Das OpenGL Utility Toolkit GLUT. Verwendung von GLUT

Transkript

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

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 2

3 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 3

4 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 4

5 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 5

6 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 6

7 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 7

8 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.: int main (int argc, char **argv) { void display(void) {... } glclear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); /* clear all pixels */ glcolor3f (1.0, 1.0, 1.0);... glbegin(gl_polygon); } glutdisplayfunc(display); glvertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glvertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glvertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glend(); glflush (); 8

9 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 9

10 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 10

11 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 11

12 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 12

13 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 13

14 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 14

15 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 15

16 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); 16

17 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); 17

18 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); 18

19 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); 19

20 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);... } 20

21 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 21

22 Menüs Funktionsweise - Menüs rufen ebenfalls Callback-Funktionen auf Definition einer Callback-Funktion für jedes Menü / Untermenü Signatur: void callbackfunction(int) - Menüs werden als Popup-Menüs an Mouse-Buttons gebunden Erstellung eines Menü-Objekts Hinzufügen eines Menü-Eintrags zu einem Menü-Objekt Evtl. Hinzufügen eines Menü-Objekts als Untermenü zu einem anderen Menü-objekt Binden eines Menü-Objekts an einen Mouse-Button 22

23 Menüs int glutcreatemenu (void (*func)(int selectedmenuitem)) - Erzeugt ein Menü-Objekt - Bindet die durch den Pointer gegebene Funktion als Callback- Funktion an das Menü - Über den Parameter wird das gewählte MenuItem übergeben Bsp: void myselectionmgr(int selection) { int main(int argc, char **av) { switch (selection) { int mymenu; case 1:...; break;... default:...; break; mymenu = } glutcreatemenu(myselectionmgr); }... } 23

24 Menüs void glutaddmenuentry(char* name, int selectionvalue); - Erzeugt einen Menü-Eintrag Mit dem übergebenen Namen Mit dem definierten Auswahl-Wert, der bei Anwahl des MenuItems an die Callback-Funktion übergeben wird void glutaddsubmenu(char* name, int asubmenu); - Erzeugt einen Menü-Eintrag Mit dem übergebenen Namen Bindet an dieser Stelle ein Untermenü ein, das vorher mittels glutcreatemenu erzeugt werden musste 24

25 Menüs void glutchangetomenuentry(int entry, char *name, int value); - Ändert den durch seine Nummer gegebenen Menü-Eintrag (Der oberste Menü-Eintrag hat die Nummer 1 Mit dem übergebenen Namen Mit dem definierten Auswahl-Wert, der bei Anwahl des MenuItems an die Callback-Funktion übergeben wird void glutchangetosubmenu(int entry, char *name, int menu); - Ändert den durch seine Nummer gegebenen Menü-Eintrag Mit dem übergebenen Namen Bindet an dieser Stelle ein Untermenü ein, das vorher mittels glutcreatemenu erzeugt werden musste 25

26 Menüs void glutremovemenuitem(int entry); - Entfernt den durch seine Nummer angegebenen Eintrag aus dem Menü (Nummerierung der Einträge beginnt bei 1) - Die Anzahl der Menü-Einträge kann mit glutget(glut_menu_num_items) bestimmt werden - Menü-Einträge unterhalb des entfernten Items werden neu nummeriert void glutdestroymenu(int menu); - Löscht das angegebene Menü - Das Menü wird über den von glutcreatemenu bei der Erzeugung zurückgegebenen Wert identifiziert 26

27 Menüs void glutattachmenu(int button); - Hängt das aktuelle Menü an den angegebenen Mouse-Button GLUT_LEFT_BUTTON, GLUT_MIDDLE_BUTTON, GLUT_RIGHT_BUTTON void glutdetachmenu(int button); - Löst ein an einen Mouse-Button angehängtes Menü void glutsetmenu(int menu); - Macht das angegebene Menü zum aktuellen Menü - Das Menü muss natürlich vorher mittels glutcreatemenu erzeugt worden sein int glutgetmenu(void); - Liefert das aktuelle Menü zurück 27

28 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(); 28

29 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); 29