex3f(lU0.O, 0. 0, 0.0) ;

glVertcx3f(100.0, 100.0, 0. 0 ) ;

C)lVertex3f ( 0. 0, 1 0 0. 0, 0.0) ;

Отверстия приходится рисовать по два раза потому, что иначе через них местами проглядывает площадка.

Л Замечание На некоторых картах на поверхности колец появляется узор из точек. На время воспроизведения площадки задайте маску записи в буфер глубины Fa>je с помощью команды glDepihMaak, затем верните нормальное значение.

В данном конкретном примере можно, конечно, нарисовать одну пару от верстий, располагающихся над желтым квадратом, а площадку поворачивать на 90 градусов то в одну, то в другую сторону.

Этот пример станет очень занимательным, если комбинировать аргументы команд])! giCoiorMask при первом и втором вызовах отдельно для каждого цвета: вы получите интересные эффекты, например, полупрозрачность пло щадки или живописную игру цветов.

Глава 4. Визуальные эффекты Замечание Я уже однажды говорил об этом, но сейчас еще раз напомню: в рассматривае мых примерах на сцене присутствует не больше пяти объектов, поэтому не за метно, насколько сильно тормозит приложение интенсивная работа с буфера ми. Если требуется только прорезать отверстия в поверхностях, эффективнее самостоятельно разбить поверхность на отдельные зоны и нарисовать дырку подобно тому, как это делалось в примерах главы 2.

В главе 5 мы рассмотрим еще один пример того, как создать дырявую по верхность.

Следующий пример, проект из подкаталога ЕхЗО, относится к разряду клас сических, в работе над ним моя заслуга состоит только в переносе програм мы на Delphi.

Рис. 4,24 иллюстрирует работу приложения — на экране два тора, в середи не экрана прорезано квадратное отверстие, сквозь которое проглядывает синяя сфера.

Рис. 4.24. При изменении размеров окна программы получается очень интересный эффект Пример своеобразный во многих отношениях.

В нем вводятся дисплейные списки, состоящие только в том, что в них за даются свойства для желтого и синего материалов.

При создании окна включается работа с буфером трафарета, а воспроизве дение начинается уже в обработчике события, связанного с изменением размеров окна формы:

procedure TfnnGL.FormResize(Sender: TObject);

begin glViewport (0, 0, Clier.tWidth, ClientHeight) ;

198 OpenGL. Графика в проектах Delphi glClear (GL_STENCILBUFFER_BIT) ;

// очищаем буфер трафарета glMatrixMode(GL_PRQJECTION);

glLoadldentity;

glOrtho(-3.0, 3.0, -3.0, 3.0, -1.0, 1.0);

glMatrixMode!GL_MODELVIEW);

glLoadldentity;

// создаем квадрат посередине сцены glStencilFunc (GL_ALWAYS, $1, $1);

glStencilOp {GLREPLACE, GLREPLACE, GL_REPLACE);

glBegin(GL_QUADS);

glVertex3f (-1.0, 0.0, 0.0);

glVertex3f (0.0, 1.0, 0.0);

glVertex3f (1.0, 0.0, 0.0);

glVertex3f (0.0, -1.0, 0.0);

glEr.d;

// переопределяем видовые параметры glMatrixMcde(GL_PROJECTION);

glLoadldentity;

gluPerspective(45.0, ClientWidth / ClientHeight, 3.0, 1.0);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadldentity;

glTranslatef(0,0, 0.0, -5.0);

TnvaiidateRect{Handle, nil, False);

end;

Видовые параметры переопределяются по ходу обработки события.

Вы можете вставить showMessage в этот обработчик, чтобы создать паузу и увидеть, как заданы видовые параметры в первом и во втором случаях.

Квадрат строится в "мировой" системе координат, затем видовые параметры берут за основу размеры экрана. Поэтому при изменениях размера окна то ры не меняют пропорций, а квадрат принимает форму ромба.

( Замечание J Обращаю ваше внимание на то, что квадрат "рисуется" не в буфере кадра, т. е.

на экране, а в буфере трафарета.

Теперь перейдем к собственно воспроизведению:

// рисуем синюю сферу там, где значение буфера трафарета равно glStencilFunc (GL_EQUAL, $1, 31);

glCallList (BLUEMAT);

qlutSolidSphere (0.5, 20, 20;

;

// рисуем желтые торы там, где значение буфера трафарета не равно glStencilFunc (GL_NOTEQUAL, $1, $1);

glStencilOp {GL KEEP, GL KEEP, GL KEEP);

Глава 4. Визуальные эффекты 1QQ glPushMatrix;

glRotatef (45.0, 0.0, 0.0, 1.0);

glRotatef (45.0, 0.0, 1.0, 0.0);

glCallList (YELLOWMAT);

glutSolidTorus (0.275, 0.85, 20, 20);

glPushMatrix;

glRotatef (90.0, 1.0, 0.0, 0.0);

glutSolidTorus (0.275, 0.35, 20, 2 0 ) ;

glPopMatrix;

glPopMatrix;

Поскольку параметры gistenciiop не изменились перед воспроизведением синей сферы, рисуются все ее участки, но в области, пересекающейся с вы резанным квадратом, мы видим лицевую сторону сферы, а в остальных ее участках рисуется задняя поверхность.

Пример простой, но очень изящный, рекомендую нам разобраться в нем основательно.

Рис. 4.25 иллюстрирует работу следующего, тоже весьма интересного при мера, проекта из подкаталога Ех37.

Рис. 4. 2 5. Это один из самых интересных примеров Программа демонстрирует, как использовать буфер трафарета для реализа ции логических операций с твердыми телами, на примере трех базовых фи гур: куб, сфера и конус.

Рисование фигур вынесено в отдельные процедуры, для манипуляций с ни ми введен процедурный тип:

200 OpenGL. Графика в проектах Delphi proctype - procedure;

var a : prcctype = procCubo;

b : proctype = procSphere;

Логическая операция OR заключается в том, что воспроизводятся обе фигуры:

procedure prccOR (, b : proctype);

a cegin glPushAttrib (GL_ALL_ATTRIB_BITS) ;

•i Enable (GL_DEPTH_TEST) ;

j a;

Ь;

gIPcpAttrib;

end;

Для получения части фигуры А, находящейся внутри В, предназначена сле дующая процедура:

procedure inside(a, b : proctype;

face, test : GLenum) ;

begin // рисуем А и буфере глубины, но не в буфере кадра,:, nablc- (GL DEPTH_TF,ST) ;

:' •ji:. о 1 orMask ( FALSE, FALSE, FALSE, FALSE) ;

qiCullFace(face) ;

^i;

'/ буфер трафарета используется для нахождения части А, находящейся // внутри В. Во-первых, увеличиваем буфер трафарета для передней // поверхности В.

qiDepuhMaKk{FALSE);

glEnasle(GL_STENCIL_TEST);

qiStencilFunc(GL_ALWAYS, 0, 0) ;

5lHtencil0piGL_KEKP, GL_KEEP, GL_INCR);

a ICuilFacc (GL_3ACK) ;

i.l отсекаем заднюю часть В h;

// :

- т м уменьшаем буфер трафарета для задней поверхности.ае glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_DECR);

qLCuIlFaco(GL_FRONT);

// отсекаем переднюю часть В Ь;

// тпг.ерь рисуем часть фигуры А, находящуюся внутри glDepthMasklTRUE);

giCo]orMask(TRUE, TRUE, TRUE, TRUE);

alStencil&1'unc (test, 0, 1) ;

gLDisab;

.eiGL DEPTH TEST);

olOuiiFaceitace);

Глава 4. Визуальные эффекты а;

giDisable(GL_j5TENCIL_TEST);

// отключаем буфер трафарета end ;

Вспомогательная процедура fixup предназначена для регулирования содер жимого буфера глубины, фигура иыводится только в этот буфер:

procedure fixup (a : proctype};

begin glCoiorMask(FALSE, FALSE, FALSE, F/lLSE) ;

// отключаем вьтзог в кадр glEnable(GL_DEPTH_TEST!;

// включаем тестирование глубины g "[Disable {GL 3TENCIL_TEST);

// отключаем операции с трафаоетом gIDepthFunc(GL_ALWAYS);

// все точки фигуры — в оуоср глубины а;

// рисуем фигуру только в буфер г-усикъ:

glDepthFunc(GL_LESS);

// отключаем буфер глубины end;

Логическая операция AND состоит в нахождении пересечения двух фигур:

находим часть А, находящуюся внутри В, затем находим часть В, находя щуюся внутри А:

procedure procAND (, b : proctype);

a begin inside(a, b, GL_BACK, GL_NOTEQUAL>;

fixup(b);

// рисуем фигуру В в буфер глубины inside {b, a, GL_BACK, GLJJOTEQUAL) ;

end;

Вычитание фигур реализовано так: находим часть А, находящуюся внутри В, затем начодим ту часть задней поверхности В, что не находится в А.

procedure sub (а, с : proctype);

begin inside (a, b, GL_FRONT, GL_NOTEQ[JAT.) ;

fixup (b);

insideib, a, GL_BACK, G1_EQUAL);

end;

Клавиши управления курсором предназначены для перемещения фигур в пространстве, регистровые клавиши и <АН> используются для вы бора перемещаемой фигуры. Клавиша 'Z' ответственна за приближение точ ки зрения, набор фигур меняется при нажатии 'С. Здесь обратите внимание на то, как анализируется значение переменных процедурного типа:

If (@А = @prycCube) and (@B ^ GprocSphere! then begin А : ~ procSphere;

В := procOone;

end OpenGL. Графика в проектах Delphi else begin If (@A = gprocSphere) and = @procCone) then begin A := procCone;

В := procCube;

end else begin A ;

= procCube;

В := procSphere;

end end;

Думаю, этот пример окажется очень полезным для многих читателей.

Рис. 4.26 демонстрирует результат работы еше одного примера на буфер трафарета, проекта из подкаталога Ех38, в котором красиво переливается поверхность додекаэдра с приклеенной буквой "Т".

Рис. 4.26. С помощью буфеоа трафарета легко получать узоры на поверхности Смешение цветов и прозрачность Так называемый альфа-компонент, задаваемый четвертым аргументом в командах, связанных с цветом фона и примитивов, используется для полу чения смеси цветов.

Режим смешения включается командой glEnabie с аргументом GL_ELEND.

Помимо этой команды необходимо задать пикселную арифметику с по мощью giBiendFunc. Аргументы этой команды определяют правила, по ко торым происходит смешение поступающих значений RGBA с содержимым буфера кадра.

Глава 4. Визуальные эффекты Рис. 4. 2 7. Простейший пример на смешение цветов Как обычно, разобраться нам помогут примеры. Начнем с проекта из подка талога Ех39, где на экране строятся два частично перекрывающихся тре угольника (рис. 4.27).

Диалог с OpenGL начинается с установки параметров смешивания:

glEnable (GLBLEND) ;

glBleridFunc (GL_SRC_ALPHA, GLjDNEMINUSSRC_AI,PHA) ;

Нет смысла приводить здесь перечень и смысл аргументов команды glBlendFunc, справка по этой команде достаточно подробна. Там, в частно сти, говорится и о том, что прозрачность наилучшим образом осуществляет ся при использовании значений аргументов GL_SRCALPHA И GL_ON E_ MINUST SRC_ALPKA, как сделано в рассматриваемом примере.

Для обоих треугольников значение альфа установлено одинаковым, 0.75.

Чем больше это число, тем ярче рисуются примитивы.

Нажимая на клавишу Т, можно менять порядок построения треугольников, нарисованный первым располагается ниже и проглядывает сквозь следующий.

Проект из подкаталога Ех40 во многом похож на предыдущий, только здесь нарисовано четыре фигуры, три прямоугольника и один квадрат. В примере дважды накладываются примитивы одной пары цветов, но в разном поряд ке, из-за чего различаются оттенки получающихся смесей.

Следующие два примера также очень похожи друг на друга.

В проекте из подкаталога Ех4] на сиене присутствуют два объекта: непро зрачная сфера и полупрозрачный куб (рис. 4.28), Первоначально сфера находится на переднем плане, после нажатия клавиши 'А' сфера и куб меняются местами.

При задании оптических свойств материала дли сферы альфа-составляющая устанавливается единичной, для куба — 0.6, поэтому куб выглядит полупро зрачным, а сфера — сплошной.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Рис. 4.28. Эффект полупрозрачности: сквозь куб просматривается сфера заднего плана В проекте из подкаталога Ех42 рисуются полупрозрачный цилиндр и непро зрачный тор, при щелчке кнопкой мыши меняется точка зрении. Принцип, используемый в этом проекте для получения эффекта полупрозрачности, ничем не отличается от приема предыдущего примера.

Следующий пример, располагающийся в подкаталоге Ех43, продолжает те му. На экране располагаются две сферы, красная вложена внутрь совершен но прозрачной, наружная сфера со временем мутнеет.

Пример очень простой: в обработчике таймера увеличивается значение пе ременной transparent, режим смешения цветов включается один раз в са мом начале работы, а при воспроизведении кадра режим не переключается:

•красная сфера внутри) qlColor3f(1.0, 0.0, 0.0) // по умолчанию альфа gluSphere(qobj, 0.75, 20 20) ;

{наружняя сфера} glCoior4f(I.0, 1.0, 1.0, transparent);

giuSphero fqObj, 1.0, 20, 20);

Дальше нам следует разобрать проект из подкаталога Ех37, очень похожий на один из ранее разобранных примеров, в котором рисовался фонтан точек.

Теперь точки стали полупрозрачными (рис. 4.29).

Окно снабжено всплывающим меню, один из пунктов которого позволяет отключить режим смешения. Можете сравнить результат.

Режим смешения часто используется для сглаживания краев объектов. Про ект из подкаталога Ех45 демонстрирует эту возможность на примере точек, которые выводятся со сглаженными, нерезкими, краями.

Помимо собственно режима сглаживания точек, в программе также включа ется режим смещения цветов:

Глава 4. Визуальные эффекты Р и с. 4. 2 9. Фонтан точек, точки полупрозрачны glEnable (GL_POINT_SM0OrlH) ;

glEnable (GL_BLEND);

glBlendFjnc (GL SRCALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA) ;

giHint ( 3, PC I NT_ SMOOTH HINT, GL_DOMT_CARE) ;

' glPoir.t3i.ze (3. 0;

;

Замечание Команда g i H i n t используется для уточнения режимов отработки некоторых операций, например, если нужно выполнить операцию максимально быстро или добиться наилучшего результата. В данном случае не задается опреде ленного предпочтения.

В качестве упражнения можете удалить включение режима смешения, чтобы увидеть, что же все-таки добавляется с его включением.

Проект из подкаталога Ех46 продолжает нашу тему, но здесь выводятся ли нии со сглаженными краями. Перед началом работы приложение выводит информацию о степени детализации линий и диапазоне возможной толщи ны линий:

gIGetFloatv (GL_LINE_WIDTH_GRANULARITY, @values);

ShowMessage (Format i 'GL_LINE_WIDTH_GRANULARITY value лз 'i2.it, lvalues [0]}));

glGenFloatv (GL_ I,INE_WIDTH RANGE, lvalues) ;

ShcwKe.?..sage (Format, i'GL_LINE_WIDTH RANGE values are -З.'Л "3.:f, [values[OJ, values[П]));

glEnabio ;

GL_LINE SMOOTH};

glEnabJe (GL_BLEND);

glBlencFunc (GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUSSRC_ALPHz^) ;

giHint (GL_LINE_3MOOTH_HINT, GL_DONT_CARE);

glLine^icith (1.5) ;

Теперь решим несколько несложных задач по теме альфа-смешивания.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Рис. 4.30 показывает картинку работы приложения, полученного после ком пиляции проекта из подкаталога Ех48, где полупрозрачная сфера вращается вокруг непрозрачного конуса.

Рис. 4.30. При рисовании полупрозрачных замкнутых объектов появляются ненужные узоры Реализовано все тривиально — у всех объектов, присутствующих на сцене, оптические свойства материала заданы с единичным значением альфа-ком понента, для сферы это значение равно 0.5.

При вращении сферы на ее поверхности появляется узор, который портит всю картину. Эта проблема очень распространена, и новички часто наты каются на нее. Связана она с наложением передней и задней полупрозрач ных поверхностей сферы и вообще любой замкнутой полупрозрачной по верхности.

В этом разделе уже был пример с полупрозрачной сферой, где такой про блемы не возникало, но там сфера не вращалась, и мы всегда наблюдали ее с выгодной точки зрения. Если вы посмотрите проект из подкаталога Ех49, в котором та же полупрозрачная сфера вращается по всем осям, то обнаружите, что в некоторых положениях появляется паразитный узор.

Самым простым решением будет не воспроизводить внутреннюю часть сфе ры, но если по сценарию внутренняя поверхность изготовлена из другого материала, мы этого не увидим. То есть сфера не получится действительно полупрозрачной, как бы изготовленной из матового стекла.

В проекте из полкаталога Ех50 предложено более изящное решение: вначале воспроизводится внутренняя поверхность сферы, а затем внешняя:

glEnable(GL_BLEND);

// включаем смешение пLEnable(GL_CULL_FACE);

// включаем отсечение сторон полигонов Глава 4. Визуальные эффекты glCuliFace(GL_FRONT);

// не воспроизводить лицевую поверхность сферы draw spnere(Angle);

// вывести заднюю поверхность сферы glCullFace(GL_BACK);

// не воспроизводить заднюю поверхность сферы draw_spn.ere (Angle) ;

// вывести переднюю поверхность сферы glDisable(GL_CULL_FACE);

// отключить сортировку поверхностей glDisable(GL BLEND);

// отключить режим смешения Л ( ^ Замечание Решение хорошее, но для простых задач можно все-таки воспроизводить толь ко внешнюю сторону объекта, так будет быстрее.

Теперь мы подошли к еще одной проблеме, связанной с полупрозрачностью.

Сделаем конус в нашей системе также полупрозрачным (проект из подката лога Ех51).

Для этого альфа-компонент для материала, из которого изготовлен конус, задаем отличным от единицы, в данном случае равным 0.5, как и для сферы.

Замечание Поскольку основание конуса соприкасается с полом, на время воспроизведе ния основания отключаем тестирование глубины. Иначе при перемещениях точки зрения в местах соприкосновения появляется ненужный узор.

Учитывая то, что мы уже сталкивались с проблемой замкнутых полупро зрачных объектов, сортируем передние и задние поверхности и конуса, и сферы:

glEnable(GL_BLEND);

glEnable(GL_CULL_FACE);

// рисуем заднюю поверхность конуса и сферы glCullFace(GL_FRONT);

draw_cone;

draw_sphere(Angle);

// рисуем переднюю поверхность конуса и сферы glCullFace(GL_BACK);

draw_cone;

draw_ sphere(Angle);

glDisable(GL_CULL_FACE);

glDisabie(GL_BLEND) ;

Казалось бы, этого достаточно, однако сфера при прохождении за конусом становится невидимой.

Эта проблема также ставит многих в тупик, когда на сцене должны присут ствовать несколько полупрозрачных объектов. Здесь уже нельзя ограничить ся воспроизведением только задней или передней поверхности, иначе кар тинка получается или неестественной, или тусклой.

OpenGL. Графика в проектах Delphi Рис. 4. 3 1. Если на сцене присутствует несколько полупрозрачных объектов, требуются дополнительные ухищрения для достижения реализма в изображении На рис. 4.31 изображен снимок работы программы из подкаталога Ех52;

оба объекта стали действительно полупрозрачны при любых положениях в про странстве.

Решение состоит в том, чтобы согласовать содержимое буфера смешении и буфера глубины, первым нужно воспроизводить наиболее удаленный объект:

giEnable(GL_BLEND);

glEnable(GL_CUI.L_FACE) ;

If Angle < 180 then begin // сфера за конусом, первой воспроизводим сферу glCullFace(GL_FRONT);

// вначале заднее стороны draw sphere(Angle + 45.0);

draw cone f);

glCullFace(GL_BACK);

// затем передние draw sphere (Angle t 45.0) ;

draw_cone();

end else oegin // конус за сферой, первым воспроизводим конус giCullFace (GL_FRONT) ;

// вначале :задкке стороны draw_cone();

draw sphere(Angle + 45.0};

giCullFace(GL_BACK);

// затем передние draw_cone();

draw sphere(Angle + 45.0);

end;

giDisable(GL CULL_FACE);

glDisable(GL BLEND);

Глава 4. Визуальные эффекты Рис. 4.32 демонстрирует работу еще одного красивого примера, проекта из подкаталога Ех53.

Рис- 4.32. Обязательно посмотрите, как работает этот красивый пример При щелчке кнопкой мыши по поверхности окна расходятся круги случай ного цвета, напоминающие чернильные разводы.

Пятна смешиваются при наложении, отчего получаются картинки завора живающей красоты.

В программе введена константа, задающая плотность разволов:

const density = 36;

Введен класс, соответствующий отдельному пятну:

type TDrip = class public // массивы цветов пятна outer color, ring_color, inner_color Array [0..3] of" GLfioat;

outer radius, ring_radius : GLfloat;

procedure Draw;

procedure fjll_points;

private d: visions : GLint;

// деления, соответствуют _.;

отнести чг points : Array "0..density * 8 — 1] of GLfioat;

// точки пяг end;

210 OpenGL. Графика в проектах Delphi Следующие константы задают максимальное количество одновременно при сутствующих на экране пятен и максимальный радиус пятна, по достиже нии которого пятно тает:

const maxjdrips = 20;

max ring_radius = 250.0;

Нам необходимо запоминать позицию центра каждого пятна, а также иметь массив, хранящий данные на каждое пятно:

var drip_position : Array [0..max_drips-l, 0..1] of GLfloat;

first_drip, new_drip : GLint;

// текущее количество пятен drips : Array [0.,max_drips — 1] of TDrip;

При рисовании каждого пятна рисуются треугольники, расходящиеся от центра пятна. Если тип примитива заменить на GLLINES, В результате полу чатся красивые снежинки:

procedure TDrip.Draw;

// метод — нарисовать отдельное пятно var i : GLint;

begin glBegin(GL_TRIANGLES);

For i := 0 to divisions-1 do begin glColor4fv(@inner_color);

glVertex2f(0.0, 0.0);

// треугольники, выходящие из центра пятна glColor4fv(@ring_color);

glVertex2f (points [2*i] * ring_radius, points[2*i + 1] * ring_::adius) ;

glVertex2f(points[2*((i+1) mod divisions)] - ring^radius, points [ (2* ( (i + D mod divisions)) + I] * nng_radius ;

end;

glEnd;

end;

При заполнении массива точек пятна берутся значения, равномерно лежа щие внутри круга:

procedure TDrip.fill_points;

var i : GLint;

theta : GLfloat;

delta : GLfloat;

begin delta := 2.0 * PI / divisions;

theta := 0.0;

Глава 4. Визуальные эффекты For i := 0 to divisicns-1 do begin points[2 * i] := cos{theta};

points 12 * i + 1] := sin(theta);

theta := theta + delta;

end;

end;

Если, например, синус умножить на какое-нибудь число, получатся не круги, а овалы.

Пользовательская процедура create_drip вызывается при каждом щелчке кнопкой мыши, ей передаются координаты центра нового пятна и требуе мый цвет:

procedure create_drip(х, у, г, g, b : GLfloat);

begin drips[new_drip] := TDrip.Create;

With drips [new_dtrip] do begin divisions := density;

fill_points;

inner color[0] : = r;

ring_color[0] := r;

outer_color[0] := r;

inner color[1] := g;

ring_color[1] := g;

outer color[i] := g;

innercolor [2] := b;

ringcolor [2] := b;

outer_coior [2] := b;

// альфа-компонент края пятна кулевой innercolor [3] := 1. 0;

ring_color [3] := 1. 0;

outer_color [3 j := 0.0;

ring_radius := 0.0;

outer_radius := 0.0;

end;

drip_position[nev,'dripj [0] := x;

drip_position[new drip][l] := y;

// увеличиваем счетчик пятен new drip := (new_drip + 1) mod max drips;

If (new_drip = first_drip) then first_drip := !first_drip •- 1) mod max_drips;

+ end;

При очередном воспроизведении кадра радиусы всех присутствующих на экране пятен увеличиваются, при достижении максимального радиуса пятно растворяется.

Анимация создается простым зацикливанием, но вряд ли этот пример будет работать где-то чересчур быстро, т. к. используется так называемый "альфа блэндинг" (blend — смешивать):

procedure TfrmGL.WMPaint(var Msg: TWMPaint);

var ps : TPaintStruct;

212 OpenGL. Графика в проектах Delphi rei_size : GLfloat;

i : GLint;

begin BeginPaint(Handle, ps);

i := first^drip;

glClear(GL_COLOR_BUFFR_BIT);

While i<>new_drip do begin drips [i]. ring radius : ^ drips [ i ]. ring_radius •• 1;

d r i p s [ i ], o u t e r _ r a d i u s := d r i p s [ i ]. o u t e r _ r a d i u s + 1;

r e l s i z e := d r i p s [ i ]. r i n g _ r a d i u s / max_ring_radius;

.// корректируем альфа-компонент, края пятна полупрозрачные drips [i]. ringcolor [3] : = 0;

d r i p s [ i ]. i n n e r _ c o l o r [ 3 ] := 5 - 5 * r e l _ s i z e * r e i _ s i z e ;

// смещаемся в центр пятна glPushMatrix;

glTransiatef (drip_position [i] [0], dri.p position[i] [1], 0. 0 • ;

drips[i].draw;

// рисуем пятно gIPopMatrix;

// пятно достигло максимального размера If (drips[i],ring_radius > max_ring_radiusi then f irst drip : = (f irst_drip + 1 ) mod max drips;

1 : M i + l) mod raax_drips;

=.

end;

SwapBuffers(DC);

EndPaint(Handle, ps);

InvalidateRect(Handle, nil, False);

// зацикливаем программу end;

Если на вашем компьютере пример работает недостаточно быстро, можете увеличить шаг, с которым увеличиваются радиусы пятен.

Подробнее о пикселных операциях В этом разделе мы рассмотрим несколько полезных примеров, имеющих отношение не только к функциям OpenGL работы с пикселами, но и к не которым другим темам.

Начнем с проекта из подкаталога Ех54, иллюстрирующего, как можно ком бинировать различные проекции. В примере используются ортографическан и перспективная проекции.

На экране присутствуют прямоугольная площадка и система из двух объек тов — сферы и цилиндра (рис. 4.33).

Глава 4. Визуальные эффекты Рис. 4. 3 3. В этом примере содержимое экрана запоминается в массиве Фиолетовая сфера надвигается на наблюдателя и "растворяется". После того как сфера ушла из поля зрения, па ецене остается только фоновая картинка.

Трюк заключается в следующем: при самом первом воспроизведении кадра рисуется только площадка, служащая фоном. Содержимое экрана сразу же после этого запоминается в массиве, делается как бы слепок экрана:

If first then begin // сделать только огдан раз glClear{GL_CCLGR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFE'ER_BIT) ;

glCailList(walls);

// нарисовать пдощанку фока // делаем снимок с экрана glReaclPixRis (0, 0, 255, 255, GL_RGBA, GL_UNS1GNED_BYTE, Cdpix

;

first := FALSE;

// устанавливаем флаг MakeImage;

// подготовка списка фона end else glCallLis- ;

zaplmage);

// вызов списка фона giPushHatrix;

// рисуем фиолетовую сферу glTranslatef (20.0, 5.О, 5.0 + dz J;

glCalil.ist (spherel ;

glPopMatrix;

Если не использовать особых приемов, то либо на экране останутся следы от сферы, либо фоновая картинка не будет объемной.

Для простоты массив, хранящий снимок с экрана, взят постоянных разме ров, пол клиентскую область экрана 255x255:

'..254, Q..254, 0..3] o f GLUbyte;

pixe_ Из-за этого упрощения при изменении размеров окна картинка портится и даже возможно аварийное завершение работы приложения.

214 OpenGL. Графика в проектах Delphi Замечание Можно либо запретить изменять размеры окна, либо менять размерность мас сива при их изменении.

Поскольку запоминаются компоненты RGBA для каждой точки экрана, по следний индекс имеет четыре значения. Альфа-компонент в этом примере можно и не запоминать, однако размерность массива все равно нужно будет оставить такой же.

В процедуре подготовки списка фона текущая видовая проекция сохраняет ся и подменяется на ортографическую, в которой позиция вывода растра устанавливается в нужную точку. В принципе, сразу после этого можно вы водить массив пикселов на экран, но в примере сделано эффектнее — видо вая матрица восстанавливается, и только после этого выводится битовый массив.

Обратите внимание, что вывод массива пикселов на экран осуществляется при запрещенной записи в буфер глубины, иначе выводимая фоновая кар тинка оказывается по глубине на переднем плане и будет загораживать вы водимую затем сферу:

procedure TfrmGL.Makelmage;

begin glNewList(zaplmage,GL_COMPILE);

glDisable(GLLIGHTING) ;

glClear(GL_DEPTHBUFFER_BIT or GLCOLOR_BUFFER _BIT) ;

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glPushMatrix;

glLoadldentity;

glOrtho(Q.Q, ClientWidth, 0.0, ClientHeight, -5.0, 50.Oj;

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glPushMatrix;

glLoadldentity;

glRasterPos2i(0,0);

glPopMatrix;

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glPopMatrix;

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glDisable(GL_DEPTH_TEST);

// буфер глубины - только для чтения // вывод на экран массива пикселов glDrawPixels(ClientWidth, ClientHeight, GL_RGBA, GL_UNSIGNED BYTE, @pixels);

glEnable (GL_DEPTHTEST) ;

glEnable(GL_LIGHTING);

glEndList;

end;

Глава 4, Визуальные эффекты Рис. 4.34. Часто разработчики нуждаются е нескольких экранах Следующий пример не имеет отношения к функциям работы с пикселами, но подготавливает к следующим примерам и сам по себе является очень по лезным, В проекте из подкаталога Ех55 в окне приложения присутствует несколько экранов, в каждом из которых одна и та же сцена видна из различных точек зрения (рис. 4.34).

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.