Для прорисовки изображения у приложения есть

4 возможности:

1) GDI

2) Direct Draw

3) Direct 3D

4) Open GL

OpenGL:

8. Основные возможности. Дополнительные библиотеки.

Описывать возможности OpenGL мы будем через функции его библиотеки. Все функции можно разделить на пять категорий:

Функции описания примитивов определяют объекты нижнего уровня иерархии (примитивы), которые способна отображать графическая подсистема. В OpenGL в качестве примитивов выступают точки, линии, многоугольники и т.д.

Функции описания источников света служат для описания положения и параметров источников света, расположенных в трехмерной сцене.

Функции задания атрибутов. С помощью задания атрибутов программист определяет, как будут выглядеть на экране отображаемые объекты. Другими словами, если с помощью примитивов определяется, что появится на экране, то атрибуты определяют способ вывода на экран. В качестве атрибутов OpenGL позволяет задавать цвет, характеристики материала, текстуры, параметры освещения.

Функции визуализации позволяет задать положение наблюдателя в виртуальном пространстве, параметры объектива камеры. Зная эти параметры, система сможет не только правильно построить изображение, но и отсечь объекты, оказавшиеся вне поля зрения.

Набор функций геометрических преобразований позволяют программисту выполнять различные преобразования объектов – поворот, перенос, масштабирование.

При этом OpenGL может выполнять дополнительные операции, такие как использование сплайнов для построения линий и поверхностей, удаление невидимых фрагментов изображений, работа с изображениями на уровне пикселей и т.д.

Дополнительные библиотеки

OpenGL состоит из набора библиотек. Все базовые функции хранятся в основной библиотеке, для обозначения которой в дальнейшем мы будем использовать аббревиатуру GL. Помимо основной, OpenGL включает в себя несколько дополнительных библиотек.

Первая из них – библиотека утилит GL(GLU – GL Utility). Все функции этой библиотеки определены через базовые функции GL. В состав GLU вошла реализация более сложных функций, таких как набор популярных геометрических примитивов (куб, шар, цилиндр, диск), функции построения сплайнов, реализация дополнительных операций над матрицами и т.п.

OpenGL не включает в себя никаких специальных команд для работы с окнами или ввода информации от пользователя. Поэтому были созданы специальные переносимые библиотеки для обеспечения часто используемых функций взаимодействия с пользователем и для отображения информации с помощью оконной подсистемы. Наиболее популярной является библиотека GLUT (GL Utility Toolkit). Формально GLUT не входит в OpenGL, но de facto включается почти во все его дистрибутивы и имеет реализации для различных платформ. GLUT предоставляет только минимально необходимый набор функций для создания OpenGL-приложения. Функционально аналогичная библиотека GLX менее популярна.

9.OpenGL в Windows. Контексты и их связь. Формат пикселя.

Поток команд OpenGL –> контекст воспроизведения –> контекст устройства Windows -> рисование в окне.

Контекст устройства — это внутренняя структура, для управления информацией о выходном устройстве. Она содержит информацию о параметрах и атрибутах вывода графики на устройство (например, дисплей или принтер). Вместо направления вывода непосредственно на аппаратное устройство, приложение направляет его в контекст устройства, а затем Windows пересылает вывод в аппаратное устройство.

С контекстом воспроизведения тоже что и с контекстом устройства, только в пределах OpenGL, а не Windows.

Прежде чем получить контекст воспроизведения, сервер OpenGL должен получить детальные характеристики используемого оборудования. Эти характеристики хранятся в специальной структуре, тип которой - TPixelFormatDescriptor (описание формата пикселя). Формат пикселя определяет конфигурацию буфера цвета и вспомогательных буферов. Полям структуры присваиваются желаемые значения, затем вызовом функции ChoosePixelFormat осуществляется запрос системе, поддерживается ли на данном рабочем месте выбранный формат пиксела, и, наконец, вызовом функции SetPixelFormat устанавливается формат пиксела в контексте устройства.

10.Архитектура и синтаксис команд.

Функции OpenGL реализованы в модели клиент-сервер. Приложение выступает в роли клиента – оно вырабатывает команды, а сервер OpenGL интерпретирует и выполняет их. Сам сервер может находиться как на том же компьютере, на котором находится клиент (например, в виде динамически загружаемой библиотеки – DLL), так и на другом (при этом может быть использован специальный протокол передачи данных между машинами).С точки зрения архитектуры графическая система OpenGL является конвейером, состоящим из нескольких последовательных этапов обработки графических данных.

Рис. 2. Функционирование конвейера OpenGL

OpenGL является прослойкой между аппаратурой и пользовательским уровнем, что позволяет предоставлять единый интерфейс на разных платформах, используя возможности аппаратной поддержки. Кроме того, OpenGL можно рассматривать как конечный автомат, состояние которого определяется множеством значений специальных переменных и значениями текущей нормали, цвета, координат текстуры и других атрибутов и признаков. Вся эта информация будет использована при поступлении в графическую систему координат вершины для построения фигуры, в которую она входит. Смена состояний происходит с помощью команд, которые оформляются как вызовы функций.

Синтаксис команд

Все команды (процедуры и функции) библиотеки GL начинаются с префикса gl, все константы – с префикса GL_. Соответствующие команды и константы библиотек GLU и GLUT аналогично имеют префиксы glu (GLU_) и glut (GLUT_). Кроме того, в имена команд входят суффиксы, несущие информацию о числе и типе передаваемых параметров. В OpenGL полное имя команды имеет вид:

type glCommand_name[1 2 3 4][b s i f d ub us ui][v](type1 arg1,…,typeN argN)

gl - имя библиотеки, в которой описана эта функция: для базовых функций OpenGL, функций из библиотек GLU, GLUT, GLAUX это gl, glu, glut, glaux соответственно. command_name - имя команды. [1 2 3 4] - число аргументов команды.

[b s i f d ub us ui] - тип аргумента. [v] - наличие этого символа показывает, что в качестве параметров функции используется указатель на массив значений.

11.Рисование в OpenGL. Буфер. Обновление изображения.

OpenGL поддерживает работу со следующими буферами:

1.Color – буфер цвета. Хранит цвет в RGBA.

2.Depth – буфер глубины. Хранит информацию для удаленных невидимых линий.

3.Stencil – буфер маски.

4.Accumulation – буфер накопления. Накапливает информацию от предыдущих кадров(эффект размытия).

5.Расширенный буфер цвета – буфер кадра. Поддерживает множественную буферизацию.

Обновление изображения.

При обновлении, изображении должно полностью перерисовываться.

Функция обновления изображения:

1.Очистка буферов OpenGL. Если этого не делать, то старое изображение будет накладываться на новое. Очистка производится с помощью функции void glClear,

void glClearColor

Команда glClearColor устанавливает цвет, которым будет заполнен буфер кадра. Команда glClear очищает комбинацию буферов.

2.Перерисовка сцены. Установка положения наблюдателя.

3.Переключение между передним и задним буфером кадра(при анимации).

Переключении осуществляется функцией SwapBuffers(HDC). Эта команда не OpenGL, а Windows.

12. Вершины, примитивы, и их атрибуты.

Вершина является атомарным графическим примитивом OpenGL и определяет точку, конец отрезка, угол многоугольника и т.д. Все остальные примитивы формируются с помощью задания вершин, входящих в данный примитив. Например, отрезок определяется двумя вершинами, являющимися концами отрезка. С каждой вершиной ассоциируются ее атрибуты. В число основных атрибутов входят положение вершины в пространстве, цвет вершины и вектор нормали.