1.1 Verwendung von GLUT

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1 1.1 Verwendung von GLUT Grundlegende Funktionsweise - Öffnen eines Fensters - Registrieren von Callback-Routinen - Start einer Hauptroutine, die erst beim Schließen des Fensters verlassen wird - Beim Auftreten eines Events in der Hauptroutine wird die zu diesem Event registrierte Callback-Routine aufgerufen - Nach Abarbeitung der Callback-Funktion wird die Programmkontrolle wieder an die Hauptroutine übergeben 1-1

2 1.2 Initialisieren und Öffnen eines Fensters Vorgehensweise - Spezifikation der Fenstereigenschaften - Single- oder Double-Buffered (für Animationen) - RGBA-Farbmodell oder Color-Look-Up-Table - Position und Größe auf dem Bildschirm - Erstellen und Öffnen des Fensters 1-2

3 1.2 Initialisieren und Öffnen eines Fensters void glutinit(int argc, char **argv) - Initialisierung der GLUT-Library -> muß vor allen anderen GLUT-routinen aufgerufen werden - Verarbeitung von Kommandozeilen-Optionen - Window-System abhängig 1-3

4 1.2 Initialisieren und Öffnen eines Fensters void glutinitdisplaymode(unsigned int mode) - Initialisierung des Darstellungsmodus des zu öffnenden Fensters - Disjunktion verschiedener Modus-Bits - Farbschema: GLUT_RGBA oder GLUT_INDEX - Frame-Buffer: GLUT_SINGLE oder GLUT_DOUBLE - Buffer-Enabling: GLUT_DEPTH, GLUT_STENCIL oder GLUT_ACCUM - Default: GLUT_RGBA GLUT_SINGLE 1-4

5 1.2 Initialisieren und Öffnen eines Fensters void glutinitwindowsize(int width, int height) - Initialisierung der Größe des zu öffnenden Fensters in Pixeln void glutinitwindowposition(int x, int y) - Initialisierung der Position des zu öffnenden Fensters relativ zum Display in Pixeln 1-5

6 1.2 Initialisieren und Öffnen eines Fensters int glutcreatewindow(char *name) - Öffnet das zuvor spezifizierte Fenster mit dem angegebenen Namen in der Titelleiste - Das Fenster wird erst beim Aufruf der Hauptroutine dargestellt! - Der Rückgabewert dient zur eindeutigen Identifikation des Fensters bei der Nutzung mehrerer Fenster in einer Anwendung 1-6

7 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents Callback-Funktionen - Bei der Ausführung eines OpenGL-Programms wird die Kontrolle von einer Hauptroutine der OpenGL Bibliothek übernommen. - Beim Auftreten bestimmter Events (Keyboard, Mouse, Veränderungen am Fenster) wird eine sog. Callback-Funktion von der Hauptroutine aufgerufen, sofern diese definiert ist. - In der Callback-Funktion kann der Benutzer definieren, wie auf das entsprechende Event reagiert werden soll. - Anschließend geht die Kontrolle wieder an die Hauptroutine über - Die Signatur und entsprechende Registrierungs-Methoden für die Callback-Funktionen sind durch OpenGL vorgegeben 1-7

8 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents void glutdisplayfunc (void (*func)(void)) - Spezifiziert die Callback-Funktion, die aufgerufen wird, wenn der Fensterinhalt dargestellt werden muß - Nach dem ersten Öffnen des Fensters - Nach Modifikation (Größenänderung, Öffnen nach Iconisierung) des Fensters - Wenn mittels Aufruf der Funktion glutpostredisplay() ausdrücklich ein Neuzeichnen gestartet wird. Bsp.: void display(void) { int main (int argc, char **argv) { glclear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); /* clear all pixels */... glcolor3f (1.0, 1.0, 1.0); glutdisplayfunc(display); glbegin(gl_polygon);... glvertex3f (0.25, 0.25, 0.0); } glvertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glvertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glend(); glflush (); } 1-8

9 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents void glutreshapefunc (void (*func)(int width, int height)) - Spezifiziert die Callback-Funktion, die aufgerufen wird, wenn die Fenstergeometrie verändert wird - Default: - Sollte durch Aufruf von glviewport(posx, posy, viewportwidth, viewportheight) ein Clipping des Displays an der neuen Fenstergröße bewirken - Sollte das Seitenverhältnis bei der Änderung der Projektionsmatrix berücksichtigen void reshape(int width, int height) { } glviewport (0, 0, width, height); - Anschließend wird stets die Display-Funktion aufgerufen 1-9

10 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents void glutkeyboardfunc (void (*func)(unsigned char key, int x, int y)) - Spezifiziert die Callback-Funktion, die aufgerufen wird, wenn eine Taste gedrückt wird. - Der Parameter key enthält den ASCII-Wert des gedrückten Buchstabens - Die Parameter x und y beschreiben die Mausposition in Koordinaten des Fensters (Pixeln) zu dem Zeitpunkt, an dem der Buchstabe gedrückt wurde. Anwendung: Unterschiedliche Art der Tastensteuerung in verschiedenen Bereichen eines Fensters. Beispiel: Cursortasten bewirken am Rand eines Windows ein Verschieben der Szene, bewirken aber über einem Objekt ein Verschieben des Objekts 1-10

11 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents void glutmousefunc (void (*func)(int button, int state, int x, int y)) - Spezifiziert die Callback-Funktion, die aufgerufen wird, wenn ein Mausknopf gedrückt oder losgelassen wird - Parameter: - Button: Spezifiziert den gedrückten Mausknopf: GLUT_LEFT_BUTTON GLUT_MIDDLE_BUTTON GLUT_RIGHT_BUTTON - State: Drücken oder Loslassen des Knopfes: GLUT_UP oder GLUT_DOWN - x und y geben die Position des Events in Fenster-Koordinaten an 1-11

12 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents void glutmotionfunc (void (*func)(int x, int y)) - Spezifiziert die Callback-Funktion, die aufgerufen wird, wenn die Maus bei einer gedrückten Taste bewegt wird - Wird eine Taste länger gehalten und die Maus bewegt, werden fortlaufend entsprechende Events ausgelöst und die Callback- Funktion aufgerufen - Die Mausposition wird in Fensterkoordinaten an die Callback- Funktion übergeben 1-12

13 1.3 Behandlung von Fenster- und Eingabeevents void glutpostredisplay (void) - Veranlasst explizit einen Aufruf der unter glutdisplayfunc() registrierten Callback-Funktion zur Darstellung des Fensters - Ist selbst keine Callback-Funktion - Kann z.b. bei der Reaktion auf Maus- oder Keyboard-Events nötig sein 1-13

14 1.4 Initialisierung einer Farbtabelle void glutsetcolor (GLint index, GLfloat r, GLfloat g, GLfloat b) - Neben dem RGBA-Modus kann die Farbe von Objekten auch über eine Color-Look-Up-Table festgelegt werden - Vorteil: Pro Pixel muß nur der Index in der Farbtabelle gespeichert werden, nicht der komplette RGB(A)-Wert -> Pro Pixel wird weniger Speicherplatz benötigt. - Bei Bildschirmdarstellung nicht mehr nötig. Typische Anwendung: Bildkompression - Nachteil: Nur eine begrenzte Anzahl an Farben aus der RGB(A)- Palette darstellbar (eben so viele wie Tabellen-Einträge) - glutsetcolor spezifiziert einen Tabelleneintrag - Farbwerte r, g, b sind auf [0; 1] normiert 1-14

15 1.5 Zeichnen dreidimensionaler Objekte - GLUT bietet eine Reihe vorgefertigter dreidimensionaler Modelle - Die Modelle sind jeweils in Wireframe- und in Solid-Darstellung implementiert - Die Solid-Darstellung enthält auch Oberflächennormalen zur Benutzung in Shading-Routinen - Ein Objekt, der Teapot generiert auch Texturkoordinaten 1-15

16 1.5 Zeichnen dreidimensionaler Objekte Verfügbare Modelle Kugel: void glutwiresphere(gldouble Radius, GLint Auflösung der Längengrade, GLint Auflösung der Breitengrade); void glutsolidsphere(gldouble Radius, GLint Auflösung der Längengrade, GLint Auflösung der Breitengrade); Würfel: void glutwirecube(gldouble Größe); void glutsolidcube(gldouble Größe); 1-16

17 1.5 Zeichnen dreidimensionaler Objekte Verfügbare Modelle Torus: void glutwiretorus(gldouble innerer Radius, GLdouble äußerer Radius, GLint Anzahl der Seiten pro Ring, GLint Anzahl der Ringe); void glutsolidtorus(gldouble innerer Radius, GLdouble äußerer Radius, GLint Anzahl der Seiten pro Ring, GLint Anzahl der Ringe); Tetraeder: void glutwiretetrahedron(void); void glutsolidtetrahedron(void); 1-17

18 1.5 Zeichnen dreidimensionaler Objekte Verfügbare Modelle Oktaeder: void glutwireoctahedron(void); void glutsolidoctahedron(void); Dodekaeder: void glutwiredodecahedron(gldouble Radius); void glutsoliddodecahedron(gldouble Radius); Ikosaeder: void glutwireicosahedron(void); void glutsolidicosahedron(void); 1-18

19 1.5 Zeichnen dreidimensionaler Objekte Verfügbare Modelle Kegel: void glutwirecone(gldouble Radius, GLdouble Höhe, GLint Anzahl Seitenelemente, GLint Anzahl Höhenelemente); void glutsolidcone(gldouble Radius, GLdouble Höhe, GLint Anzahl Seitenelemente, GLint Anzahl Höhenelemente); Teapot: void glutwireteapot(gldouble Größe); void glutsolidteapot(gldouble Größe); 1-19

20 1.6 Verwalten eines Hintergrundprozesses void glutidlefunc (void (*func) (void)) - Spezifiziert die Callback-Funktion, die aufgerufen wird, wenn kein anderes Event aufgetreten ist Bsp: - Ausführung von Hintergrundprozessen - Animation void display(void) { // animate something... }... int main(int argc, char **argv) {... glutdisplayfunc(display); glutidlefunc(display);... } 1-20

21 1.7 Starten der Hauptroutine void glutmainloop (void) - Startet die Hauptroutine - Wird erst bei Schließen des Fensters (Beenden des Programms) wieder verlassen - Ruft registrierte Callback-Funktionen bei den entsprechenden Events auf 1-21

22 1.8 Double Buffering und einfache Animation Grundlegende Funktionen - Display-Funktion muß regelmäßig aufgerufen werden - Framerate beachten - Schnellstmögliche Wiederholung im Single-Buffer Mode liefert sehr schlechte Resultate - Abhilfe: Double-Buffering Initialisierung des DisplayMode: glutinitdisplaymode(glut_double OTHER_FLAGS); Tauschen der Buffer nach Beendigung des Zeichenvorgangs: glutswapbuffers(); 1-22

23 1.8 Double Buffering und einfache Animation Animation der Szene - Neues Rendern eines jeden Frames in den nicht aktiven Buffer - Richtiger Buffer wird im Double-Buffer Mode automatisch gewählt - Rendering mit geänderten Parametern in der Display-Funktion - Beispiel: Rotierte Szene: Zustand setzen, um Transformationen auf das Modell wirken zu lassen: glmatrixmode(gl_modelview); Initialisierung der Transformationsmatrix glloadidentity(); Rotation um bestimmten Winkel (in Grad) um eine Achse glrotatef(glfloat Winkel, GLfloat AchseX, GLfloat AchseY, GLfloat AchseZ); 1-23

24 1.9 Übungsaufgabe Stellen Sie in einer Szene einen Torus dar, bei dem durch Eingabe der Zeichen + und - die Auflösung der einzelnen Patches modifiziert werden kann. Ergänzen Sie Ihr Programm so, daß durch Mausklick zwischen Wire-Frame und Solid-Darstellung gewechselt werden kann Ergänzen Sie Ihr Programm weiterhin so, daß durch Mausbewegung die Farbe des Torus geändert werden kann Lassen Sie die Szene um eine beliebige Achse Rotieren 1-24