Geometrische Primitive und Hidden Surface Removal

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1 C A R L V O N O S S I E T Z K Y Geometrische Primitive und Hidden Surface Removal Johannes Diemke Übung im Modul OpenGL mit Java Wintersemester 2010/2011

2 Wiederholung Geometrische Primitive in OpenGL Mit nur wenigen einfachen Bausteinen können hochkomplexe Strukturen erstellt werden Diese Bausteine werden in OpenGL Primitive genannt Es existieren genau 10 verschiedene Primitive gl.glcolor3f(0.65f, 0.85f, 0.65f); gl.glbegin(gl.gl_triangles); gl.glvertex3f(-2.0f, -1.0f, 0.0f); gl.glvertex3f( 2.0f, -1.0f, 0.0f); gl.glvertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f); gl.glend(); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

3 Darstellung von Punkten Der Parameter GL.GL_POINTS lässt OpenGL die Liste der Vertices als Punkte interpretieren Die Punktgröße kann mit der Methode glpointsize(float size) gesetzt werden Vorsicht! Nicht alle Punktgrößen werden unterstützt float range[] = new float[2]; gl.glgetfloatv(gl.gl_point_size_range, range, 0); float step[] = new float[1]; gl.glgetfloatv(gl.gl_point_size_granularity, step, 0); gl.glpointsize(range[0]); gl.glbegin(gl.gl_points); gl.glvertex3f(-2.0f, -1.0f, 0.0f); gl.glvertex3f( 2.0f, 1.0f, 0.0f); gl.glend(); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

4 Darstellung von Liniensegmenten Der Parameter GL.GL_LINES lässt OpenGL jeweils zwei Vertices der Liste als Liniensegment interpretieren Die Linienbreite kann mit der Methode gllinewidth(float width) gesetzt werden Vorsicht! Nicht alle Linienbreiten werden unterstützt float range[] = new float[2]; gl.glgetfloatv(gl.gl_line_width_range, range, 0); float step[] = new float[1]; gl.glgetfloatv(gl.gl_line_width_granularity, step, 0); gl.gllinewidth(range[1]); gl.glbegin(gl.gl_lines); gl.glvertex3f(-2.0f, -1.0f, 0.0f); gl.glvertex3f( 2.0f, 1.0f, 0.0f); gl.glend(); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

5 Darstellung von Linienzügen Der Parameter GL.GL_LINE_STRIP lässt OpenGL die Liste der Vertices als Linienzug interpretieren gl.glbegin(gl.gl_line_strip); gl.glvertex3f( 0.0f, 0.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(50.0f, 50.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(50.0f, 100.0f, 0.0f); gl.glend(); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

6 Darstellung von geschlossenen Linienzügen Der Parameter GL.GL_LINE_LOOP lässt OpenGL die Liste der Vertices als geschlossenen Linienzug interpretieren gl.glbegin(gl.gl_line_loop); gl.glvertex3f( 0.0f, 0.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(50.0f, 50.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(50.0f, 100.0f, 0.0f); gl.glend(); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

7 Darstellung von Dreiecken Der Parameter GL.GL_TRIANGLES lässt OpenGL die Liste der Vertices als Dreiecke interpretieren gl.glbegin(gl.gl_triangles); gl.glvertex3f( 0.0f, 0.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(25.0f, 25.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(50.0f, 0.0f, 0.0f); gl.glvertex3f(-50.0f, gl.glvertex3f(-75.0f, gl.glvertex3f(-25.0f, gl.glend(); 0.0f, 0.0f); 50.0f, 0.0f); 0.0f, 0.0f); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

8 Einschub: Polygon Winding Die Kombination aus Ordnung und Richtung in der die Vertices angegeben werden wird als Winding bezeichnet In der Standardeinstellung nimmt OpenGL Polygone mit einem CCW-Winding als front facing an Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

9 Darstellung von Triangle Strips Der Parameter GL.GL_TRIANGLE_STRIP lässt OpenGL die Liste der Vertices folgendermaßen als Gruppe verbundener Dreiecke interpretieren: Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

10 Darstellung von Triangle Fans Der Parameter GL.GL_TRIANGLE_FAN lässt OpenGL die Liste der Vertices folgendermaßen als Gruppe verbundener Dreiecke interpretieren: Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

11 Color Shading Model Farben werden pro Vertex festgelegt Das Shading Model bestimmt, ob ein Polygon eine feste Farbe oder einen weichen Farbverlauf zwischen den für jeden Vertex festgelegten Farben besitzt Es wird mit der Methode glshademodel(int mode) gesetzt // enable flat shading gl.glshademodel(gl.gl_flat);... // enable smooth shading gl.glshademodel(gl.gl_smooth); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

12 Hidden Surface Removal Depth Buffer In der Standardeinstellung von OpenGL erscheint das zuletzt gezeichnete Objekt über einem zuvor gezeichneten Objekt Dies gilt selbst, wenn das zuletzt gezeichnete Objekt räumlich hinter anderen liegt Dies kann mit dem Depth Testing korrigiert werden Depth Buffer // enable depth testing gl.glenable(gl.gl_depth_test);... // disable depth testing gl.gldisable(gl.gl_depth_test); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

13 Hidden Surface Removal Depth Buffer (Forts.) Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

14 Hidden Surface Removal Depth Buffer (Forts.) Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

15 Hidden Surface Removal Depth Buffer (Forts.) Der Depth Buffer muss vor jedem Rendern der Szene geleert werden public void display(glautodrawable drawable) { GL2 gl = drawable.getgl().getgl2(); } // clear the color and depth buffer gl.glclear(gl.gl_color_buffer_bit GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); gl.glloadidentity(); gl.gltranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);... Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

16 Hidden Surface Determination Back-Face Culling Das Back-face Culling vermeidet das Zeichnen der Rückseiten von Polygonen Das ist sinnvoll bei geschlossenen Körpern, die nur von außen betrachtet werden können Ein Spezialfall tritt bei transparenten Objekten ein blending // enable back-face culling gl.glenable(gl.gl_cull_face);... // disable back-face culling gl.gldisable(gl.gl_cull_face); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

17 Hidden Surface Determination Back-Face Culling (Forts.) Zum Bestimmen der Vorder- und Rückseite eines Polygons wird dessen Winding betrachtet Daher ist es wichtig das Polygon-Winding konsistent zu halten if(bcull) { // enable back-face culling gl.glenable(gl.gl_cull_face); } else { // disable back-face culling gl.gldisable(gl.gl_cull_face); } Die Festlegung der Vorder- und Rückseiten geschieht mit der Methode glfrontface(int mode) // clockwise-wound polygons are front facing gl.glfrontface(gl.gl_cw); Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

18 Polygon Modes Polygone müssen nicht grundsätzlich mit einer Farbe gefüllt sein Mit der Methode glpolygonmode(int face, int mode) lässt sich festlegen, wie Polygone dargestellt werden sollen: GL.GL_POINT GL.GL_LINE GL.GL_FILL if(boutline) { // draw polygons as outlines gl.glpolygonmode(gl.gl_back, GL_LINE) } else { // draw polygons solid gl.glpolygonmode(gl.gl_back, GL_FILL) } Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

19 Konstruktionsregeln für Polygone Alle Polygone müssen planar sein Die Vertices eines Polygons müssen immer in genau einer Ebene liegen Bei Dreiecken ist das überhaupt kein Problem Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

20 Konstruktionsregeln für Polygone (Forts.) Es darf keine Schnittpunkte zwischen den Kanten eines Polygons geben Polygone müssen konvex sein: Jede Strecke zweier Punkte des Polygons liegt vollständig in ihm Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

21 Grafikprogrammierung Ein etwas anderes Beispiel... Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

22 Literatur und Links Mason Woo, Jackie Neider, Tom Davis und Dave Shreiner OpenGL Programming Guide book/ Randi J. Rost OpenGL Shading Language Richard S. Wright und Michael Sweet OpenGL SuperBibel Tomas Möller und Eric Haines Real-Time Rendering Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

23 Literatur und Links Fletcher Dunn und Ian Parberry 3D Math Primer For Graphics and Game Development Khronos Group OpenGL Homepage Game Technology Group at Sun Microsystems JOGL API Project Fairlight und The Black Lotus Only one wish Johannes Diemke OpenGL mit Java WiSe 2010 / /23

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