Використання OpenGL. Моделювання вогню (стр. 2 из 6)

Ви, ймовірно, також змогли помітити деякі символи, які здалися вам сторонніми, вони додаються в кінець найменування деяких команд (наприклад, 3f у функціях glColor3f() і glVertex3f()). Дійсно, частина Color в найменуванні функції glColor3f() достатньо для того, щоб визначити цю команду як команду, що встановлює поточний колір. Проте було визначено декілька таких команд, щоб ви змогли використовувати їх з різними типами параметрів. Зокрема, частина 3 суфікса вказує, що для цієї команди задаються три параметри; інша версія команди Color використовує чотири параметри. Частина f суфікса вказує на те, що параметри цієї команди є числами з плаваючою крапкою. Наявність різних форматів дозволяє бібліотеці OpenGL приймати дані користувача в його власному форматі даних.

Деякі команди бібліотеки OpenGL допускають використання 8 різних типів даних в якості своїх параметрів. Букви, використовувані в якості суфіксів для того, щоб визначити ці типи даних для реалізації ISO З бібліотеки OpenGL, представлені в Таблиці 1.2; там же приведені відповідні визначення типів у бібліотеці OpenGL. Конкретна реалізація бібліотеки OpenGL, яку ви використовуєте, може не співпадати в точності з приведеною схемою; наприклад, реалізації для мов програмування C++ або Ada, не вимагають цього.

Таблиця 1.2. Суфікси найменування команд і типи параметрів

Тип даних	Тип,що відповідаєтипу даних мовипрограмуванняС	Визначеннятипів данихбібліотекиOpenGL
8-розрядне ціле	signed char	GLbyte
16-розрядне ціле	short	GLshort
32-розрядне ціле	Int або long	GLint, GLsizei
32-розрядне числоз плаваючою крапкою	float	GLfloat, GLclampf
64-розрядне числоз плаваючою крапкою	double	GLdouble, GLclampd
8-розрядне беззнакове ціле	unsigned char	GLubyte, GLboolean
16-розрядне беззнакове ціле	unsigned short	GLushort
32-розрядне беззнакове ціле	unsignedint абоunsigned long	GLuint, GLenum, GLbitfield

Таким чином, дві команди glVertex2i (1,3); glVertex2f (1.0, 3.0);є еквівалентними, за винятком того, що перша з них визначає координати вершини як 32-розрядні цілі числа, а друга визначають їх як числа з плаваючою крапкою з одинарною точністю.

Найменування деяких команд бібліотеки OpenGL можуть мати завершальний символ v, який вказує на те, що ця команда приймає покажчик на вектор (чи масив) значень, а не набір індивідуальних параметрів. Багато команд мають як векторні, так і невекторні версії, але деякі команди приймають тільки індивідуальні параметри, тоді як інші команди вимагають, щоб, принаймні, деякі з їх параметрів були визначені як вектори. Наступні рядки показують, як можна було б використовувати векторну і невекторну версію команди, яка встановлює поточний колір :

glColor3f (1.0, 0.0, 0.0);

gLfloat color_array [] = {1.0, 0.0, 0.0); glColor3fv (color_array);

Нарешті, бібліотека OpenGL визначає тип даних GLvoid. Цей тип даних найчастіше використовується для тих команд бібліотеки OpenGL, які приймаються як параметри покажчики на масиви значень.

РОЗДІЛ 2. Конвеєр візуалізації та бібліотеки, що відносяться до OpenGL

2.1 Конвеєр візуалізації OpenGL

2.1.1 Конвеєр

Більшість реалізацій бібліотеки OpenGL мають однаковий порядок операцій, певну послідовність стадій обробки, яка називається конвеєром візуалізації OpenGL. Цей порядок функціонування не є суворим правилом реалізації бібліотеки OpenGL, проте він є надійним керівництвом для передбачення результату роботи OpenGL.

Рис. 2.1.1. Конвеєр візуалізації

Наступна діаграма демонструє концепцію складального конвеєра Генрі Форда, яку бібліотека OpenGL використовує для обробки даних. Геометричні дані (вершини, прямі і багатокутники) проходять через послідовність блоків, до числа яких входять обчислювачі і операції обробки вершин, тоді як піксельні дані (пікселі, зображення і растрові образи) для певної частини процесу візуалізації обробляються по-іншому. Обидва типи даних піддаються одним і тим же завершальним операціям (операції растеризування і пофрагментной обробки), перш ніж підсумкові піксельні дані записуються у буфер кадру.

2.1.2 Списки виводу

Усі дані, незалежно від того, чи описують вони геометрію або пікселі, можуть бути збережені в списку виводу для поточного або пізнішого використання. (Альтернативою збереженню даних в списку виводу являється негайна обробка даних, вона також відома під назвою безпосередній режим роботи.) Після того, як список виводу був створений, збережені дані посилаються з цього списку виводу точно так, якби вони були послані прикладною програмою у безпосередньому режимі роботи.

2.1.3 Обчислювачі

Усі геометричні примітиви описуються вершинами. Параметричні криві і поверхні можуть бути спочатку описані контрольними точками і поліноміальними функціями, які називаються базовими функціями. Обчислювачі надають метод отримання вершин, використовуваний для представлення поверхні по контрольних точках. Таким методом є поліноміальне відображення, яке може формувати нормаль до поверхні, координати текстури, кольори і значення просторових координат по контрольних точках.

2.1.4 Операції обробки вершин

Для даних по вершинах наступною є стадія "операцій обробки вершин", яка перетворює вершини в примітиви. Деякі типи даних по вершинах (наприклад, просторові координати) перетворюються в матриці чисел з плаваючою точкою розміром 4x4. Просторові координати проектуються з положення в тривимірному просторі в положення на вашому екрані. Якщо дозволено використання розширених функціональних можливостей, то ця стадія обробки даних ще більше насичена. Якщо використовується накладення текстур, то на цій стадії можуть бути згенеровані і перетворені координати текстури. Якщо дозволено освітлення, то тут виконуються обчислення параметрів освітлення, для чого використовуються перетворені вершини, нормаль до поверхні, положення джерела освітлення, властивості матеріалу і інша інформація освітлення, необхідна для набуття значення кольору.

2.1.5 Збірка примітивів

Операція відсікання, основна частина збірки примітивів, є видаленням частин геометрії, яка виходить за межі напівпростору, визначеного деякою площиною. При відсіканні точок просто пропускаються або відкидаються вершини; при відсіканні ліній або багатокутників можуть додаватися додаткові вершини залежно від того, як відсікається лінія або багатокутник.

В деяких випадках цей процес супроводжується перспективним діленням, яке примушує видалені геометричні об'єкти здаватися меншими, ніж ближчі об'єкти. Після цього застосовуються операції отримання вікна перегляду і глибини. Якщо відсікання дозволене, і цей примітив є багатокутником, тоді він може бути відкинутий в процесі виконання тесту на відсікання. Залежно від способу побудови багатокутник може бути виведений на екран у вигляді точок або у вигляді ліній.

Результатом виконання цієї стадії є закінчені геометричні примітиви, які є перетвореними і відсіченими вершинами і пов'язаними з ними значеннями кольору, глибини і іноді координатами текстур, а також вказівки для виконання стадії растеризування.

2.1.6 Операції обробки пікселів

Тоді як геометричні дані слідують одним шляхом по конвеєру візуалізації OpenGL, піксельні дані слідують іншим маршрутом. Пікселі з певного масиву в системній пам'яті спочатку розпаковуються з якого-небудь одного з безлічі форматів в належну кількість компонентів. Потім ці дані масштабуються, зміщуються і обробляються за допомогою карти елементів відображення. Після цього результати фіксуються і або записуються в область пам'яті, виділеній під текстури, або передаються на стадію растеризування.

Якщо піксельні дані зчитуються з буфера кадру, то виконуються операції по передачі пікселя (масштабування, зміщення, відображення і фіксація). Потім отримані результати упаковуються у відповідний формат і повертаються в деякий масив системної пам'яті.

Існують спеціальні операції копіювання пікселів для копіювання даних з буфера кадру в інші частини буфера кадру або в область пам'яті, виділену для текстур. Виконується однопрохідна реалізація операцій при передачі пікселя, а потім дані записуються в область пам'яті, виділену для текстур або назад у буфер кадру.

2.1.7 Збірка текстури

OpenGL-програми можуть накладати зображення текстури на геометричні об'єкти для того, щоб зробити їх вид реалістичнішим. Якщо використовується декілька зображень текстури, то дуже розумно буде помістити їх в об'єкти текстури для спрощення перемикання між ними.

Деякі реалізації бібліотеки OpenGL можуть мати спеціальні ресурси для прискореного виконання операцій над текстурами. Це може бути реалізовано як спеціалізована, високопродуктивна область пам'яті, виділена для текстур. Якщо така пам'ять доступна, об'єкти текстури можуть бути впорядковані по пріоритетах для полегшення управління цим обмеженим і цінним ресурсом.

2.1.8 Растеризація

Растеризація є перетворенням як геометричних, так і піксельних даних у фрагменти. Кожен квадратний фрагмент відповідає певному пікселю у буфері кадру. Штрихування ліній і багатокутників, ширина лінії, розмір точки, модель зафарбовування і обчислення покриття, необхідні для підтримки згладжування, враховуються як вершини, які з'єднуються в лінії, або як внутрішні пікселі, розраховані для зафарбованого багатокутника. Значення кольору і глибини призначаються для кожного квадратного фрагмента.

2.1.9 Операції обробки фрагментів

Перш ніж значення збережуться у буфері кадру, виконується ряд операцій, внаслідок чого фрагменти можуть бути змінені або навіть відкинуті. Усі ці операції можуть бути включені або відключені.