Использование OpenGL (стр. 2 из 6)
Таким образом, две команды
glVertex2i (1,3); glVertex2f (1.0, 3.0);
являются эквивалентными, за исключением того, что первая из них определяет координаты вершины как 32-разрядные целые числа, а вторая определяют их как числа с плавающей точкой с одинарной точностью.
Наименования некоторых команд библиотеки OpenGL могут иметь заключительный символ v, который указывает на то, что данная команда принимает указатель на вектор (или массив) значений, а не набор индивидуальных параметров. Много команд имеют как векторные, так и невекторные версии, но некоторые команды принимают только индивидуальные параметры, тогда как другие команды требуют, чтобы, по крайней мере, некоторые из их параметров были определены как векторы. Следующие строки показывают, как можно было бы использовать векторную и невекторную версию команды, которая устанавливает текущий цвет:
glColor3f (1.0, 0.0, 0.0);
gLfloat color_array [] = {1.0, 0.0, 0.0); glColor3fv (color_array);
Наконец, библиотека OpenGL определяет тип данных GLvoid. Этот тип данных наиболее часто используется для тех команд библиотеки OpenGL, которые принимают в качестве параметров указатели на массивы значений.
1.3 OpenGL как конечный автомат
Графическая система OpenGL представляет собой конечный автомат. Вы переводите этот автомат в различные состояния (или режимы), которые затем остаются в силе до тех пор, пока вы не измените их. Как уже было показано выше, текущий цвет представляет собой переменную состояния. Можно установить в качестве текущего белый, красный, или любой другой цвет, и после этого каждый объект будет выводиться на экран с этим цветом до тех пор, пока вы не установите для текущего цвета какое-нибудь другое значение. Текущий цвет является лишь одной из множества переменных состояния, которые поддерживает библиотека OpenGL. Другие переменные состояния управляют такими вещами, как текущая визуализация и преобразования проецирования, шаблоны штриховки линий и многоугольников, режимы вывода многоугольников на экран, соглашения по упаковке пикселей, местоположение и характеристики источников освещения, а также свойства материалов объектов, выводимых на экран. Множество переменных состояния относятся к режимам, которые включаются или отключаются с помощью команд glEnable() или glDisable() соответственно.
Каждая переменная состояния или режим имеют значение по умолчанию, и в любой момент времени можно запросить у системы текущие значения каждой из этих переменных. Как правило, для этого используется одна из шести команд, которые перечислены далее: glGetBooleanv(), glGetDoubIev(), glGetFloatv(), glGetlntegerv(), glGetPointerv() или gIIsEnabled(). To, какую из этих команд следует выбрать, зависит от того, в виде какого типа данных вы хотите получить ответ. Для некоторых переменных состояния используются более конкретные команды запроса (такие как glGetLight*(), glGetError() или glGetPolygonStipple()). Кроме этого, можно сохранить набор переменных состояний в стеке атрибутов с помощью команд glPushAttrib() или gIPushCIientAttrib(), временно изменить их, а затем восстановить значения этих переменных с помощью команд glPopAttrib() или glPopClienlAttrib(). Для временных изменений состояния необходимо использовать именно эти команды, а не любые из команд запроса, так как они более эффективны.
1.4. Конвейер визуализации OpenGL
Большинство реализаций библиотеки OpenGL имеет одинаковый порядок операций, определенную последовательность стадий обработки, которая называется конвейером визуализации OpenGL. Этот порядок функционирования, показанный на рисунке 1.2, не является строгим правилом реализации библиотеки OpenGL, однако он представляет собой надежное руководство для предсказания результата работы OpenGL.
Следующая диаграмма демонстрирует концепцию сборочного конвейера Генри Форда, которую библиотека OpenGL использует для обработки данных. Геометрические данные (вершины, прямые и многоугольники) проходят через последовательность блоков, в число которых входят вычислители и операции обработки вершин, в то время как пиксельные данные (пиксели, изображения и растровые образы) для определенной части процесса визуализации обрабатываются по-другому. Оба типа данных подвергаются одним и тем же заключительным операциям (операции растеризации и пофрагментной обработки), прежде чем итоговые пиксельные данные записываются в буфер кадра.
Рис. 1.2 Конвейер визуализации
Все данные, вне зависимости от того, описывают ли они геометрию или пиксели, могут быть сохранены в списке вывода для текущего или более позднего использования. (Альтернативой сохранению данных в списке вывода является немедленная обработка данных, она также известна под названием непосредственный режим работы.) После того как список вывода был создан, сохраненные данные посылаются из этого списка вывода точно так же, как если бы они были посланы прикладной программой в непосредственном режиме работы.
Все геометрические примитивы, в конечном счете, описываются вершинами. Параметрические кривые и поверхности могут быть первоначально описаны контрольными точками и полиномиальными функциями, которые называются базовыми функциями. Вычислители предоставляют метод получения вершин, используемый для представления поверхности по контрольным точкам. Таким методом является полиномиальное отображение, которое может формировать нормаль к поверхности, координаты текстуры, цвета и значения пространственных координат по контрольным точкам.
1.4.4 Операции обработки вершин
Для данных по вершинам следующей является стадия "операций обработки вершин", которая преобразовывает вершины в примитивы. Некоторые типы данных по вершинам (например, пространственные координаты) преобразовываются в матрицы чисел с плавающей точкой размером 4x4. Пространственные координаты проецируются из положения в трехмерном пространстве в положение на вашем экране.
Если разрешено использование расширенных функциональных возможностей, то данная стадия обработки данных еще более насыщена. Если используется наложение текстур, то на этой стадии могут быть сгенерированы и преобразованы координаты текстуры. Если разрешено освещение, то здесь выполняются вычисления параметров освещения, для чего используются преобразованные вершины, нормаль к поверхности, положение источника освещения, свойства материала и другая информация освещения, необходимая для получения значения цвета.
Операция отсечения, основная часть сборки примитивов, представляет собой удаление частей геометрии, которые выходят за пределы полупространства, определенного некоторой плоскостью. При отсечении точек просто пропускаются или отбрасываются вершины; при отсечении линий или многоугольников могут добавляться дополнительные вершины в зависимости от того, как отсекается линия или многоугольник.
В некоторых случаях этот процесс сопровождается перспективным делением, которое заставляет удаленные геометрические объекты казаться меньше, чем более близкие объекты. После этого применяются операции получения окна просмотра (Viewport) и глубины (г-координата). Если отбраковка разрешена, и данный примитив представляет собой многоугольник, тогда он может быть отброшен в процессе выполнения теста на отбраковку. В зависимости от способа построения многоугольник может быть выведен на экран в виде точек или в виде линий.
Результатом выполнения этой стадии являются законченные геометрические примитивы, которые представляют собой преобразованные и отсеченные вершины и связанные с ними значения цвета, глубины и иногда координаты текстур, а также указания для выполнения стадии растеризации.
1.4.6 Операции обработки пикселей
В то время как геометрические данные следуют одним путем по конвейеру визуализации OpenGL, пиксельные данные следуют другим маршрутом. Пиксели из определенного массива в системной памяти сначала распаковываются из какого-либо одного из множества форматов в надлежащее количество компонентов. Затем эти данные масштабируются, смещаются и обрабатываются посредством карты элементов отображения. После этого результаты фиксируются и либо записываются в область памяти, выделенную под текстуры, либо передаются на стадию растеризации. (См. раздел "Конвейер отображения" в Главе 8.)
Если пиксельные данные считываются из буфера кадра, то выполняются операции по передаче пикселя (масштабирование, смещение, отображение и фиксация). Затем полученные результаты упаковываются в соответствующий формат и возвращаются в некоторый массив системной памяти.
Существуют специальные операции копирования пикселей для копирования данных из буфера кадра в другие части буфера кадра или в область памяти, выделенную для текстур. Выполняется однопроходная реализация операций при передаче пикселя, а затем данные записываются в область памяти, выделенную для текстур или обратно в буфер кадра.
OpenGL-приложения могут накладывать изображения текстуры на геометрические объекты для того, чтобы сделать их вид более реалистичным. Если используется несколько изображений текстуры, то весьма разумно будет поместить их в объекты текстуры для упрощения переключения между ними.
Некоторые реализации библиотеки OpenGL могут иметь специальные ресурсы для ускоренного выполнения операций над текстурами. Это может быть реализовано как специализированная, высокопроизводительная область памяти, выделенная для текстур. Если такая память доступна, объекты текстуры могут быть упорядочены по приоритетам для облегчения управления этим ограниченным и ценным ресурсом.