Computação Gráfica - OpenGl 02

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1 Universidade Federal do Vale do São Francisco Curso de Engenharia da Computação Computação Gráfica - OpenGl 02 Prof. Jorge Cavalcanti [email protected]

2 Primitivas Gráficas São elementos básicos que compõem um desenho; Em OpenGL são definidas em um sistema de coordenadas bidimensionais por meio de vértices; A partir de primitivas simples é possível criar estruturas mais complexas. Objetos e cenas criados usando OpenGl consistem em um conjunto de primitivas gráficas simples que são combinadas para formar os modelos. OpenGL fornece ferramentas para desenhar pontos, linhas, "polilinhas" e polígonos, que são formados por um ou mais vértices. Página 2

3 Primitivas Gráficas OpenGL possui 10 primitivas geométricas um tipo de ponto três tipos de linhas seis tipos de polígonos. Os vértices são definidos pelo comando Vertex glvertex2f( float x, float y); //vértice para um eixo 2D glvertex3d(double x,double y, double z); //vértice para um exixo 3D As primitivas precisam ser delimitadas através de Begin... End conforme abaixo: Begin (nome da primitiva);... // aqui serão colocados comandos Vertex. End (); Página 3

4 Primitivas Gráficas Ponto a primitiva responsável em desenhar pontos na tela é GL_POINTS O código no exemplo abaixo desenha 3 pontos na tela. Cada vértice torna-se um ponto glbegin( GL_POINTS ); glvertex2f( xf, yf); glvertex2f( xf, yf); glvertex2f( xf, yf); glend(); O tamanho do ponto pode ser modificado através do comando glpointsize (GLint tamanho), bastando passar como parâmetro o tamanho do ponto. Página 4

5 Primitivas Gráficas Exemplo para desenhar três pontos pretos na tela: glbegin(gl_points); glcolor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); glvertex2i(100, 50); glvertex2i(100, 130); glvertex2i(150, 130); glend() Página 5

6 Primitivas Gráficas Linhas GL_LINES : O terceiro ponto é ignorado pois a linha é formada por dois vértices. Se houvesse um quarto vértice, uma nova linha entre o terceiro e quarto vértice seria exibida GL_LINE_STRIP: cria linhas consecutivas, ligando o primeiro vértice com o segundo, o segundo com o terceiro e assim por diante GL_LINE_LOOP : Funciona de maneira semelhante ao anterior, porém o último vértice é ligado a primeira, devido a isso o LOOP no seu nome. O espessura de uma linha pode ser modificada através do comando gllinewidth (GLint espessura), bastando passar como parâmetro a espessura da linha Página 6

7 Primitivas Gráficas Polígonos Áreas formadas por várias linhas conectadas Arestas do polígono não podem se cruzar Devem ser áreas convexas O número de segmentos do polígono não é restrito OpenGL assume que todos os polígonos são simples Problema da superfície construída a partir de quadriláteros Quadriláteros são polígonos não planares Caso seja feita alguma transformação, podem deixar de ser polígonos simples Para evitar que isto aconteça, é sempre bom utilizar triângulos para compor as superfícies, pois triângulos são sempre co-planares Página 7

8 Primitivas Gráficas Polígonos GL_TRIANGLES: Desenha triângulos a cada 3 vértices fornecidos; GL_TRIANGLE_STRIP: Uma série de triângulos conectados. Após o desenho do primeiro triângulo, cada vértice adicional forma um novo triângulo com dois últimos pontos fornecidos; GL_TRIANGLE_FAN: Uma série de triângulos com um único vértice em comum. O vértice comum é o primeiro vértice fornecido; GL_QUADS: Desenha um quadrilátero a cada 4 vértices fornecidos; GL_QUAD_STRIP: Desenha uma série de quadriláteros. Após o primeiro, apenas mais 2 vértices precisam ser fornecidos para o desenho do segundo quadrilátero; GL_POLYGON: Desenha polígonos convexos simples com um número arbitrário de vértices Página 8

9 Primitivas Gráficas GL_POINTS GL_LINES GL_LINE_STRIP GL_LINE_LOOP GL_TRIANGLES GL_TRIANGLE_STRIP 0 GL_TRIANGLE_FAN GL_QUADS GL_QUAD_STRIP 0 4 GL_POLYGON (convexo) Página 9

10 Primitivas Gráficas Página 10

11 Primitivas Gráficas Página 11

12 Primitivas Gráficas Página 12

13 Primitivas Gráficas Página 13

14 Primitivas Gráficas Exercícios Reproduzir as seguintes figuras: Obs: 1 - Considere a janela de visualização (gluortho2d) com 10 X A ordem dos vértices é no sentido anti-horário Página 14

15 Visualização Temos que definir nosso espaço de desenho. Chamamos esse espaço de volume de visualização. Esse volume pode ter a principio as seguintes formas De um paralelepípedo projeção ortográfica. De um tronco de pirâmide projeção perspectiva. Para permitir a visualização de objetos tridimensionais é necessário usar projeção para converter as coordenadas 3D em coordenadas 2D que correspondem a uma visão específica do objeto. Página 15

16 Visualização Projeção em perspectiva: é a que acontece no processo de formação de imagens em nossos olhos ou numa câmera fotográfica, por isso é a que gera imagens mais realistas. Página 16

17 Visualização Projeção paralela ou ortogonal : é a forma mais simples de projeção. Nela a imagem de um ponto é definida como a projeção normal deste ponto no plano de projeção. A projeção paralela pode ser vista como uma projeção perspectiva onde o centro de projeção está no infinito. Página 17

18 Visualização Projeções em OpenGl O OpenGL mantém três matrizes de transformação ModelView, Projection e ViewPoint, que são usadas para transformar um ponto qualquer dado em um ponto da janela de visualização. Cada ponto especificado é multiplicado por essas três matrizes. O comando glmatrixmode deverá ser utilizado antes dos comandos que especificam as formas de projeção, que são definidas com os comandos: glortho, glfrustum ou gluperpective. Ex.: Projeção Ortogonal glmatrixmode( GL_PROJECTION ); glloadidentity(); glortho(x min, X max, Y min, Y max, Near, Far); Página 18

19 Visualização Projeções em OpenGl (GL_PROJECTION) avisa a OpenGL que todas as futuras alterações, tais como operações de escala, rotação e translação, irão afetar a "câmera" (ou observador). (GL_MODELVIEW) - avisa a OpenGL que todas as futuras alterações, tais como operações de escala, rotação e translação, irão afetar os modelos da cena (=o que é desenhado). As transformações geométricas aplicadas usando comandos OpenGL do tipo gltranslate, glrotate ou glscale, são sempre armazenadas em uma matriz MODELVIEW. A função glloadidentity(); chamada em seguida, faz com que a matriz corrente seja inicializada com a matriz identidade (nenhuma transformação é acumulada). Caso você faça a projeção com os comandos glortho ou glfrustum, o OpenGL especifica uma matriz default, na qual a câmera está alinhada com o eixo z. Página 19

20 Visualização Projeção ortogonal: glmatrixmode( GL_PROJECTION ); glloadidentity(); glortho(x min, X max, Y min, Y max, Near, Far); Obs: Qualquer coordenada fora desses limites faz com que o ponto são seja visualizado na tela. Página 20

21 Visualização Projeção em perspectiva: glmatrixmode( GL_PROJECTION ); glloadidentity(); glfrustum(x min, X max, Y min, Y max, Near, Far); Obs: Qualquer coordenada fora desses limites faz com que o ponto são seja visualizado na tela. Os parâmetros Near e Far são sempre coordenadas positivas de Z. Página 21

22 Visualização Projeção em perspectiva: Existe uma função presente na GLU que fornece uma outra maneira de se realizar um projeção perspectiva em OpenGL. Ela permite que seja especificado o ângulo de visão (ou field of vision) da projeção Esta função recebe como uns dos parâmetro o valor do ângulo de visão. Sua sintaxe é descrita abaixo: gluperspective (ângulo, aspecto, near, far), onde: ângulo -> é o ângulo de visão, usado para determinar a altura do volume de visualização aspecto -> Tamanho (w na figura) / Altura (h na figura) da janela de visualização. near e far -> idênticos aos parâmetros do comando Frustum. Ir ao Programa de Demonstração de Parâmetros e Perspectivas Página 22

23 Projeções Página 23

24 Projeção Ortogonal Página 24

25 Projeção Perspectiva Página 25

26 Projeção Perspectiva Página 26

27 Definição do Espaço de Trabalho Janela de Seleção (window) Área de trabalho da aplicação com a qual se deseja trabalhar; Área do universo de interesse; Porção visível do universo; Coordenadas do SRU. Janela de exibição (viewport) Área de exibição, dentro de tela; Área da tela para onde o conteúdo da window será mapeado; Região de desenho na tela; Coordenadas do SRD. Página 27

28 Definição do Espaço de Trabalho Zoom? Página 28

29 Definição do Espaço de Trabalho Definindo a window Em 2D gluortho2d(left, right, bottom, top) Em 3D: Projeção Ortogonal - glortho(x min, X max, Y min, Y max, Near, Far) Projeção Perspectiva - glfrustum(x min, X max, Y min, Y max, Near, Far) Projeção Perspectiva - gluperspective (ângulo, aspecto, near, far) Definindo a viewport glviewport(x, Y, largura, altura); X e Y inteiros coordenada do canto inferior esquerdo da janela. Normalmente delimitada pela janela GLUT. Código Exemplo 1 Casa simples, com recurso de alteração de tamanho da janela. Código Exemplo 2 02 viewports Página 29

30 Definição do Espaço de Trabalho Window X Viewport Página 30

31 Definição do Espaço de Trabalho Window X Viewport Página 31