OpenGL Computação Gráfica

O que é OpenGL? Uma linguagem de programação gráfica de baixo nível Projetada para gráfico interativo 2D e 3D Uma interface para o hardware gráfico Descendente do GL Céticos dizem que é GL com variáveis de nomes mais longos e sem gerenciamento de janela

•Implementações Mesa: implementação para Sun Sparcs e Linux PCs (disponível livremente) SGIs tem implementações SGI’s ~ 1500% mais rápidas (acesso direto ao hardware). Não passa pelo SO

Como funciona o Open GL? Um conjunto de variáveis de estado cor, parâmetros de visualização corrente (matrizes de transformações), largura de linha, final de linha, propriedades de objetos etc... Altere o valor das variáveis Aplica-se a todo comando de desenho seguinte. Algumas variáveis possuem valores default no início (ex: Shading = FLAT).

Máquina de estados Habilitar ou desabilitar um estado ou predicado glEnable() or glDisable(). Saber o estado corrente de uma variável: glGetBooleanv(), glGetDoublev(), glGetFloatv(), glGetIntegerv(), glGetPointerv(), ou glIsEnabled() Mais específicas (parâmetros de iluminação) glGetLight*()

O que OpenGL cobre? Primitivas OpenGL são pontos, linhas e polígonos Não faz “windowing” (gerenciamento de janelas e menus). Use Xforms, Python, FLTK, TCL-TK, QT4 ou... Use a biblioteca Glut que formalmente não faz parte do OpenGL, mas vem com o pacote; ela pode ser usada para gerenciamento de janelas, menus, sliders, controle de mouse, teclado, etc.

Pipeline de renderização

Pipeline Dados geométricos (vertices, lines, e polygons) seguem o caminho que inclui evaluators e per-vertex Dados raster (pixels, images, e bitmaps) são tratados de forma diferente. Ambos tipos seguem os mesmos passos finais (rasterization e per-fragment operations) antes que os dados raster finais sejam escritos no frame-buffer.

Display Lists Todos os dados (descrição de geometria ou de pixels) podem ser salvos numa display list para ser usada instantaneamente ou futuramente. Facilita cálculos (aplicação de transformações, textura, etc). Quando pronto para renderizar, envia tudo de uma vez.

Evaluators Provêem uma maneitra de derivar vértices usados para representar superfícies a partir de pontos de controle (Splines). Mapeamento polinomial que produz normal à superfície, coordenadas de textura, cores e coordenadas espaciais a partir de valores em pontos pré-definidos.

Per Vertex Operation Converte Vértices em Primitivas (pontos, linhas, polígonos) Multiplicação por matrizes para gerar projeção Textura Iluminação (lighting)

Primitive Assembly Clipping Resultado: vértices transformados e cortados (clipped) com a respectiva cor, profundidade (Z-Buffer), e, eventualmente, o valor da coordenada de textura associada e outros parâmetros para renderização.

Pixel Operations Empacotar no formato devido Escalar, guiar, e processar por um pixmap Resultado escrito em memória de textura ou enviado para a rasterização

Texture assembly Aplicação de texturas Resultado é a montagem da textura na cena

Rasterização Conversão de ambos dados (geometria e pixels) em fragments. Cada fragmento quadrado corresponde a um pixel no framebuffer Valores de cor e profundidade são dados a cada fragmento quadrado.

Fragment Operations Texturização Cálculo de fog (neblina, refração, etc) Scissor test, alpha test, stencil test, depth-buffer (Z-Buffer) test Blending, dithering, operações lógicas e masking com uma máscara de bits Resultado é o pixel a ser finalmente escrito

Acertando uma janela de trabalho Coordenadas para os extremos glOrtho(left, right, bottom, top, near, far); e.g., glOrtho(0, 100, 0, 100, -1, 1); near & far devem ser sempre -1 & 1 (pelo menos por enquanto)

Limpando uma janela glClearColor(r, g, b, a); a é o canal alpha; coloque em 0. glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glClear pode limpar outros buffers assim também, mas usamos por enquanto apenas o buffer de cor

Estabelecendo uma cor Todas as primitivas subsequentes serão desta cor. Modelo de cor Red, Green & Blue Components são 0-1 (normalizados) glColor4f(r,g,b,a);

Sintaxes dos comandos Nota: convenção de nomes OpenGL é: gl<Command>[234][sifd][v] (args... ) s - short, i - integer, f - float, d- double v – ponteiro para um array Constantes: começam com GL_

Sufixos Suf Type C-Language Type OpenGL Type b 8-bit integer signed char GLbyte s 16-bit integer short GLshort i 32-bit integer int or long GLint, GLsizei f 32-bit fp float GLfloat, GLclampf d 64-bit fp double GLdouble, GLclampd

Sufixo ub 8-bit unsigned integer unsigned char GLubyte, GLboolean us unsigned short GLushort ui 32-bit unsigned integer unsigned int or unsigned long GLuint, GLenum, GLbitfield

Desenhando um polígono glBegin(GL_POLYGON); Envie então os pontos construindo o polígono glVertex2f(x0, y0); glVertex2f(x1, y1); glVertex2f(x2, y2) ... Diga que o polígono terminou glEnd(); That’s it .

Truques especiais No lugar de GL_POLYGON: Gouraud Shading: GL_POINTS: plot points GL_LINES: draw lines GL_LINE_LOOP: framed polygon Gouraud Shading: Mude a cor entre cada comando e GL fará um shading suave entre as cores dos diferentes vértices. Fazendo Flush do pipeline : glFlush();

Desenhando uma caixa glOrtho(-1, 1, -1, 1, -1, 1); MakeWindow("Box", 400, 400); /*Sua rotina de criar janela*/ glOrtho(-1, 1, -1, 1, -1, 1); glClearColor(0.5, 0.5, 0.5, 1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f(1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_POLYGON); /* or GL_LINES or GL_POINTS... */ glVertex2f(-0.5, -0.5); glVertex2f( 0.5, -0.5); glVertex2f( 0.5, 0.5); glVertex2f(-0.5, 0.5); glEnd();

Trabalho de Laboratório Implementar diretamente os exemplos, sem modificar, e ver seus efeitos. Tempo estimado: 15 minutos. Comente sucintamente no relatório cada função ou bloco de comandos que voce entender (consulte o manual do red book para isso). Example 1-2 : Simple OpenGL Program Using GLUT: hello.c Example 1-3 : Double-Buffered Program: double.c Modificar exemplo 1-3 de modo que o quadrado gire no sentido oposto (tempo estimado: 5 minutos).