7.1 Polygon Offset. Anwendung - Darstellung von Polygonen als Teil von Oberflächen - Beispiel: Gradlinien auf der Erde - Schwierigkeit:

Transkript

1 7.1 Polygon Offset Anwendung - Darstellung von Polygonen als Teil von Oberflächen - Beispiel: Gradlinien auf der Erde - Schwierigkeit: - Polygone sollen einmal als Fläche und einmal in Wireframe-Darstellung gerendert werden - Position der Polygone ist gleich - Würden sie gleich gerendert, wäre die Wireframe-Darstellung nicht zu sehen - Abhilfe: Zeichnen eines der Polygone mit einem kleinen Offset, der eine Unterscheidung der beiden Polygone trotz gleicher Position sicherstellt 7-1

2 7.1 Polygon Offset Berechnung eines Offsets - Der Offset wird in Sichtrichtung berechnet - Positiver Offset: Vom Auge weg - Negativer Offset: Zum Auge hin - Verwendung der Tiefen-Ausdehnung m des Polygons - Eingabe: factor, units m>0 m=0 - Formel: o=m*factor+r*units - r: Implementierungsspezifische Konstante, der kleinste Wert, der eine Unterscheidung des Tiefenwertes in Window-Koordinaten erlaubt 7-2

3 7.1 Polygon Offset Vorgehen - Polygon Offsets können für alle Darstellungs-Modi von Polygonen angewandt werden: GL_FILL, GL_LINE und GL_POINT - Einschalten des Offsets: glenable(gl_polygon_offset_fill), bzw. glenable(gl_polygon_offset_line) oder glenable(gl_polygon_offset_point) - Der entsprechende Darstellungs-Modus der Polygone muss auch gesetzt werden: glpolygonmode(gl_fill), glpolygonmode(gl_line) oder glpolygonmode(gl_point) 7-3

4 7.1 Polygon Offset Definition des Offset-Wertes void glpolygonoffset(glfloat factor, GLfloat units); - Bestimmung der Eingabewerte zur Berechnung des Offsets - Der Offset wird zum Tiefenwert jedes Fragments addiert - Die Addition erfolgt vor dem Tiefen-Test und bevor der Tiefenwert in den Z-Buffer geschrieben wird - Typische Werte: - Wird nur ein kleiner konstanter Offset benötigt, ist ein Wert von factor = 0.0 und units = 1.0 sinnvoll - Enthält die Szene viele Polygone, die nicht senkrecht zur Sichtrichtung stehen, ist eine Kombination von factor = 0.75 bis factor = 1.0 und units = 1.0 sinnvoll 7-4

5 7.1 Polygon Offset Hidden Line Removal mittels Polygon Offsets - Doppeltes Zeichnen des Polygons - Zuerst wird das Objekt im Wireframe-Modus gezeichnet - Anschließend wird das Objekt mit einem positiven Offset in der Hintergrundfarbe als ausgefülltes Polygon gezeichnet 7-5

6 Definition - Quadriken sind implizit definierte Flächen, welche die Gleichung a 1 x 2 +a 2 y 2 +a 3 z 2 +a 4 xy+a 5 yz+a 6 xz+a 7 x+a 8 y+a 9 z+a 10 =0 erfüllen - Die GLU-Bibliothek bietet die Möglichkeit, einige Quadriken auf verschiedene Arten angenähert durch Polygone darzustellen: - Kugeln - Zylindermäntel - Scheiben - Scheibenteile 7-6

7 Vorgehen beim Zeichnen von Quadriken - Erstellung eines Quadrik-Objekts - Festlegung der Rendering-Attribute - Definition des Zeichenmodus (Punkte, Linien oder gefüllte Polygone) - Orientierung / Richtung der Normalen (Unterscheidung der Innen- und Außenseite) - Definition des Modus der Normalen-Berechnung (keine Normalen Default, Berechnung der Normalen pro Polygon oder pro Ecke) - Festlegung, ob Textur-Koordinaten erstellt werden sollen (Default: keine Generierung von Textur-Koordinaten) - Registrierung einer Fehlerbehandlungs-Routine (Callback) - Zeichnen der Quadrik - Löschen des Quadrik-Objekts nach Beendigung der Zeichnung 7-7

8 Verwaltung von Quadrik-Objekten - Ein Quadrik-Objekt kann zum Zeichnen aller Quadrik-Flächen verwendet werden - Das Objekt verwaltet die genannten Eigenschaften der Quadrik und die jeweiligen Zeichenmodi - Erstellung eines Quadrik-Objekts: GLUquadricObj* glunewquadric(void); gibt einen Zeiger auf das neu erstellte Objekt bzw. einen Nullpointer im Fehlerfall zurück - Löschen eines Quadrik-Objekts: void gludeletequadric(gluquadricobj* qobj); löscht das Quadrik-Objekt und gibt den genutzten Speicherbereich frei 7-8

9 Definition einer Callback-Funktion für den Fehlerfall void gluquadriccallback(gluquadricobj* qobj, GLenum error, void (*fn)(void)); - Definiert eine existierende Funktion mit der genannten Signatur als Fehlerbehandlungs-Funktion -GLU_ERROR ist der einzig erlaubte Wert für error - Wird als Funktionszeiger ein Nullpointer übergeben, wird der Callback gelöscht 7-9

10 Festlegung der Zeichen-Methode für Quadriken void gluquadricdrawstyle(gluquadricobj* qobj, GLenum drawstyle); - Mögliche Zeichen-Methoden: - GLU_POINT: Jede Ecke der Quadrik wird gezeichnet - GLU_LINE: Die Fläche wird in Wireframe-Darstellung gezeichnet - GLU_SILHOUETTE: Wireframe-Darstellung, wobei Kanten, die Flächen trennen, die in der gleichen Ebene liegen, nicht gezeichnet werden - GLU_FILL: Darstellung als ausgefüllte Polygone, Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn in Bezug auf die Normalen 7-10

11 Festlegung der Normalen-Orientierung void gluquadricorientation(gluquadricobj* qobj, GLenum orientation); - Definiert die Richtung, in welche die Normalen zeigen - Mögliche Werte für orientation: - GLU_OUTSIDE (Default): Normalen zeigen nach außen - GLU_INSIDE: Normalen zeigen nach innen - Bei einer (Teil-) Scheibe ist die Außenseite als die Seite der positiven Z-Achse definiert 7-11

12 Festlegung der Normalen-Erzeugung void gluquadricnormals(gluquadricobj* qobj, GLenum normals); - Definiert, an welcher Stelle Normalen erzeugt werden - Mögliche Werte für normals: - GLU_NONE (Default): Nur sinnvoll, wenn keine Beleuchtung verwendet wird - GLU_FLAT: Erzeugt eine Normale pro Fläche (sinnvoll bei flat shading) - GLU_SMOOTH: Erzeugt eine Normale pro Ecke (sinnvoll bei smooth shading) 7-12

13 Festlegung der Texturkoordinaten-Erzeugung void gluquadrictexture(gluquadricobj* qobj, GLboolean texcoords); - Legt fest, ob Textur-Koordinaten erzeugt werden sollen - Mögliche Werte für texcoords: - GL_FALSE (Default) - GL_TRUE Die Methode zur Erzeugung der Textur-Koordinaten hängt von dem darzustellenden Objekt ab 7-13

14 Zeichnen einer Kugel als Quadrik void glusphere(gluquadricobj* qobj, GLdouble radius, GLint slices, GLint stacks); - Zeichnet eine Kugel mit gegebenem Radius um den Ursprung mit der angegebenen Anzahl an Längen (slices) und Breitengraden (stacks) - Generierte Texturkoordinaten: t-koordinate: Von 0.0 bei z = -radius bis 1.0 bei z = radius, linear entlang der Längengrade s-koordinate: Linear entlang des Umfangs mit s = 0.0 bei der positiven y-achse, s = 0.25 bei der positiven x-achse, s = 0.5 bei der negativen y-achse, s = 0.75 bei der negativen x-achse und s = 1.0 bei der positiven y-achse. 7-14

15 Zeichnen eines Zylindermantels als Quadrik void glucylinder(gluquadricobj* qobj, GLdouble baseradius, GLdouble topradius, GLdouble height, GLint slices, GLint stacks); - Zeichnet einen Zylinder entlang der z-achse mit der Basis bei z = 0 und dem oberen Ende bei z = height - Ist der topradius = 0, so wird ein Kegel gezeichnet - Generierte Texturkoordinaten: t-koordinate: Von 0.0 bei z = 0.0 bis 1.0 bei z = height, linear entlang der Längsachse s-koordinate: Linear entlang des Umfangs mit s = 0.0 bei der positiven y-achse, s = 0.25 bei der positiven x-achse, s = 0.5 bei der negativen y-achse, s = 0.75 bei der negativen x-achse und s = 1.0 bei der positiven y-achse. 7-15

16 Zeichnen einer Scheibe als Quadrik void gludisk(gluquadricobj* qobj, GLdouble innerradius, GLdouble outerradius, GLint slices, GLint rings); - Zeichnet eine Scheibe in der Ebene z = 0 mit den gegebenen inneren und äußeren Radien - Die Scheibe ist in Stücke (wie bei einem Kuchen) und konzentrische Ringe, jeweils um die z-achse, auftegeilt - Die Seite der positiven z-achse wird als Außenseite angesehen - Generierte Texturkoordinaten: t-koordinate: Von 0.0 bei y = -R bis 1.0 bei y = R, linear entlang der y-achse s-koordinate: Analog entlang der x-achse. 7-16

17 Zeichnen eines Scheibenteils als Quadrik void glupartialdisk(gluquadricobj* qobj, GLdouble innerradius, GLdouble outerradius, GLint slices, GLint rings, GLdouble startangle, GLdouble sweepangle); - Zeichnet analog zu einer Scheibe das Teilstück, das bei startangle beginnt und bei startangle+sweepangle endet - Winkel werden in Grad in Bezug zur y-achse bei Drehung um die positive z-achse gemessen, d.h. die positive y-achse entspricht 0, die positive x-achse 90 etc. - Orientierung und Texturkoordinaten entsprechend der Scheibe 7-17

18 Beispielprogramm - quadric.cpp (Siehe Website) 7-18

19 Beispielprogramm - planet_quadric.cpp (Siehe Website) 7-19