Графическая библиотеки OpenGl
OpenGL является на данный момент одним из самых популярных программных интерфейсов (API) для разработки приложений в области двумерной и трехмерной графики. Стандарт OpenGL был разработан и утвержден в 1992 году ведущими фирмами в области разработки программного обеспечения, а его основой стала библиотека IRIS GL, разработанная Silicon Graphics.
На данный момент реализация OpenGL включает в себя несколько библиотек (описание базовых функций OpenGL, GLU,GLUT,GLAUX и другие), назначение которых будет описано ниже.
Характерными особенностями OpenGL, которые обеспечили распространение и развитие этого графического стандарта, являются:
Стабильность - дополнения и изменения в стандарте реализуются таким образом, чтобы сохранить совместимость с разработанным ранее программным обеспечением.
Надежность и переносимость - приложения, использующие OpenGL, гарантируют одинаковый визуальный результат вне зависимости от типа используемой операционной системы и организации отображения информации. Кроме того, эти приложения могут выполняться как на персональных компьютерах, так и на рабочих станциях и суперкомпьютерах.
Легкость применения - стандарт OpenGL имеет продуманную структуру и интуитивно понятный интерфейс, что позволяет с меньшими затратами создавать эффективные приложения, содержащие меньше строк кода, чем с использованием других графических библиотек. Необходимые функции для обеспечения совместимости с различным оборудованием реализованы на уровне библиотеки и значительно упрощают разработку приложений.
Основные возможности OpenGL
Набор базовых примитивов: точки, линии, многоугольники и т.п.
Видовые и координатные преобразования
Удаление невидимых линий и поверхностей (z-буфер)
Использование сплайнов для построения линий и поверхностей
Наложение текстуры и применение освещения
Добавление специальных эффектов: тумана, изменение прозрачности,сопряжение цветов (blending), устранение ступенчатости (anti-aliasing).
Как уже было сказано, существует реализация OpenGL для разных платформ, для чего было удобно разделить базовые функции графической системы и функции для отображения графической информации и взаимодействия с пользователем. Были созданы библиотеки для отображения информации с помощью оконной подсистемы для операционных систем Windows и Unix (WGL и GLX соответственно), а также библиотеки GLAUX и GLUT, которые используются для создания так называемых консольных приложений.
Библиотека GLAUX уступает по популярности написанной несколько позже библиотеке GLUT, хотя они предоставляют примерно одинаковые возможности. В состав библиотеки 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. Все они реализованы через базовые функции OpenGL.
Архитектура и особенности синтаксиса
С точки зрения архитектуры, графическая система OpenGL является конвейером, состоящим из нескольких этапов обработки данных:
Аппроксимация кривых и поверхностей
Обработка вершин и сборка примитивов
Растеризация и обработка фрагментов
Операции над пикселями
Подготовка текстуры
Передача данных в буфер кадра
Вообще, OpenGL можно сравнить с конечным автоматом, состояние которого определяется множеством значений специальных переменных (их имена обычно начинаются с символов GL_) и значениями текущей нормали, цвета и координат текстуры. Все эта информация будет использована при поступлении в систему координат вершины для построения фигуры, в которую она входит. Смена состояний происходит с помощью команд, которые оформляются как вызовы функций.
ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ БИБЛИОТЕКИ OpenGL В C++
Первым делом нужно подключить заголовочные файлы:
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glaux.h>
· gl.h и glu.h содержат прототипы основных функций OpenGL определённых в opengl32.dll и glu32.dll.
· glaux.h содержит вспомогательные (auxiliary) функции (glaux.dll).
После подключения заголовочных файлов нужно установить формат пикселей. Для этой цели используется следующая функция:
BOOL bSetupPixelFormat(HDC hdc)
{
PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd, *ppfd;
int pixelformat;
ppfd = &pfd;
ppfd->nSize = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR);
ppfd->nVersion = 1;
ppfd->dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER;
ppfd->dwLayerMask = PFD_MAIN_PLANE;
ppfd->iPixelType = PFD_TYPE_RGBA;
ppfd->cColorBits = 16;
ppfd->cDepthBits = 16;
ppfd->cAccumBits = 0;
ppfd->cStencilBits = 0;
if ((pixelformat = ChoosePixelFormat(hdc, ppfd)) == 0)
{
MessageBox(NULL, "ChoosePixelFormat failed", "Error", MB_OK);
return FALSE;
}
if (SetPixelFormat(hdc, pixelformat, ppfd) == FALSE)
{
MessageBox(NULL, "SetPixelFormat failed", "Error", MB_OK);
return FALSE;
}
return TRUE;
}
Структура PIXELFORMATDESCRIPTOR сказать надо.
cColorBits - глубина цвета
cDepthBits - размер буфера глубины (Z-Buffer)
cStencilBits - размер буфера трафарета (мы его пока не используем)
iPixelType - формат указания цвета. Может принимать значения PFD_TYPE_RGBA (цвет указывается четырьмя параметрами RGBA - красный, зленный, синий и альфа) и PFD_TYPE_COLORINDEX (цвет указывается индексом в палитре).
Функция ChoosePixelFormat() подбирает формат пикселей и возвращает его дескриптор, а SetPixelFormat() устанавливает его в контексте устройства (dc).
После того как в контексте устройства установлен формат пикселей, нужно создать контекст воспроизведения (Rendering Context) для этого в OpenGL определены следующие функции:
HGLRC wglCreateContext(HDC hdc);
BOOL wglMakeCurrent(HDC hdc, HGLRC hglrc);
В объявлении класса формы в области private необходимо добавить следующее:
HGLRC ghRC;
HDC ghDC;
void Draw();
ghRC - указатель на контекст воспроизведения (Rendering Context)
ghDC - дескриптор устройства (для нас - просто указатель на окно)
Процедура Draw будет отвечать за рисование.
Далее необходимо заполнить FormCreate:
void __fastcall TForm1::FormCreate(TObject *Sender)
{
ghDC = GetDC(Handle);
if (!bSetupPixelFormat(ghDC))
Close();
ghRC = wglCreateContext(ghDC);
wglMakeCurrent(ghDC, ghRC);
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
FormResize(Sender);
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);
float p[4]={3,3,3,1},
d[3]={-1,-1,-3};
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,p);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPOT_DIRECTION,d);
}
glViewport( 0, 0, Width, Height );
glMatrixMode( GL_PROJECTION );
glLoadIdentity();
glOrtho(-5,5, -5,5, 2,12);
gluLookAt(0,0,5, 0,0,0, 0,1,0);
glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
glClearColor() устанавливает цвет, которым будет заполняться экран при очищении. У этой процедуры - 4 параметра, что соответствует RGBA. Вместо нее можно написать glClearIndex(0.0) . Эта процедура устанавливает индекс цвета в палитре.
glViewport() устанавливает область вывода - область, в которую OpenGL будет выводить изображение.
glMatrixMode() устанавливает режим матрицы видового преобразования.
glLoadIdentity() заменяет текущую матрицу видового преобразования на единичную.
glOrtho() устанавливает режим ортогонального (прямоугольного) проецирования. Это значит, что изображение будет рисоваться как в изометрии. 6 параметров типа GLdouble (или просто double): left, right, bottom, top, near, far определяют координаты соответственно левой, правой, нижней, верхней, ближней и дальней плоскостей отсечения, т.е. всё, что окажется за этими пределами, рисоваться не будет. На самом деле эта процедура просто устанавливает масштабы координатных осей. Для того чтобы установить перспективное проецирование, используются процедуры glFrustum() и gluPerspective().
gluLookAt() устанавливает параметры камеры: первая тройка - её координаты, вторая - вектор направления, третья - направление оси Y.
В OpenGL всё включается и выключается (разрешается и запрещается) процедурами glEnable() и glDisable().
glLightfv() устанавливает свойства "лампочек": позицию и направление света.
После того, как завершена работа с OpenGL, нужно освободить занятые ресурсы: освободить контекст, вызвав wglMakeCurrent с параметром ноль для идентификатора контекста OpenGL и разрушить этот контекст функцией wglDeleteContext. Кроме того нужно удалить дескриптор ghDC. Так как обычно работу с OpenGL завершается при завершении работы приложения, то соответствующий код нужно поместить в FormClose:
void __fastcall TForm1::FormClose(TObject *Sender, TCloseAction &Action)
{
if(ghRC)
{
wglMakeCurrent(ghDC,0);
wglDeleteContext(ghRC);
}
if(ghDC)
ReleaseDC(Handle, ghDC);
}
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За время прохождения производственной практики с 5 июля по 31 июля 2011 г. в ЗАО «Транзас», Авиационное направление в отделе программирования, я ознакомился с работой отдела программирования. Ознакомился с устройством и функционированием комплексных авиа тренажеров, разрабатываемых в ЗАО «Транзас». Я узнал о такой системе визуализации ландшафтов и различных объектов, как «Аврора». Я получил первоначальные практические навыки и умения, необходимые для разработки приложений и программного обеспечения с помощью современного высокоуровневого языка программирования и графической библиотеки.