Wer bin ich. 1. Übung zu Computergraphik 2. Allgemeines zur Übung. OpenGL allgemeines. Aufbau OpenGL Programm. Hauptprogramm

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1 Wer bin ich. Übung u Computergraphik 2 Prof. Dr. Stefan Müller Thorsten Grosch Thorsten Grosch, AG Computergraphik Seit an der Uni Koblen Raum MB 9 Fragen ur Übung: Forum auf der Übungsseite Oder Mail an mich: grosch@uni-koblen.de S. Müller Allgemeines ur Übung OpenGL allgemeines + Vorlesung, Übung ca. alle 2 Wochen Übung ist freiwillig, keine Abgabe / Korrektur Viele neue/aktuelle Themen, noch keine Tutoren Aufgabenblatt spätestens Woche vor Übung Lösung nach der Übung im Net. Übung für OpenGL Einsteiger Librar für D (und 2D) Graphik Polgone eichnen, Beleuchtung, Materialien, Kamera Plattformunabhängig: Win, Linux, Mac Wird meist mit C/C++ verwendet, OpenGL gibt s aber auch für andere Programmiersprachen GLUT: Fenster aufmachen, Maus/Tastatureingabe Was geht nicht mit OpenGL:.B. Schatten, indirektes Licht, Spiegelungen S. Müller - - S. Müller Aufbau OpenGL Programm #include <GL/glut.h> // gl.h und glu.h werden in glut.h eingebunden void displa(void) // hier wird geeichnet void init() // alles was nur ein Mal gemacht werden muss int main(int argc, char **argv) // Fenster aufmachen S. Müller Hauptprogramm int main(int argc, char **argv) glutinit(&argc, argv); // muß als erstes kommen glutinitdisplamode(glut_rgb); // Farbe glutinitwindowsie(width, height); // Größe des Fensters angeben glutcreatewindow("mein erstes OpenGL Programm"); // Fenster ereugen glutdisplafunc(displa); init(); glutmainloop(); return 0; Erst ab hier sind OpenGL Befehle wirksam! // eigene displa Funktion anmelden // alles was nur ein Mal gemacht werden muß // jett geht s erst los, Hauptprg. bleibt stehen Hier bleibt das Hauptprogramm stehen! S. Müller - 6 -

2 Tpische Displa Funktion void displa(void) glclear( ); // Hintergrund löschen Blaues Polgon eichnen glcolorf(0.0f, 0.0f,.0f); // ab jett alles in Blau eichnen glloadidentit(); // Modelview Matrix urückseten glbegin(gl_quads); // oder GL_POLYGON glulookat( ); // Kamera seten // Objekte transformieren (glrotate, gltranslate, ) // Objekte eichnen glflush(); // eichnen erwingen S. Müller glvertexf(0.0f, 0.0f, 0.0f); // Eckpunkte gegen Uhreigersinn angeben glvertexf(0.0f, 0.0f,.0f); glvertexf(.0f, 0.0f,.0f); glvertexf(.0f, 0.0f, 0.0f); 0 glend(); // Polgon fertig Zeichnen funktioniert nur in displa() Funktion! 2 x S. Müller Kamera seten 0.5 A = 2 Wo steht die Kamera glulookat(0.5,.0, 2.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0,.0, 0.0); // erstes Kommando nach glloadidentit() up Seitenansicht A 0.5 C = Wo sehe ich hin 0 up = 0 2 Wo ist oben C S. Müller Zentralprojektion Perspektivische Projektion: gluperspective(theta, aspect, near, far) theta: Voller (vertikaler) Öffnungswinkel in Grad aspect = Fensterbreite / Fensterhöhe near, far : Clipping Planes near A 2 θ C far Geometrie sollte wischen near und far liegen. Sonst wird weggeclippt! near > 0 far > near In unserer Sene,.B. near = 0. far = 00 S. Müller Projektion Projektionsparameter bleiben gleich, also in Initialisierungsfunktion void init() glmatrixmode(gl_projection); glloadidentit(); // eigene Matrix für Projektion gluperspective(45.0f,(glfloat)width/(glfloat)height,0.f,00.0f); glmatrixmode(gl_modelview); glloadidentit(); Alle Transformationsbefehle auf MODELVIEW Matrix anwenden Parallelprojektion Orthographische Projektion: glortho(left, right, bottom, top, near, far) left, right, bottom, top : Ausdehnung des Quaders in Kamerakoordinaten near, far : Clipping Planes c c A bottom near top far C S. Müller - - S. Müller - 2 -

3 Unterschied Projektionen Eckpunktfarben Zeichnen mit Eckpunktfarben, dawischen wird automatisch interpoliert glbegin(gl_quads); // oder GL_POLYGON Pixelebene Pixelebene glcolorf(.0f, 0.0f, 0.0f); glvertexf(0.0f, 0.0f, 0.0f); glcolorf(0.0f, 0.0f,.0f); glvertexf(0.0f, 0.0f,.0f); glcolorf(.0f,.0f,.0f); glvertexf(.0f, 0.0f,.0f); glcolorf(0.0f,.0f, 0.0f); glvertexf(.0f, 0.0f, 0.0f); glend(); // Polgon fertig // für jeden Eckpunkt eigene Farbe seten S. Müller - - S. Müller Beleuchtung Materialien Farben können mit glcolorf( ) angegeben werden oder durch Beleuchtung berechnet werden Beleuchtung aktivieren glenable(gl_lighting); Lichtquellen eineln anschalten Werden beide benötigt! glenable(gl_light0); // bis GL_LIGHT7 Die Lichtfarbe wird mit der Materialfarbe verrechnet, glcolorf( ) ist dann wirkungslos Emission Eigenleuchten (ohne Lichtquelle) Ambient Ähnlich Emission, wird aber mit Ambient von Lichtquelle multipliiert Diffuse Diffuse Materialfarbe Specular Glänende Materialfarbe Shininess Je größer, desto kleiner das Glanlicht S. Müller S. Müller Materialdefinition Lichtquellen GLfloat groundemission[] = 0.0f, 0.0f, 0.0f,.0f; GLfloat groundambient[] = 0.2f, 0.2f, 0.2f,.0f; GLfloat grounddiffuse[] = 0.0f, 0.5f, 0.0f,.0f; GLfloat groundspecular[] = 0.f, 0.f, 0.f,.0f; GLfloat groundshininess = 0.0f; glmaterialfv(gl_front_and_back, GL_EMISSION, groundemission); glmaterialfv(gl_front_and_back, GL_AMBIENT, groundambient); glmaterialfv(gl_front_and_back, GL_DIFFUSE, grounddiffuse); glmaterialfv(gl_front_and_back, GL_SPECULAR, groundspecular); glmaterialf(gl_front_and_back, GL_SHININESS, groundshininess); Ambient Umgebungslicht Diffuse Diffuse Lichtfarbe Specular Glänende Lichtfarbe Rechnen mit Licht: Komponentenweise Multiplikation von Ambient, Diffuse, Specular Bsp. Diffuse Farbe L D = M D = 0.5 L D M D = 0.5 = S. Müller S. Müller - 8 -

4 Lichtquellen Diffuses Licht Gewichtung mit cosϕ Betrachterunabhängig, senkrechtes Licht wird heller Spekulares Licht n Gewichtung mit cos ψ ϕ ψ Licht Parameter GLfloat lightambient[] = 0.2f, 0.2f, 0.2f,.0f; GLfloat lightdiffuse[] =.0f,.0f,.0f,.0f; GLfloat lightspecular[] =.0f,.0f,.0f,.0f gllightfv(gl_light0, GL_AMBIENT, lightambient); gllightfv(gl_light0, GL_DIFFUSE, lightdiffuse); gllightfv(gl_light0, GL_SPECULAR, lightspecular); Diffuse Reflexion Spekulare Reflexion S. Müller S. Müller Licht Position GLfloat lightposition[] =.0f,.0f,.0f,.0f; // 4. Komponente == : Position gllightfv(gl_light0, GL_POSITION, lightposition); Wo befindet sich die Lichtquelle? Vorstellung: glulookat( ) ist Transformation Wie.B. gltranslate Normalen OpenGL berechnet keine Normalenvektoren! glnormalf(0.0f,.0f, 0.0f); // diese Normale gilt ab jett glbegin(gl_quads); glulookat( ); gllightfv( ); // draw geometr gllightfv( ); glulookat( ); // draw geometr glvertexf(0.0f, 0.0f, 0.0f); // die Normale wird für jeden Eckpunkt gesett glvertexf(0.0f, 0.0f,.0f); glvertexf(.0f, 0.0f,.0f); glvertexf(.0f, 0.0f, 0.0f); Gleiche Transformation für Licht und Geometrie: Licht bleibt an Objekt Licht wird nicht transformiert: Licht bleibt an Kamera S. Müller glend(); // Polgon fertig 0 2 x S. Müller Teapot eichnen Depth Buffer gltranslatef(0.5, 0.5, 0.5); // Teapot verschieben glutsolidteapot(0.2); // Teapot um Ursprung eichnen Pro Pixel wird die Tiefe gespeichert Ein neues Pixel wird nur geeichnet wenn es einen kleineren Tiefenwert hat als der im Depth Buffer eingetragene Wert x Welche Reihenfolge ist richtig? drawground(); gltranslatef(0.5, 0.5, 0.5); gltranslatef(0.5, 0.5, 0.5); glutsolidteapot(0.2); glutsolidteapot(0.2); drawground(); void displa() glclear(gl_color_buffer_bit GL_DEPTH_BUFFER_BIT); void init() glenable(gl_depth_test); void main(int argc, char **argv) glutinitdisplamode(glut_rgb GLUT_DEPTH); Nicht vergessen, sonst wird evtl. nichts geeichnet S. Müller S. Müller

5 Pfeiltasten abfragen Special Funktion wird bei Tastendruck aufgerufen, in x steht Mausposition float teapotx = 0.5f; float teapotz = 0.5f; gltranslatef(teapotx, 0.5, teapotz); glutsolidteapot(0.2); void special(int ke, int x, int ) switch (ke) case GLUT_KEY_RIGHT : teapotx += 0.05f; break; case GLUT_KEY_LEFT : teapotx -= 0.05f; break; case GLUT_KEY_UP : teapotz -= 0.05f; break; case GLUT_KEY_DOWN : teapotz += 0.05f; break; glutpostredispla(); // nach Tastendruck neu eichnen Bewegung ohne Flackern Double Buffering: Geometrie wird im Hintergrund geeichnet Fertiges Bild wird in den Vordergrund gesett glutinitdisplamode(glut_rgb GLUT_DEPTH GLUT_DOUBLE); void displa(void) // draw something glutswapbuffers(); // statt glflush() glutspecialfunc(special); // anmelden nicht vergessen S. Müller S. Müller Maussteuerung GLUT Mausfunktionen Mausbewegung in Rotation umseten Schnelle Bewegung -> schnelle Rotation Idee: Differen u letter Position bilden Änderung der Position in Änderung der Drehwinkel umrechnen,.b. k=0.2 (Empfindlichkeit) α = k x α = α + α β = k β = β + β neue Position x alte Position float xold, Old; void mousemotion(int x, int ) float deltax = x - xold; float deltay = - Old; beta += 0.2 * deltay; alpha += 0.2 * deltax; xold = x; Old = ; glutpostredispla(); void mouse(int button, int state, int x, int ) xold = x; Old = ; Wird aufgerufen, wenn Maus mit gedrückter Maustaste bewegt wird Wird aufgerufen, wenn Maustaste gedrückt oder losgelassen wird S. Müller S. Müller Teapot drehen // Rotation um beide Achsen Rotation um beliebigen Punkt glrotatef(beta,.0f, 0.0f, 0.0f); glrotatef(alpha, 0.0f,.0f, 0.0f); x. Verschiebe Drehpunkt in Ursprung 2. Rotation um Ursprung. Verschieben an alten Drehpunkt // Teapot und Boden eichnen // Im Hauptprogramm glutmousefunc(mouse); glutmotionfunc(mousemotion); x 2 x x S. Müller S. Müller - 0 -

6 Rotation um beliebigen Punkt mit OpenGL gltranslatef(0.5f, 0.0f, 0.5f); glrotatef(beta,.0f, 0.0f, 0.0f); 2 glrotatef(alpha, 0.0f,.0f, 0.0f); gltranslatef(-0.5f, 0.0f, -0.5f); Transformationen von unten nach oben lesen! S. Müller - -