Source: https://www.scribd.com/document/31291383/Open-GL-Tutorial-Spanish
Timestamp: 2017-10-24 06:18:45+00:00

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Description: Tutorial en español de OpenGL
Tutorial en español de OpenGL
Oscar García – Alex Guevara
ÍNDICE INTRODUCCIÓN 1. CONCEPTOS PREVIOS. 1.2. SISTEMAS GRÁFICOS. DISPOSITIVOS Y ELEMENTOS. 1.3. EL MODELO "CÁMARA SINTÉTICA". 1.4. ARQUITECTURAS GRÁFICAS 2. INTERFÍCIE OPENGL. PRIMITIVAS Y ATRIBUTOS. 3. TRANSFORMACIONES. 3.1. COORDENADAS HOMOGÉNEAS 3.2. ESCALAR 3.3. TRASLADAR 3.4. ROTAR 3.5. DEFORMAR 3.6. CONCATENACIÓN DE TRANSFORMACIONES 3.7. PREMULTIPLICACIÓN Y POSTMULTIPLICACIÓN 3.8. IMPLEMENTACIÓN 3.8.1. CONCEPTO DE "PILA" O "STACK" 3.8.2. CREAR MATRICES "A MEDIDA" 4. PROYECCIONES. 4.1. TIPOS DE PROYECCIÓN 4.2. PROYECCIÓN ORTOGRÁFICA 4.3. PROYECCIÓN PERSPECTIVA 4.4. LA CÁMARA 5. LA LIBRERÍA GLUT 5.1. FUNCIÓN MAIN 5.2. INICIALIZACIÓN DEL SISTEMA 5.3. RENDER DEL SISTEMA 5.4. SISTEMA DE VENTANAS 5.4.1. CONCEPTO DE ASPECT RATIO 5.4.2.VIEWPORTS 6. EVENTOS Y MENÚS DE USUARIO. 1 5 6 6 8 10 12 18 18 20 20 21 22 24 25 27 28 28 30 30 30 31 33 35 36 38 41 43 45 45 46
6.1. EL RATÓN 6.2. EL TECLADO 6.3. CAMBIO DE TAMAÑO 6.5. MENÚS 7. ILUMINACIÓN 7.1. VECTORES NORMALES A UNA SUPERFÍCIE 7.2. TIPOS DE ILUMINACIÓN 7.3. ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES 7.4. LUCES 7.4.1.CARACTERÍSTICA AMBIENTAL 7.4.2. CARACTERÍSTICA DIFUSA 7.4.3. CARACTERÍSTICA ESPECULAR 7.4.4. COLOCANDO LAS LUCES 7.4.5. MÁS PARÁMETROS 8. TEXTURIZACIÓN 8.1. CARGANDO TEXTURAS EN MEMORIA 8.2. PASANDO LAS TEXTURAS A OPENGL 8.3. PARÁMETROS DE LAS TEXTURAS 8.4. RENDERIZANDO CON TEXTURAS 8.5. COLORES, LUCES Y TEXTURAS 9. BUFFERS DE OPENGL 9.1. EL BUFFER DE COLOR 9.1.2. DOBLE BUFFER 9.1.3. INTERCAMBIO DE BUFFERS 9.2. EL BUFFER DE PROFUNDIDAD 9.2.1. COMPARACIONES DE PROFUNDIDAD 9.2.2. VALORES DE PROFUNDIDAD 9.3. EL STENCIL BUFFER 9.3.1. FUNCIONES DEL STENCIL BUFFER 9.3.2. DIBUJANDO CON EL STENCIL BUFFER 9.4. EL BUFFER DE ACUMULACIÓN 10. EFECTOS ESPECIALES 10.1. NIEBLA 10.2. TRANSPARENCIAS 10.3. ANTIALIASING 10.4. MOTION BLUR 11. OPTIMIZACIONES DEL RENDER
46 48 50 51 54 54 56 57 58 59 59 59 60 60 62 62 62 64 65 67 68 68 68 68 69 69 69 70 70 71 72 73 73 74 76 77 79
11.1 VERTEX ARRAYS 11.1.1.COMO TRABAJAR CON VERTEX ARRAYS 11.1.2. DIBUJANDO CON VERTEX ARRAYS 11.2. OPTIMIZACIONES INDEPENDIENTES DE OPENGL 11.2.1.QUAD-TREES 11.2.2. BSP TREES 11.2.3. PORTALES 11.2.4. PVS 11.2.5. ORDENACIÓN DE LAS TEXTURAS
79 79 79 80 80 80 81 81 81
es decir. Java e incluso Visual Basic. mas que una larga mención de funciones y constantes integradas en esta librería. Esta librería se concibió para programar en maquinas nativas Silicon Graphics bajo el nombre de GL (Graphics Library). Trabajaremos con C y por tanto nos referiremos siempre a ejemplos codificados según este lenguaje. Por supuesto no podemos desligar el mundo de los gráficos de OpenGL y por tanto se intentará que este sea un curso de "gráficos usando OpenGL". OpenGL.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Introducción Introducción OpenGL es una librería gráfica escrita originalmente en C que permite la manipulación de gráficos 3D a todos los niveles. Linux. Algo de álgebra lineal también hará falta para entender que es lo que ocurre internamente y como podemos operar con nuestra geometría para lograr los efectos deseados. La librería se ejecuta a la par con nuestro programa independientemente de la capacidad gráfica de la maquina que usamos. Simplemente necesitaremos las librerias adecuadas y un compilador cualquiera de Ansi C. Esto significa que la ejecución se dará por software a no ser que contemos con hardware gráfico especifico en nuestra máquina. pipelines gráficos implementados en placa. No obstante. Unix. Iris. Oscar García . Posteriormente se considero la posibilidad de extenderla a cualquier tipo de plataforma y asegurar así su portabilidad y extensibilidad de uso con lo que se llego al termino Open Graphics Library. Si contamos con tarjetas aceleradoras de vídeo. etc. aceleradoras 3D. Podemos encontrar variantes de OpenGL para Windows 95/NT.Alex Guevara – La Salle 2004 5 . tecnología MMX. Delphi. es decir. el estándar de este lenguaje. Así esta librería puede usarse bajo todo tipo de sistemas operativos e incluso usando una gran variedad de lenguajes de programación. por supuesto gozaremos de una ejecución muchísimo mas rápida en tiempo real. Solaris. su uso mas extenso suele ser el lenguaje C o C++.
2. Frame Buffer : Zona de memoria destinada a almacenar todo aquello que debe ser dibujado. Memoria : elemento indispensable y bastante obvio como el anterior. Realizara operaciones según se le pida con ayuda de una/s ALU/s (Unidades aritméticas) y consultara la memoria cuando le sea necesario. Antes de presentar la información por pantalla. Procesador (CPU): máximo administrador del sistema. podemos tener diversas CPU's trabajando en paralelo para asegurar un buen rendimiento en tiempo real (Calcular y dibujar a la vez).Introducción a la programación gráfica con OpenGL Conceptos previos 1. y por tanto especializados en gráficos. mencionar determinados conceptos. En sistemas dedicados. Dispositivos y elementos. En sistemas "indexados" cada color tiene un identificador en la tabla y puedes referirte a él usándolo en tu programa. nuestro programa OpenGL escribe en esta área de memoria y automáticamente envía su contenido a la pantalla después. primero debemos entender que es un "pipeline" gráfico. a la par.Alex Guevara – La Salle 2004 6 . Conceptos previos. esta se recibe en el frame buffer. En definitiva es el "nuevo estado" de nuestro mundo tras algún evento que lo ha hecho cambiar como por ejemplo que la cámara se haya movido o alejado de la escena. Look Up Table (LUT): esta "tabla" contiene todos los colores que tenemos disponibles en nuestro sistema. Sistemas gráficos. 1. es inviable hablar de cómo programar con OpenGL sin. el "frame buffer". Por tanto. A algunos os parecerá quizá más familiar el termino "paleta" para referiros a la LUT. Tal como comentamos en el capítulo de introducción. que elementos lo configuran y cuales son sus entradas y salidas. Un sistema gráfico típico se compone de los siguientes elementos físicos: Estas son las características generales de cada uno de los elementos: • Entradas : todo aquello que nuestro programa ha calculado y desea dibujar. • • • • Oscar García . Por tanto. se encargará de gestionar la comunicación entre todos los módulos. En nuestro caso nos interesara una cierta franja de memoria.
Oscar García . modificaremos su atributo de color dándole a este el valor del identificador que tiene el color rojo en la LUT. 3 bytes por píxel. No profundizaremos mas en este tema pues no es el objetivo analizar el funcionamiento de un monitor. en este caso OpenGL. 256 de verde y 256 de azul por píxel y esto implica un byte/píxel para cada una de estas componentes. contactara directamente con los elementos de la figura anterior a medida que lo crea necesario. es decir. 800 x 600 .Introducción a la programación gráfica con OpenGL Conceptos previos • • Así si deseamos dibujar un polígono de color rojo. Típicamente si queremos "color real" necesitaremos ser capaces de mostrar 16. esto nos será totalmente transparente y no deberá preocuparnos. Este número dependerá de la cantidad de colores que deseemos mostrar en nuestra aplicación. es decir. Nuestra librería o API (Application Programming Interface) .. Antes de continuar aclarar el termino píxel (picture element).). La profundidad es el número de bits que utilizamos para guardar la información de cada píxel. Generalmente no se utiliza ya que no se trabaja en color indexado.Alex Guevara – La Salle 2004 7 . sin que nosotros tengamos que ocuparnos de ello. Un píxel es la unidad mínima de pantalla y los encontramos dispuestos en filas en cualquier monitor o televisor de manera que el conglomerado de pixeles con sus colores asociados da lugar a la imagen. el número de filas multiplicado por el número de columnas análogamente a las resoluciones que nuestro monitor puede tener (640 x 480. El frame buffer se caracteriza por su resolución y por su profundidad. por si sola.37 Megabytes de memoria para el frame buffer Dado que color real implica 256 posibles valores de rojo. se encargará de reservar este espacio de memoria. sino con color real (RGB) Conversor D/A: la información contenida en el frame buffer a nivel de bit es digital y por tanto debe convertirse a su homónimo analógico para poder ser procesada por un CRT (Tubo de rayos catódicos) y proyectada en la pantalla.7 millones de colores simultáneamente que es la capacidad aproximada de nuestro sistema visual. En este caso y suponiendo una resolución de 800 x 600 pixeles en pantalla necesitaremos: 800 píxeles/fila x 600 filas x 24 bits/píxel = 1. La resolución viene dada por el producto ancho x alto. Salidas : tras el conversor ya disponemos de información analógica para ser visualizada en nuestra pantalla. Por tanto.. La librería OpenGL.
su orientación y su apertura o "campo visual".Alex Guevara – La Salle 2004 . Para ello será necesario que especifiquemos sus localizaciones. El modelo "cámara sintética". Necesitamos una cámara que "filme" nuestro mundo virtual y lo muestre por pantalla. Por tanto. queda claro que pasamos de coordenadas del mundo en 3D a coordenadas de pantalla en 2D y por lo tanto necesitamos proyectar. OpenGL utiliza este modelo semántico para interpretar una escena que debe ser dibujada. tan sencillo como esto. Este plano es nuestro frame buffer antes de dibujar o bien la pantalla del monitor después de haberlo hecho. El modelo "cámara sintética" se compone pues de los siguientes elementos: • • Necesitamos luces que iluminen nuestro mundo 3D. sus intensidades y sus colores. Evidentemente el mundo es tridimensional pero su proyección en un plano (plano de proyección) es bidimensional. Básicamente se trata de imaginar un objeto situado en un determinado lugar y filmado por una cámara.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Conceptos previos 1. Veamos el siguiente diagrama: Contamos con un "mundo 3D" que estamos observando desde una determinada posición.3. Se caracteriza por su posición en el mundo. El campo visual es la "cantidad" de mundo que la cámara alcanza a ver. Esta cámara es nuestro "punto de vista" del mundo a cada momento. Ese punto es el centro de proyección tal y como se observa en la figura. Podéis pensar en el observador como vosotros mismos mirando hacia vuestro mundo virtual o bien como una cámara que lo esta filmando. Mirad la figura anterior e imaginad que acercamos el plano de 8 Oscar García .
Introducción a la programación gráfica con OpenGL Conceptos previos • proyección a nuestro mundo 3D. Es muy importante que notéis la independencia que todos estos elementos tienen entre sí. material. Se caracterizaran por sus atributos de color. La cámara es independiente de los objetos puesto que estos están en una posición y ella en otra. En este caso estaremos disminuyendo el campo visual dado que será menos "porción" del mundo la que se proyectará.Alex Guevara – La Salle 2004 9 . grado de transparencia. Por ultimo necesitamos objetos que formen parte de nuestro mundo y que precisamente serán los "filmados" por nuestra cámara. etc. Manejaremos los objetos (Geometría) por un lado y la cámara por otro de manera que los primeros "actuaran" en nuestro mundo y la segunda filmará desde una determinada posición con un determinado ángulo. Oscar García .
Pero lo que ocurre con todos esos puntos.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Conceptos previos 1. Arquitecturas gráficas Hablemos ahora del pipeline gráfico. escalar e incluso torcer cualquier objeto para que sea dibujado en pantalla tal y como debe estar dispuesto en el mundo. Transformación del modelo: este módulo es el encargado de trasladar. vectores y polígonos desde que entran hasta que salen lo vemos en la siguiente figura: El punto de entrada de nuestra geometría es el superior izquierdo y a partir de ahí solo tenemos que seguir las líneas que conectan los diferentes módulos. deformables o rígidos. rotarlos y escalarlos antes de dibujarlos en pantalla. líneas. cada una de las cuales implementa un proceso (rotar. La geometría que deseáis dibujar será la entrada de vuestro pipeline gráfico y como salida tendréis una imagen en pantalla. OpenGL realiza estas funciones multiplicando a nuestra geometría (vértices) por varias matrices.. polígonos. en definitiva. debemos ser capaces de trasladarlos. y. etc. por tanto. Analicemos cada uno de los módulos: • Objeto geométrico: nuestro mundo se compone de puntos. rotar. elemento que marcara la pauta de actuación para OpenGL e incluso para vuestras manos en el momento de programar. • Oscar García . primitivas. Inicialmente estos objetos tienen unos atributos que nosotros fijamos pero pueden ser movibles o fijos..4. trasladar.Alex Guevara – La Salle 2004 10 .) Nosotros usaremos las funciones de OpenGL para “crear” estas matrices y "operarlas" con nuestra geometría.
Según la resolución de pantalla sea mayor o menor. Es decir. ya posicionados correctamente en el mundo. Oscar García . a ese proceso se denomina Clipping. D. Son posiciones referidas a un sistema de coordenadas que definiremos única y exclusivamente para el mundo que estamos creando. En sistemas mas convencionales como PC o Mac. Tras esto solo falta iluminar los fósforos de nuestra pantalla con energía suficiente para que veamos lo que esperamos.I. todo se realiza vía software y por tanto es mas lento. se elimina. los "iluminamos" para que sean visibles y tomamos sus posiciones tal y como se ven desde la cámara. Proyección : Pasamos de coordenadas 3D del mundo a coordenadas 2D de nuestro plano de proyección. Por tanto. No actuaremos pues sobre él. si todo aquello que la camara no puede ver. Se trata de asociar la imagen recortada 2D que se encuentra en el frame buffer con los píxeles de la pantalla. Transformación del visionado: ahora es cuando necesitamos saber "como" se ven esos objetos. por ejemplo Silicon Graphics.S. No tendréis que cambiar el código si cambiáis de plataforma. ya sabemos las posiciones de todos los objetos en nuestro mundo. todos los módulos están construidos en la placa madre de manera que el sistema es muy rápido. como los vemos nosotros desde nuestra posición en el mundo. De todas formas lo interesante de OpenGL es que funcionará independientemente de la implementación del pipeline. Lo único es que según el sistema conseguiréis más o menos velocidad.Alex Guevara – La Salle 2004 11 . desde nuestra cámara. Ya tenemos la imagen de lo que nuestra cámara ve en el monitor. No son relativas a la cámara. Finalmente asociamos todos nuestros puntos a píxeles en pantalla. nos será transparente. Rasterización : este proceso se conoce también como "scan conversion". (Device Independent Screen Coordinates): tras proyectar tenemos lo que se llaman "coordenadas de pantalla independientes de dispositivo". funcionara igual.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Conceptos previos • Coordenadas del mundo: tras haber transformado nuestros vértices. un punto de nuestro mundo ocupara mas o menos píxeles. Coordenadas de cámara: tras aplicar luces ya sabemos cuales son las coordenadas de todos los objetos respecto de nuestra cámara. En este punto del pipeline no sabemos si nuestro monitor es de 15 pulgadas y de resolución 800 x 600 o si es de 19 pulgadas y de resolución 1024 x 1480. es decir. En maquinas dedicadas. recordad que precisamente he incidido en la independencia cámara/mundo. Las coordenadas que tenemos calculadas en este momento todavía no se han asociado a ningún tipo de pantalla o monitor. Clipping: el clipping consiste en recortar (ocultar) todo aquello que "está" pero "no se ve" desde la cámara. Imagen de pantalla: Aquí termina nuestro proceso. • • • • • • • El pipeline gráfico puede implementarse vía software o hardware.C. Evidentemente esto es un proceso totalmente físico llevado a cabo en el tubo de rayos catódicos del monitor. siempre y cuando no tengamos instalada una tarjeta acceleradora gráfica. De hecho esto no tenemos porque controlarlo nosotros. por que no entra en su ángulo de visión.
Supongamos que queremos crear un vértice.0 ). 1.0. 0. Estamos indicando a OpenGL que el vértice lo daremos mediante un array/vector de floats.0. glEnd( ).0 ) y (0. ( 1. glVertex3f( 1. Así aunque podemos usar los típicos (int. Veamos un ejemplo. glVertexfv( vértice ). es decir. Empecemos con algunos comandos básicos de OpenGL. double). un punto: Usaremos: glVertex3f( 0.0.0. Primitivas y atributos. 0. Se declaran exactamente igual que cualquier variable en C y tienen casi las mismas propiedades.0.0 ). Ya que estamos puestos vamos a definir nuestro primer polígono. 0. x = y = z = 0. en minúsculas.0. 0. o: GLfloat vértice[3] = { 0.0 ) según la forma ( X. Trabajamos en 3D y especificamos las coordenadas del vértice en este orden: X. OpenGL tiene sus propios tipos en cuanto a variables se refiere. es decir. glVertex3f( 0. Primitivas y atributos 2. En cambio en el segundo caso tenemos "fv" (float vector).0.0. GLdouble) Como veis son los mismos pero con el prefijo "GL" delante. 0.0.0 . Oscar García . 0. Z. normalmente la Z.0. 1. un triángulo. 0.0. Esto significa que vamos a especificar el vértice con 3 valores o variables de tipo real. glVertex3f( -1. OpenGL tiene varios tipos definidos de manera que nos facilita la creación de polígonos simples. Si deseamos trabajar en 2D solo tenemos que hacer una coordenada igual a 0. nos acostumbraremos a los definidos por esta librería (GLint.0 para los tres vértices que lo forman. Sus tres vértices se encuentran en las posiciones ( -1.Alex Guevara – La Salle 2004 12 . float. 0.0. 0. Y. Precisamente este es el array que defino justo antes de llamar a la función. Las funciones OpenGL empiezan con el prefijo "gl". 0.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Interficie OpenGL.0 ). Vamos allá: glBegin(GL_TRIANGLES).0 ). Y ). 0. o sea float. Este código crea un triángulo situado en el plano XY ya que observareis que los valores de Z son todos 0. Interfície OpenGL. En el primer caso el nombre de la función termina en "3f" (3 floats). Usémoslos porque el funcionamiento general del sistema será más óptimo. GLfloat.0.0 }.0 . Ambas funciones crean un vértice situado en el origen de coordenadas del mundo.0 ).
5.0. 0.5 ). Vamos a definir alguno de los atributos de nuestro triángulo. //se corresponde con el BLANCO y de esta manera si queremos definir un triángulo blanco obraremos así: glColor3f( 1. Usamos: glColor3f( 0.0. OpenGL supone la cara "a dibujar" del polígono como la que se define de esta manera.0 (Aplicar ese color en su máxima intensidad).de manera que primero especificamos el color y TODO lo que dibujemos a partir de este momento será de ese color.0..0 ). Aplicando una cantidad de cada color conseguimos el tono deseado (Teoría aditiva del color). Primitivas y atributos Un polígono se encapsula entre las funciones glBegin y glEnd. 1.0. 0. GL_TRIANGLES es una constante ya definida en la librería. glEnd( ). Cuando defináis un polígono a base de sus vértices deberéis seguir un orden concreto. 0. Es el llamado sistema RGB que muchos conoceréis sobradamente. La convención es crear los vértices siguiendo el polígono según el sentido antihorario de las manecillas del reloj. Los valores de cada color deben estar entre 0. Entonces se "mapea" en el frame buffer (representación en memoria del plano de proyección 2D) pasando posteriormente a la pantalla de nuestro monitor. El parámetro que recibe la primera sirve para decirle a OpenGL que tipo de polígono deseamos crear. glColor3f( 1. Al ejecutar cada función glVertex. glVertex3f( -1. Cualquier programa OpenGL que examinéis seguirá esta convención si esta bien estructurado.0 (No aplicar ese color) y 1.0. //se corresponde con el color NEGRO mientras que. en este caso el triángulo. Por claridad es conveniente tabular (indentar) el código entre glBegin y glEnd tal y como veis en el ejemplo. 1.0 ).0. Algo muy importante que debéis tener en cuenta. Así en este caso tenemos 3 vértices que sucesivamente entran en el pipeline uno detrás de otro.0 ). 1..Introducción a la programación gráfica con OpenGL Interficie OpenGL. 0. 0. . 0.0 ). 0.0 ).0. donde los tres valores (floats) que se le pasan a la función glColor son por orden. en nuestro caso un triángulo.0. la cantidad de verde (Green) y la cantidad de azul (Blue). por ejemplo su color. Por tanto: glColor3f( 0. glBegin( GL_TRIANGLES ). 0.5. la cantidad de rojo (Red) que deseamos.. el vértice en cuestión "entra" en el pipeline y se traslada a la posición que hemos especificado para él.0 ).0.. Oscar García . 1. Si no lo hacéis. glVertex3f( 0.0.0. 1.Alex Guevara – La Salle 2004 13 . OpenGL no asegura que la representación en pantalla sea la correcta. glVertex3f( 1.0. 0.
GL_TRIANGLE_STRIP : crea un triángulo con los 3 primeros vértices.) conseguimos diferentes objetos en pantalla dados unos vértices Oscar García . GL_LINES. etc. Primitivas y atributos Respecto a las constantes que podemos usar en la función glBegin tenemos entre otras: • • • • • • • GL_POINTS : para que todos los vértices indicados entre ambas funciones se dibujen por separado a modo de puntos "libres". GL_POLYGON : se unen todos los vértices formando un polígono. Veamos la figura: En la figura se observa como usando diferentes tipos ( GL_POINTS.Alex Guevara – La Salle 2004 14 .Introducción a la programación gráfica con OpenGL Interficie OpenGL. De hecho los tipos mas usados son los tres primeros mientras que el resto pueden sernos de ayuda en casos determinados. GL_QUADS : cada 4 vértices se unen para formar un cuadrilátero. se traza automáticamente una línea que los une. GL_TRIANGLES : cada 3 vértices se unen para formar un triángulo. GL_QUAD_STRIP : igual que el anterior pero con cuadriláteros. GL_LINES : cada dos vértices definidos. entonces sucesivamente crea un nuevo triángulo unido al anterior usando los dos últimos vértices que se han definido y el actual.
GLdouble radius. En la anterior figura tenéis un ejemplo de esto. GLint stacks). En la segunda fila de la figura vemos como crear sucesivos "polígonos de cuatro lados" (no tienen porque ser cuadrados o rectángulos. Lo que OpenGL dibujará según el caso es lo que se encuentra en color negro en la figura. Es lo que se denomina "Tesselation". glVertex3f( p7x. Entonces. mas calidad tendrá ya que OpenGL la aproximara por mas polígonos. • Usando GLUT con: void glutSolidSphere(GLdouble radius. eso depende de en qué posiciones situemos los vértices) con un lado en común de dos a dos. GLint stacks ). de lo contrario los resultados son simplemente impredecibles y pocas veces acertados. y coloreado. ).Alex Guevara – La Salle 2004 15 . En cuanto a *qobj en la primera función. no el trazado gris que solo lo he puesto como referencia. Primitivas y atributos creados según el orden que veis en la figura ( primero p0. glVertex3f( p2x. se trata de definir primero un objeto de tipo quadric con otra función de GLU ( gluNewQuadric ) para después asociar la esfera al susodicho objeto. por tanto. ¿como dibujamos polígonos que no sean convexos? Lo que normalmente se hace es dibujar un polígono complejo. p0y. Los polígonos especificados por una serie de puntos deben ser convexos para su correcto trazado. convexo o no. Que quiere decir esto?. glEnd(). p7y. ). GLint slices. En cuanto programemos lo veréis mas claro pero de hecho no dejan de ser funciones en C de las de siempre. luego p1.) para los 6 rectángulos de la primera fila. Todo polígono puede descomponerse en triángulos y. pues bien se define a un polígono como convexo si cogiendo dos puntos cualesquiera de su interior y trazando la línea que los une. ). Hay mas variantes que podréis encontrar en las especificaciones de OpenGL aunque no suelen usarse mas que para aplicaciones muy concretas. por parte de OpenGL. a base de muchos triángulos. No os preocupéis Oscar García . glVertex3f( p1x. a partir de estos somos capaces de dibujar cualquier cosa. todos los puntos que pertenecen a la línea se encuentran dentro del polígono. GLint slices. glVertex3f( p0x. Con radius definimos el radio que queremos para la esfera. También lo tenéis en la figura explicitado gráficamente. Es decir: glBegin( TIPO ). p0z p1z p2z p7z ). con slices y stacks la "partimos" en porciones como si de un globo terráqueo se tratara ( paralelos y meridianos) de manera que a mas particiones. Usando GLU o GLUT podemos crear con una sola llamada objetos mas complejos como es el caso de una esfera: • Usando GLU con: void gluSphere( GLUquadricObj *qobj. etc.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Interficie OpenGL. p2y. p1y. Por tanto asegurad siempre que definís polígonos convexos.
cuando operemos con luces veremos que para cada cara de un polígono hay que asociar un vector o normal. En este caso se vería luz blanca emanando del objeto/s dibujados a partir de ahora. y por tanto dibujarla. 0. De momento quedaros con la idea que es lo que me interesa. Primitivas y atributos porque no usaremos demasiado esta filosofía. Bueno hablemos un poco de los atributos. con que ancho por punto. Estos son algunos de los atributos que pueden especificarse. 0.0. Green.. El orden de los parámetros es X. posY en el eje Y .0 ): esta es algo genérica y se refiere al color con el cual debe de "resetearse" el frame buffer cada vez que redibujemos toda la escena de nuevo. glMaterialfv(GL_FRONT. Si deseamos cambiar los atributos deberemos hacerlo en otra parte del programa de manera que la forma de dibujar será diferente a partir de esa línea. Veamos algunas funciones de ejemplo referidas a atributos: • • • • • glClearColor( 0. Por supuesto antes hay que definir luces en Oscar García . con que color de relleno. por ultimo y también referido al tema de las luces. es decir. Blue ( RGB ). glNormal3f( 1. Cada objeto será de un material diferente de manera que los reflejos que en el se produzcan debidos a las luces de nuestra escena variaran según su rugosidad. glColor3f( 1. 0. 0. Una cosa es el tipo de la primitiva a dibujar y otra es como se dibuja. en este caso definimos que todas las caras principales ( FRONT. de color negro. GL_DIFFUSE. Esta función define como normal a partir de este momento a un vector definido desde el origen con dirección positiva de las X.. posZ ): función que nos traslada posX unidades en el eje X..0 ).0.0 ): En este caso definimos que todo lo que se dibuje desde este momento será de color rojo. en OpenGL los atributos no se pueden definir explícitamente para cada objeto sino que lo usual es definir unos ciertos atributos generales de manera que todo lo que se dibuje a partir de ese momento seguirá esas especificaciones. Es cierto y por lo tanto previamente a crearla.0 ): con esta llamada definimos que cada uno de nuestros puntos deberá tener un grosor de dos pixeles en el momento de ser trasladado a pantalla. capacidad de reflexión . glPointSize( 2.0. blanco). Y. transparencia.0. 0..0. El cuarto parámetro de la función se refiere al valor de "alpha" en cuanto al color. Z. deberemos especificar donde queremos que OpenGL la dibuje. etc. 0. Recordad que el orden de parámetros es Red. La componente difusa de un material define que color tiene la luz que este propaga en todas las direcciones cuando sobre el incide un rayo luminoso. 0. y si tras esto llamamos a glutSolidSphere. con que color de borde. Veremos mas adelante que el valor de alpha permite variar el grado de transparencia de un objeto.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Interficie OpenGL.0. Algo importante. A alguien se le ocurrirá probablemente pensar que en estas funciones no se define la posición de la esfera en el mundo. con que ancho de borde.Alex Guevara – La Salle 2004 16 .0. Lo podemos especificar con: glTranslatef( posX. En este caso el "fondo" de nuestra ventana será como el fijado por esta función en el frame buffer. ya tendremos a nuestra esfera dibujada en el punto que deseamos. son las caras "que se ven" del polígono ) de los objetos dibujados a partir de ahora tendrán una componente difusa de color blanco ( asumiendo que el parámetro "blanco" es un vector de reales que define este color ). posY.
al frame buffer y esto aun nos tomara algo de tiempo...Introducción a la programación gráfica con OpenGL Interficie OpenGL.se corresponde con la letra H. que redondea automáticamente aunque hay que evitarle cálculos innecesarios y prever valores correctos. En cuanto al segundo caso tenemos un ejemplo de simplicidad y rapidez.. Que decir del texto. En el caso del valor para alpha.. Es el típico alfabeto creado a partir de bloques de bits ( BitMaps ). Es decir. Así podremos crearnos fácilmente un alfabeto y posicionar directamente en el frame buffer sendas letras. De esta forma: 1 1 1 1 1 1 1 . azul y transparencia.. de manera que tendremos una rejilla sobre la que un 1 significara lleno y un 0 vacío. En el primer caso cada letra del alfabeto es una nuevo polígono literalmente construido a partir de primitivas de manera que puede tratarse tal y como si de un objeto cualquiera se tratara. 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 Oscar García .. 1 ]. Los valores para cada componente se encontraran siempre dentro del intervalo [ 0. trabajaremos con la convención RGBA. OpenGL permite dos modos de texto: Stroke Text y Raster Text. Para ello es necesario conocer como acceder directamente. OpenGL adoptara como valor 1 o 0 según sea el caso.. objeto totalmente opaco. En cuanto a los colores.en fin todo lo que nos es posible aplicar a un polígono. Primitivas y atributos nuestra escena y activarlas... al nivel de bit. Lo veremos mas adelante en el apartado de iluminación. grado de rojo.no nos es de mucho interés ahora mismo que lo que estamos deseando es empezar a dibujar polígonos 3D como locos pero comentare un par de cosas. trasladar. verde.Alex Guevara – La Salle 2004 17 . es decir. rotar. Si nos pasamos o nos quedamos cortos numéricamente hablando. Es pesado pues tenemos que dibujar literalmente cada letra a base de primitivas pero interesante en cuanto a posibilidades pues podremos escalar.. 0 significa transparencia total y de aquí podemos usar cualquier valor hasta 1.
De hecho lo que se hace es añadir una nueva coordenada a las típicas XYZ. lo cual sería incorrecto. · W = 0. Es muy sencillo convertir un vector o un punto cartesiano a su representación homogénea. w) en homogéneas. Si entendemos que un vector es una resta entre dos puntos: Vector v = Punto1 . z1) . y. c. rotándola respecto de un eje. c. el caso anterior queda modificado de la siguiente manera: Punto P1 = (x1. Los valores típicos para la nueva componente son: · W = 1. y1. z1) en cartesianas es P1 = (x1. z) y representa una determinada localización en un espacio 3D.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones 3. Vector v = (a. imposibles de efectuar multiplicando matrices si no se usan coordenadas homogéneas. Transformaciones.Punto2 = (x1. Por otra parte trabajaremos modelando geometría para luego transformarla: trasladándola a otra posición. z2) = (a. cuando sean vectores. b. Estas son las llamadas transformaciones afines/rígidas/lineales. y1. y2.Alex Guevara – La Salle 2004 18 . cuando tratemos con puntos. Es decir un punto es algo así: P = ( x. y1. b. Dado que operamos usando matrices para efectuar estas transformaciones necesitamos modificarlas ligeramente por dos motivos: · Para que no alteren de igual forma a un vector y a un punto. c) Obtenemos el mismo aspecto que un punto. b. 3. · Para poder efectuar algunas transformaciones afines como la traslación. Añadimos la componente W de esta forma: Punto P1 = (x1. c) en cartesianas es v = (a. Por tanto. z1. Oscar García . 1) en homogéneas. z1. Vector v = (a. b.(x2. y1. Pero cuando programamos Gráficos hablamos de puntos y de vectores y pueden confundirse en cuanto a representación. w1) en homogéneas. 0) en homogéneas.1. escalándola para cambiar su tamaño. Coordenadas Homogéneas Todos estamos acostumbrados a utilizar coordenadas cartesianas para representar los vértices que definen a nuestra geometría. etc.
y1. Por lo tanto. el sistema de referencia dibujando después el vértice en éste. 4. de nuestra geometría. Se observa que tan sólo transformando los vértices y uniéndolos de nuevo obtendremos como resultado final la línea que los une transformada. pero puede pasar que nos interese variar W y entonces no podremos usar las XYZ hasta haberlas normalizado según os acabo de explicar. 5) Una observación importante: podemos transformar de dos maneras distintas pero totalmente equivalentes. 1) = (2. como podemos ver en la figura: Figura 1. w1) en homogéneas.Alex Guevara – La Salle 2004 19 . Las transformaciones afines conservan las lineas. Las transformaciones afines se llaman así porque conservan las lineas. sin tener que efectuar una operación diferente en cada caso. Es exactamente lo mismo transformar un vértice respecto de un sistema de referencia que transformar. De esta forma queda claro que sólo tendremos que aplicar transformaciones a los puntos. tendremos que efectuar una sencilla operación para transformar un punto homogéneo en uno cartesiano. Es decir. vértices. z1/w1). uniéndolos después con segmentos rectos. 6. y un vector en otro vector. 3. entonces en cartesianas el punto es P1 = (x1/w1. Si tenemos el punto: P1 = (x1. En el caso que W sea diferente que 1 ó 0. Oscar García . En el caso de W = 1 no hay que hacer nada pues la división es obvia. 2. 2) = (5. z1.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones Veremos más adelante en este capítulo como este convenio nos permite operar transformando un punto en otro punto. podemos decir que: P = (1. 10. y1/w1. en orden inverso. 15. que normalizamos cada una de las componentes XYZ del punto por su componente W.
Y es que la mayoría de los "pipeline's" gráficos implementados vía hard en aceleradoras 3D o tarjetas de video esperan recibir matrices para concatenarlas y multiplicarlas. La matriz que se ha aplicado a cada uno de los vértices del cubo la tenéis en la figura 9.3. Tan sólo tendremos que multiplicar a cada uno de sus vértices por la matriz de escalado. Si intentamos aplicar la transformación que vemos sin usar coordenadas homogéneas.Alex Guevara – La Salle 2004 20 . 3. Escalar Gracias a la función de escalado podemos aumentar/disminuir un objeto en cuanto a tamaño. El cubo original es el de color rojo y como veis está centrado en el origen. Trasladar Esta es precisamente una transformación afín imposible de realizar en cartesianas si no se incluye una suma de matrices. uniéndolos después con líneas tal y como estaban al inicio: Figura 2.0 sobre todas sus componentes. Pero nosotros no queremos sumar. Oscar García . es decir. Escalar un cubo.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones 3. En el ejemplo se observa el efecto claramente. El cubo escalado es el de color verde. con un vector y una matriz de 3 x 3.2. veremos como es imposible hacerlo. tan sólo multiplicar. Es 2 veces mayor que el original al haber efectuado un escalado de 2. Necesitamos “sumar” algo al resultado para lograrlo.
el cubo original es de color rojo y está centrado en el origen. La matriz que implementa esta transformación la tenéis en la figura 9. que en este caso es el eje Y y no el Z al que tanto nos hemos acostumbrado desde siempre.4.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones Figura 3. Figura 4. Podemos rotar alrededor del eje X.Alex Guevara – La Salle 2004 21 . Seguimos con el mismo criterio que antes. Al igual que anteriormente. Rotar un cubo. del eje Y o del eje Z. El cubo verde tiene exactamente las mismas dimensiones pero se ha rotado 45 grados alrededor del eje vertical. Rotar La rotación debe realizarse siempre alrededor de un determinado eje de referencia. Al cubo verde se le ha aplicado una traslación de 30 unidades positivas siguiendo la dirección del eje X. Oscar García . y según el caso la matriz a aplicar será una o será otra. Trasladar un cubo. Obviamente el tamaño se conserva pues no hemos aplicado ningún escalado. 3. La matriz a emplear está en la figura 9. El cubo rojo sigue estático en el origen.
es el signo del ángulo cuando vamos a efectuar a una rotación. Aquí tenemos las matrices a aplicar: Oscar García . o buffer de profundidad de unos políguonos respecto de los otros para que no se solapen (para eliminar las superfícies ocultas) Otro aspecto a considerar.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones Respecto al cambio del eje Y con el Z. Pues esa rotación se considera positiva.5. Incluso más adelante hablaremos del “Z buffer”. se trata por ejemplo de alterar el valor de la X y de la Y en función del de la Z. 3. Consiste en hacer que alguna de las componentes de un vértice varíe linealmente en función de otra. y no de altura. Se consiguen efectos de distorsión muy interesantes para ciertas animaciones. Deformar Es la llamada transformación de "Shearing". Existe una convención establecida para cuando hablemos de ello: "El ángulo de rotación se define como positivo si supone girar en dirección contraria a las manecillas del reloj (CCW-Counter Clockwise) al mirar el eje sobre el que se rota de fuera hacia a dentro (mirar hacia el origen)" Es decir: Figura 5. una rotación contra-reloj es la indicada. Así pues si digo que voy a rotar 30 grados CCW alrededor del eje X me refiero a que rotaré 30 grados siguiendo la dirección y el eje de la figura.Alex Guevara – La Salle 2004 22 . En ella podéis ver como si miramos hacía el origen a través del eje de las X. hemos de pensar que en gráficos siempre se utiliza la Z como unidad de profundidad. Me explico. Sentido positivo de rotación.
es decir números. en el segundo X y Z en función de Y y en el tercero X e Y en función de Z. Oscar García . que vosotros mismos deberéis escoger para conseguir el efecto deseado. Matrices de deformación o "shearing". Syx.Alex Guevara – La Salle 2004 23 . etc son escalares reales.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones Figura 6. El punto resultante es el de la izquierda. A la derecha tenemos la matriz a aplicar y un punto genérico al cuál se aplica ésta. En el primer caso variamos las componentes Y y Z en función de X. Sxz. Se entiende que los valores Sxy.
Para hacerlo tenemos que concatenar una detrás de otra todas las matrices por las que sus vértices deben multiplicarse. El orden afecta al resultado. Tenemos ambos casos en la figura 9. es decir que si A y B son matrices. Oscar García . En el segundo caso primero rotamos los 45º alrededor del mismo eje y después trasladamos 30 unidades siguiéndo el eje X. las multiplico todas y obtengo una matriz resultante más o menos compleja.Alex Guevara – La Salle 2004 24 .Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones 3. En el primer caso hemos aplicado una traslación de 30 a lo largo de X y después una rotación de 45º alrededor del Y.6. es decir. Para cada transformación creo una matriz. Esa es la matriz que aplicaré a mis vértices para que se vean afectados "de golpe" por todas las transformaciones. Como siempre el cubo rojo y centrado es el inicial y el verde el resultado final. Hemos de tener en cuenta una propiedad: La multiplicación de matrices no es conmutativa. Una prueba gráfica es la siguiente figura: Figura 7. Lo cuál equivale a decir que el orden de las matrices afecta al resultado final. a la posición y orientación de nuestro objeto geométrico 3D. Se observa con toda claridad que el resultado de aplicar las mismas dos transformaciones pero con el orden cambiado da como resultados dos bien distintos. Concatenación de transformaciones Ahora supongamos que deseamos aplicar múltiples transformaciones a un determinado objeto geométrico. es distinto A · B que B · A.
Es decir. Aquí tenéis gráficamente lo que hemos explicado escribiendo: Figura 8. Es decir. de izquierda a derecha. Dónde Pf es el punto transformado final. T2 la segunda y así sucesivamente. o renglón. Sólo hay que fijarse en la convención que se usa porque eso define que forma tienen nuestros puntos. Pero ojo que en ambos casos tenemos que multiplicar las matrices como siempre nos han enseñado. de primera a última a aplicar. Premultiplicación y postmultiplicación Existen dos convenciones en cuanto a uso de transformaciones geométricas: la de Robótica / Ingeniería y la de Gráficos. T1 la primera transformación a aplicar. Las matrices se ordenan de izquierda a derecha en cuanto a orden de las transformaciones. que se multiplican por la izquierda.7. Pero en cada caso se sigue una metodología distinta. es decir. En ambos casos se realizan exactamente las mismas operaciones pues tanto puedo querer mover un brazo robot como un personaje sobre mi juego 3D. se postmultiplican las matrices. En la convención de Gráficos. que es la que yo he estado asumiendo durante todo el artículo y en concreto en la figura 9. Pi el inicial del que parto. es de derecha a izquierda. además el orden de las transformaciones.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones 3. Oscar García . Premultiplicar y postmultiplicar. En cambio en Robótica se utilizan vectores de tipo fila.Alex Guevara – La Salle 2004 25 . que los puntos se toman como vectores en columna que se multiplican a las matrices por la derecha. se premultiplica. por que lado los he de multiplicar y en que orden debo ir añadiendo las transformaciones. Y.
Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones Figura 9. Oscar García . En la figura siguiente tenemos las matrices de transformaciones genéricas que podremos aplicar. Figura 10. Matrices genéricas.Alex Guevara – La Salle 2004 26 . Ejemplos presentados.
toda la geometría se ve afectada por la CTM (Current Transformation Matrix) o matriz de transformación actual. Queda por tanto claro que OpenGL utiliza la convención de Gráficos como era de esperar. de la proyección. La primera nos interesa mucho ahora pues almacena todas las transformaciones afines que definamos en nuestro código. GLfloat ty. · Trasladar según los factores tx. Cualquier vértice que pase por el "pipeline" será multiplicado por esta matriz y consecuentemente transformado.0) o bien el Z que es (0. Esto se hace cargando en ella la matriz identidad que es el elemento neutro de la multiplicación de matrices. En el caso de la rotación podemos indicar cualquier eje. también en OpenGL por supuesto.Alex Guevara – La Salle 2004 27 . // Activamos la matriz de transformación glLoadIdentity(). La "Model-View matrix" o matriz de transformación y la "Projection matrix" o matriz de proyección.1).8. sy y sz. Esto lo hacemos con: glMatrixMode(GL_MODELVIEW). Eso quiere decir que si tengo 3 líneas de código tal que: Oscar García . Lo primero que debe hacerse es inicializar la matriz. GLfloat sz). Lo típico es el eje X o (1. GLfloat sy. Cuidado porque la regla en esta librería es que la transformación que se ha definido última será la primera en aplicarse a la geometría. vy. Si no lo hiciéramos correríamos el riesgo de añadir transformaciones a otras ya existentes con lo cuál el resultado en pantalla no seria el deseado.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones 3. En OpenGL la CTM se compone de dos matrices. ty y tz. GLfloat vz). GLfloat vx.1. A medida que vamos definiendo transformaciones se acumulan postmultiplicando en la matriz de transformación. glTranslatef(GLfloat tx. GLfloat tz). vz) glRotatef(GLfloat angulo. Con esto nos aseguramos de “limpiarla” por completo antes de añadir transformaciones. Implementación En cualquier aplicación o paquete gráfico. De la segunda ya profundizaremos más adelante pues se encarga de la conversión 3D (mundo virtual) a 2D (pantalla) es decir. Ambas se concatenan y de su producto se crea la CTM para el "pipeline" que controla OpenGL.0). glScalef(GLfloat sx. Esta guarda la información sobre todas las matrices que se han ido acumulando. el Y o (0.0. // Cargamos la matriz identidad Una vez hecho esto podemos acumular transformaciones sucesivas mediante las funciones: · Escalar según sean los factores sx. · Rotar el ángulo según el eje que define el vector (vx. GLFloat vy.0.
que os he comentado sinó que también podemos usar: glLoadMatrixf(puntero_a_matriz).8. las 2 // transformaciones anteriores glTranslatef. Crear matrices "a medida" Por último comentar que también podemos crearnos matrices "a mano" para después pasarlas a la matriz de transformación de OpenGL. //glPop (.. rotación. El resto no debiera verse afectado por esos cambios. En el segundo caso multiplicamos a lo que ya haya en la matriz por lo que nosotros pasamos. //afectará a sólo a la geometría que dibuje antes del // Render de la geometría que pasará // por 4 transformaciones glPopMatrix( ). No disponemos tan sólo de las funciones de traslación. // afectará a toda la geometría que dibuje a partir de ahora glPushMatrix( ). Ahora podemos dibujar todo el resto. Oscar García . Eso "altera" un poco nuestra idea de ejecución secuencial al programar estructuradamente pero es así con OpenGL y debe tenerse en cuenta.. // afectará a toda la geometría que dibuje a partir de ahora glTranslatef.1. En el primer caso sustituimos a la matriz actual con la que le pasamos precalculada por nosotros mismos. la "model-view" debe entenderse como una pila...la primera en aplicarse será la transformación de la tercera línea.. seguida por la de la segunda y finalizando con la primera. // recupero el estado de la matriz anterior dibujo_el_resto( ). Esto la haremos mediante las funciones: glPushMatrix( ). Entonces se salva la matriz y se añaden otras. // afectará a sólo a la geometría que dibuje antes del glPop glScalef. es decir..) 3.Alex Guevara – La Salle 2004 28 .. // Salvamos el estado actual de la matriz glPopMatrix( ).. Se dibuja la geometría "especial" y inmediatamente después se recupera la matriz.. ya que no se verá afectado por las transformaciones que hayamos definido entre el glPush() y el glPop() Aquí vemos un pequeño ejemplo (. // Recuperamos el estado de la matriz Esto nos servirá en el caso de que tengamos que aplicar algunas transformaciones a una pequeña parte de la geometría.) glRotatef.2. glMultMatrixf(puntero_a_matriz)... Concepto de "pila" o "stack" La matriz de transformación. // salvo el estado actual de la matriz.. Lo que se hace es definir las transformaciones generales que afectan a todos..Introducción a la programación gráfica con OpenGL GlScalef(…) GlRotatef(…) GlTranslatef(…) Transformaciones .. 3..8.. // Render de la geometría que pasará por 2 transformaciones dibujo_geometría_específica( ). Podemos salvar el estado de la pila en cualquier momento para recuperarlo después. Cada transformación que añadimos entra a la pila como la última y por tanto al salir será la primera.
y así sucesivamente. es decir: |a0 |a1 |a2 |a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12| a13| a14| a15| Primero definimos a0. Es importante saber que OpenGL asume que la matriz que se le pasará está definida por columnas. o GLfloat M[4][4].Alex Guevara – La Salle 2004 29 . a4 . Oscar García . a3. después a1. a2.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Transformaciones El puntero a una matriz se asume como variable del tipo: GLfloat M[16]...
Como primera gran clasificación de las proyecciones planares podemos hablar de: ·Proyecciones planares ·Paralelas ·Oblicua ·Ortográfica ·Perspectiva ·1 punto ·2 puntos ·3 puntos Nosotros nos centraremos en dos de estas proyecciones. Tenemos que proyectar la geometría en un plano de proyección. En el caso de la ortográfica. Como plano es obviamente 2D y suele situarse por convención en Z = 0 (plano XY). Lo observamos mejor en la figura: Oscar García .Alex Guevara – La Salle 2004 30 . Por discretizar entendemos pasar del mundo real (float o double) al entero (integer) que es el de los píxels de nuestro monitor. Esta dirección se establece por medio de proyectores (líneas) que cortan el plano de proyección generando así la imagen 2D que finalmente aparecerá en pantalla. La ortográfica y la perspectiva de un sólo punto. Proyecciones. los proyectores son perpendiculares al plano de proyección.1. 4.2. 4. Tipos de proyección No comentaremos todas las existentes.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Proyecciones 4. ¿Pero cómo hacer que aparezcan en nuestra ventana del Sistema Operativo? La ventana es 2D y en cambio está mostrando geometria 3D dando sensación de que hay profundidad. En éstas se define una dirección de visión (viewing) que va desde el observador hasta el objeto en cuestión. La idea es proyectar primero para "discretizar" después. Tras las transformaciones homogéneas para nuestra geometría ya somos capaces de modelar y situar objetos a lo largo y ancho de nuestra escena virtual. no será necesario. Nos centraremos en las proyecciones planares. cuenta con proyectores paralelos entre ellos. El centro de proyección (COP) se encuentra en el infinito. Proyección ortográfica Como proyección paralela que es.
x_max. y_min. A los valores MAX y MIN también se les denomina FAR o BACK y NEAR o FRONT. Los parámetros a especificar son las dimensiones de la caja (Xmin. Ymin. Zmin. Es decir. 4. Zmax). con lo cual el realismo no es total. que si nos acercamos o alejamos de ellos no se producen cambios de tamaño. z_max). Las proyecciones perspectiva preservan las dimensiones reales de los objetos si nos acercamos / alejamos de ellos. glLoadIdentity(). y_max). y_min.Alex Guevara – La Salle 2004 31 . x_max. Por tanto el efecto visual es justo el que necesitamos en casos de apariencia real. Proyección perspectiva Esta es la que utilizaremos para dotar del mayor realismo a nuestras aplicaciones. Ymax.3.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Proyecciones Este tipo de proyección no preserva las dimensiones reales de los objetos según la distancia hasta ellos. la última función puede reemplazarse por: gluOrtho2D(x_min. si se aceptan los valores por defecto de Zmin = -1. z_min.0 y Zmax = 1. Xmax. glOrtho(x_min. Se utiliza tradicionalmente en proyectos de ingeniería del tipo de programas CAD/CAM.0. Oscar García . y_max. En OpenGL la podemos definir de la siguiente forma: glMatrixMode(GL_PROJECTION).
glLoadIdentity(). · Relación de Aspecto o "aspect ratio". x_max. En este caso OpenGL calculará el "frustrum piramidal". Los parámetros que tenemos que especificar son: · FOV en grados. z_far). Oscar García . En OpenGL la podemos definir así: glMatrixMode(GL_PROJECTION). · Los valores NEAR y FAR del volúmen de visualización perspectiva. z_min. Son simplemente dos maneras distintas de acabar creando lo mismo. y_max. z_max). Las distancias NEAR y FAR son siempre positivas y medidas desde el COP hasta esos planos. Como podemos observar los proyectores no son paralelos entre ellos tal. Se refiere al ángulo de abertura vertical. el plano de front (near) estará realmente situado en z = -zmin mientras que el de back (far) estará en z = -zmax. A cada uno con su elección. es decir. Relación de Aspecto. Es el "field of view" o campo visual. y_min. Es el cociente entre la anchura (width) y la altura (height) del plano de proyección deseado. Idem que en ortográfica. el volúmen de visualización perspectiva más idóneo. Dado que la cámara apunta por defecto en la dirección negativa de Z. gluPerspective( FOV en grados. Todos los proyectores emanan de él y se dirigen hasta el objeto intersectando el plano de proyección. Podemos definir también una proyección perspectiva usando la función: glFrustrum(x_min.Alex Guevara – La Salle 2004 32 . la que os parezca más intuitiva y cómoda.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Proyecciones En la figura tenemos una proyección perspectiva con un sólo COP o punto de fuga. que serán obviamente paralelos al plano Z = 0. z_near.
Tenemos que acotar en este sentido y es por eso que además de definir un plano de proyección y una forma de proyectar. Oscar García . Yo puedo estar quieto pero girar la cabeza y mirar hacía donde me venga en gana. OpenGL calculará todas las transformaciones que aplicará al mundo 3D para que manteniendo la cámara en el origen de coordenadas y enfocada en la dirección negativa de las Z's nos dé la sensación de que lo estamos viendo todo desde un cierto lugar. Una vez situada debe orientarse. Un punto del mundo obviamente. upY. En cuanto a los parámetros que demanda la función son los siguientes: · Coordenadas del "eye". mientras que la cámara se mueve continuamente según nos interese. Añadir a esto que la matriz que se modifica al llamar a esta función no tiene que ser GL_PROJECTION sinó GL_MODELVIEW. upX.4. La proyección se define sólo una vez. atZ. Para ello recordad siempre activar esta matriz antes de llamar a gluLookAt de esta forma: glMatrixMode(GL_MODELVIEW). Cada vez que modificamos la posición varían las coordenadas XYZ de cámara. Es el valor XYZ del punto al que queremos que mire la cámara. Es literalmente la posición XYZ dónde colocar la cámara dentro del mundo. En OpenGL lo tenemos fácil con: gluLookAt(eyeX. Dirección de "AT". a qué punto concretamente. eyeZ. Todo aquello que no se encuentre dentro del volúmen será rechazado y no proyectado dado que no debe verse. La posición de la cámara no tiene nada que ver con la proyección que hayamos establecido. Orientación. Los parámetros a definir en cuanto a la cámara son: Posición XYZ en el mundo 3D.Alex Guevara – La Salle 2004 33 . 4. upZ). atX. Todo lo que ella vea será proyectado. discretizado y finalmente mostrado en nuestra ventana del sistema operativo. típicamente al principio del programa en una función inicializadora. Define hacia dónde estoy mirando. · Coordenadas del "at". En un juego arcade 3D típico la cámara nos da la visión frontal del mundo y se va moviendo a nuestro antojo con las teclas o el ratón.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Proyecciones Hemos de pensar que no hay que proyectar toda la geometría existente sinó tan sólo la que vé la cámara desde su posición y orientación. creamos un volúmen de visualización finito con unas fronteras bién marcadas. la cámara debe posicionarse. atY. Al igual que un objeto cualquiera. eyeY. Esta es la función que determina dónde y cómo está dispuesta la cámara. Podemos imaginar que de la cámara emana el volúmen de visualización de forma que se traslada con ella. La Cámara La cámara son nuestros ojos virtuales.
es un vector y no un punto. Con él regularemos la orientación de la cámara. Si. Este ha de ser el vector que "mira hacia arriba" si entendemos que el vector que mira hacia delante es el que va del "eye" hasta el "at". Variando el "up" variamos la orientación: Oscar García .Introducción a la programación gráfica con OpenGL Proyecciones · Coordenadas del vector "up".Alex Guevara – La Salle 2004 34 .
/* La "reseteamos".0).0. */ void inicio(void) { /* Activamos la matriz de proyección. control de eventos de entrada. /* "Reseteamos" esta con la matriz identidad. sin tener que complicar el código para crear ventanas o controlar el teclado con la API del Sistema Operativo.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT 5. } /* OpenGL llamara a esta rutina cada vez * que tenga que dibujar de nuevo. /* Activamos la matriz de modelado/visionado. negro. /* Copyright (c) Oscar García Panyella 1998. ALTO. añade funcionalidades tales como creación de ventanas. /* Plano de proyección igual a la ventana de visualización. -10. * Curso de OpenGL para Macedonia Magazine. *Volumen de visualización desde z=-10 hasta z=10. 0. */ /* Incluimos las librerías */ #include <GL/glut.h /* Ancho de la ventana de visualización */ #define ANCHO 400 /* Alto de la ventana de visualización */ #define ALTO 400 /* Coordenada X del origen de la ventana. esquina superior izquierda */ #define ORIGENY 100 /* *Parámetros iniciales del programa. */ glLoadIdentity(). ANCHO. * Primer ejemplo. donde tan solo queremos experimentar con OpenGL. A continuación veremos un pequeño codigo fuente de un programa. (GLfloat)ALTO/2. */ glLoadIdentity(). esquina superior izquierda */ #define ORIGENX 100 /* Coordenada Y del origen de la ventana. * Nos mantenemos en el plano z=5 que se encuentra dentro del volumen de * visualización. */ glMatrixMode(GL_PROJECTION). creación de menús. Lo hace automáticamente. */ glOrtho(0. 0. 0.0).0. */ void dibujar(void) { /* "Limpiamos" el frame buffer con el color de "Clear" en este Oscar García . */ glTranslatef((GLfloat)ANCHO/2. * * Dado que rellenara el polígono de color y cada vértice es de * un color diferente. etc. 0. /* Color de fondo para la ventana de visualización. OpenGL rellenara el interior con una interpolación * de los colores de los 4 vértices. */ glClearColor(0. Su simplicidad de uso la hace idónea para aplicaciones pequeñas.Alex Guevara – La Salle 2004 35 . Esta librería. /* Nos trasladamos al centro de nuestra ventana donde siempre dibujaremos el polígono. todos los derechos reservados. 10). mientras lo analizamos veremos la manera de funcionar de GLUT.0. */ glMatrixMode(GL_MODELVIEW). La librería GLUT En este apartado veremos el funcionamiento de la librería GLUT. 5. que se sirve de funciones de OpengGL.
Oscar García . Para definir la función MAIN lo haremos como siempre. */ glPolygonMode(GL_FRONT. Veamos que hacemos con ella en el caso de OpenGL. glVertex3i(-100. /* ANSI C requiere que main retorne un entero. -100. */ glutDisplayFunc(dibujar). glVertex3i(100. /* Color azul para el primer vértice */ glColor3f(0. argv). glVertex3i(100. glEnd(). 0. debe llamar a la * función "dibujar".0. ORIGENY). 100. 1.0.0). /* Definimos una ventana de medidas ANCHO x ALTO como ventana de visualización */ glutInitWindowSize (ANCHO. 0. /* Creamos literalmente la ventana y le adjudicamos el nombre que se observara en su barra de titulo */ glutCreateWindow("Cuadrado Multicolor"). 0. /* Hacemos saber a OpenGL que cada vez que sea necesario dibujar de nuevo.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT caso */ glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT).0). glVertex3i(-100. /* Activamos buffer simple y colores del tipo RGB */ glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB). /* Color verde para el segundo vértice */ glColor3f(0. /* Inicializamos el sistema */ inicio(). } negro.Alex Guevara – La Salle 2004 36 .0). 0.0. 5). */ int main(int argc.1. 5). /* Color rojo para el tercer vértice */ glColor3f(1. */ glutMainLoop(). /* Posicionamos la esquina superior izquierda de la ventana en el punto definido */ glutInitWindowPosition (ORIGENX.0. 5).0. 1. /* Color amarillo para el cuarto vértice */ glColor3f(1.0). } /* * Main del programa.0.0. char **argv) { /* Primera llamada siempre en OpenGL. GL_FILL).0. función que se llama automaticamente al iniciar la ejecución del programa. /* Aquí espera el programa mientras nada ocurra. * por ejemplo la primera vez. -100. ALTO). */ return 0. /* Queremos que se dibujen las caras frontales de los polígonos y con relleno de color. 5). por si usáramos la línea de comandos */ glutInit(&argc. 0. 100. glBegin(GL_POLYGON). es un Loop * infinito que se vera turbado por las sucesivas veces que * sea necesario redibujar. 1. Función MAIN Ya sabemos que cualquier programa en C se caracteriza por su función MAIN o principal. 5. o al redimensionar la ventana con el ratón o * en caso de provocar un "redibujado" por programa.
En nuestro caso sólo definimos un polígono y por lo tanto nos conformaremos con el buffer simple. ARGC y ARGV. Esto no es factible para aplicaciones donde la velocidad de render es muy alta o el contenido gráfico es elevado. Por otra parte. con su título y fondo negro por defecto. Una vez ya definido como "renderizar". De todas formas casi siempre utilizaremos el buffer doble. Estamos definiendo literalmente el ANCHO y ALTO de nuestra ventana en pixels. con que medidas de ventana y en que posición física de la pantalla. es decir. Sino usaríamos GLUT_INDEX. ya sea explícito o sea el nombre entre comillas. que buffers hay que activar/desactivar y que modalidad de colores queremos usar. Ya podemos empezar a "generar" gráficos para colocarlos en ella. Hasta aquí ya tenemos una ventana en pantalla. Para ello le damos un nombre cualquiera que sera el título que aparecera en esta. crearemos la ventana. ORIGENY). o bien implícito. es decir. glutInit (&argc. Para esto usamos la constante GLUT_RGB. En nuestro caso le decimos al subsistema gráfico que cada color a aplicar será definido por tres valores numéricos. De hecho a la función se le pasa un array de caracteres. glutInitWindowSize (ANCHO. si no lo impedimos por código. uno para el rojo (Red). tenemos dos maneras de colorear. Ahora hay que decirle al motor gráfico como queremos renderizar. glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB). si hay que refrescar la pantalla o no.. ALTO). dos zonas de memoria que se alternan de manera que se dibuja primero una y en la siguiente iteración se dibuja la otra. mediante glutInit(. tenemos los colores indexados..). Debemos recoger los parámetros de la línea de comandos. otro para el verde (Green) y otro para el azul (Blue). Con buffer simple contamos tan solo con un área de memoria que se redibuja constantemente. Creamos una función llamada Inicio() que se encargará de inicializar todo lo necesario: Oscar García . pero siempre hay que indicar un punto de origen para la primera vez que ejecutamos la aplicación. En este caso no tenemos doble buffer (GLUT_DOUBLE) y por tanto definimos un buffer de render único con la constante GLUT_SINGLE.Alex Guevara – La Salle 2004 37 . con una paleta de colores. o bien tenemos la convención RGB. Después podremos moverla con el ratón. También hay que "colocar" la ventana en algún punto determinado de la pantalla. una variable que contiene el nombre: glutCreateWindow ("Cuadrado Multicolor").Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT int main (int argc. Ahora GLUT nos permite definir las medidas de nuestra ventana de visualización. char **argv) { Una vez declarada pasamos a la primera función de GLUT. glutInitWindowPosition (ORIGENX. argv). ya que si os fijáis no hemos especificado aún otro. Las coordenadas que suplimos a la función son las correspondientes al pixel que se encuentra en la esquina superior-izquierda de la ventana.
que siempre se pone al final del main.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT inicio ().Alex Guevara – La Salle 2004 38 . glutMainLoop (). ni cómo controlar que pasa cuando se mueve la pantalla o se redimensiona. Esta función la tendremos que crear nosotros y será dónde le diremos a OpenGL qué es lo que debe dibujarse en la ventana que hemos creado para tal fin. Recordemos que solo hace falta definirla una vez. y qué ha de dibujar. glutDisplayFunc (dibujar). a la cual hemos llamado en el punto anterior. Oscar García .2. return 0. que hasta que no ocurra algo se mantenga a la expectativa. Para ello activaremos la matriz de proyección. Inicialización del sistema Analizemos la función de inicialización Inicio(). La inicializaremos (le asignamos la matriz identidad) Por lo tanto cargamos ( "load" ) la matriz identidad en la de proyección. Ahora solo falta entrar en el bucle infinito que domina cualquier aplicación OpenGL. Ahora GLUT ya sabe dónde buscar lo que ha de dibujar... Para acabar. o bien cuando le indiquemos nosotros. y para cumplir con el standard ANSI C. es decir. GlMatrixMode (GL_PROJECTION). Con la función que sigue. glLoadIdentity (). al principio de la aplicación. En nuestro caso el único evento posible es el propio "render" pues aún no hemos tratado como interactuar con el ratón. Dado que no se le pasa ningún parámetro ni retorna ningún valor la declaramos tal como: void inicio (void) { Es aquí donde tendremos que definir la matriz de proyección. le decimos a la librería que espere eternamente a que se produzcan "eventos". Después describiremos que hace esta función en el apartado de Inicialización del sistema. Esta función se llamará cada vez que se produzca el evento de “render”. es decir. cada vez que se cambia el tamaó de la ventana. o cada vez que se cambia de posición. Tras inicializar el sistema le decimos al subsistema gráfico cuál es la función que debe llamarse cada vez que se requiera dibujar de nuevo en pantalla. } 5.
0. glLoadIdentity (). El sistema ya sabe como debe proyectar en pantalla.. Dado que queremos operar sobre ella la seleccionamos primero: glMatrixMode (GL_MODELVIEW). glOrtho (0.Alex Guevara – La Salle 2004 39 .y también la inicializamos con la matriz identidad. 10). escala. que crea el siguiente volúmen de visualización: Ya hemos terminado con la matriz de proyección. es decir: Oscar García . Ahora pasemos a la matriz de modelado/visionado. la matriz que rota. usaremos la ortográfica que vimos en el capítulo anterior. ANCHO. etc. En este caso. -10. Originalmente el centro de coordenadas se asume en la esquina inferiorizquierda de la ventana. es decir.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT Ahora que tenemos la matriz de proyeccion inicializada.. . le diremos a OpenGL que tipo de proyeccion queremos. ALTO. traslada.
. almacenaremos la traslación en ella de manera que todo aquello que requiera ser dibujado sera primero multiplicado por esta matriz y consiguientemente trasladado donde lo queremos con relación a un orígen de coordenadas en el centro de la ventana. o sea.Alex Guevara – La Salle 2004 40 .. y por lo tanto debemos aplicar una traslación al orígen. Después de “limpiar” la matriz de modelado/visionado.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT pero nosotros lo queremos en el centro de la ventana. Oscar García .
) requiere el parámetro Z. 0.Alex Guevara – La Salle 2004 41 . Un "casting" permite hacer conversiones directas entre formatos de variables.0. y le damos uno. 0. Las constantes ANCHO y ALTO las hemos definido al principio del programa y indican la altura y la anchura de la ventana. Definimos que queremos el color de fondo negro para nuestra ventana. } 5. (GLfloat)ALTO/2. Definimos también que el centro se encuentre en: Z = 5. glClearColor (0.. que color debe aparecer en todas aquellas áreas donde no dibujemos nada. ya que espera valores GLfloat o float para sus parámetros de entrada. glTranslatef(. es decir.0).0).. De todas formas.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT Para ello utilizamos en el programa la siguiente línea de código: glTranslatef ((GLfloat)ANCHO/2.3.0. Render del sistema Sabemos que OpenGL llamara a la función DIBUJAR cada vez que necesite "renderizar" de nuevo. Observad que hacemos un "casting" de las dos primeras coordenadas. el color del fondo. 5. 0. o lo que es lo mismo. En este caso aviso al compilador de que las dos primeras coordenadas deben tratarse como GLfloat ( numeros reales ) aunque ese no sea su formato inicial. Para acabar con las inicializaciones le diremos a OpenGL con que color deseamos que se reinicialice el frame buffer cada vez que haya que volver a dibujar.0.0 Esto no es importante y ni lo notaremos pues recordad que la proyección ortográfica elimina la componente Z de todos los puntos a "renderizar". En nuestro caso hacemos lo siguiente: Oscar García .
. Además podemos rellenarlas con color o no..0. GL_FILL). Esto es obligado para un correcto proceso de render. 1. 5). El primer vértice es de color azul y sus componentes en pantalla son los 3 enteros que observáis: glColor3f (0. es decir con color en su interior ademas de en los bordes (GL_FILL).0). en este caso. 100.0. 0. 0. 100. y así ahorraremos tiempo de cálculo optimizando la velocidad de ejecución.. 0. 1. glPolygonMode (GL_FRONT.0. si deseamos evitarlo coloreando solo los bordes de cada polígono usaremos la constante GL_LINE. glVertex3i (-100. 1. -100.Alex Guevara – La Salle 2004 42 . Casi siempre sólo dibujaremos las frontales porque las traseras no se verán. De hecho estamos "reinicializando" la ventana de visualización con el color definido anteriormente en glClearColor (0. las traseras o ambas. Ya dijimos en su momento que OpenGL supone caras frontales aquellas cuyos vértices se definen en orden contrareloj. Para dibujar sólo las caras traseras utilizaríamos GL_BACK y para dibujar ambas GL_FRONT_AND_BACK..0. Ahora le tendremos que decir a OpenGL que es lo que ha de dibujar: podemos dibujar las caras frontales. 5). De hecho nosotros definimos el negro como valor para el fondo pero podríamos no haberlo hecho ya que se adopta este color por defecto.0. el segundo vértice es verde. glVertex3i (-100. 0. el tercero es rojo. glVertex3i (100... glColor3f (1. decidimos dibujar sólo las caras frontales (GL_FRONT) y rellenadas.. glColor3f (1. 0. Oscar García .. Un simple cuadrado con un color distinto en cada esquina. Por tanto. -100.0.0.0. 0.0). En el caso del color de relleno. que como véis ni espera ni retorna nada. Empecemos a definir un polígono glBegin (GL_POLYGON). 5). 0.0.Introducción a la programación gráfica con OpenGL void dibujar (void) { La Librería GLUT Una vez declarada la función.0). le decimos a OpenGL que restaure el frame buffer.0.0).. En este segundo caso sólo se colorearan los bordes (aristas). glVertex3i (100. 5).0. y el cuarto es amarillo. y cerramos la estructura correpondiente al polígono que estabamos dibujando. glColor3f (0. glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT). 0.0).
5. } Si le decimos a OpenGL que cáda vertice es de un color diferente. Se suele hacer de la siguiente forma: Oscar García . ORIGENX. Cada vez que deseemos recoger información del raton para operar con ella en el mundo tendremos que convertir las coordenadas recibidas vía S. La solución sería un cambio de coordenadas. Otro aspecto importante es el de las coordenadas. pondrá en medio de ambos toda la escala de colores del rojo al amarillo. Tan sólo definiremos una función de "display" diferente para cada ventana así como respuestas distintas según sea la interacción del usuario con ellas. automáticamente. en coordenadas del mundo. es decir.O. ¿Qué ocurre si yo quiero recuperar las coordenadas del ratón en el momento en que se produce un "click" en la ventana. ORIGENY) y en cambio el mundo virtual que estamos creando suele ser 3D y no tiene porque corresponderse con ella. de manera que si un vértice es rojo y el siguiente amarillo. No son lo mismo las coordenadas de mundo que las de ventana. Entonces se produce un curioso fenomeno.4. imaginad que el usuario debe poder mover una esfera por el mundo simplemente seleccionándola con el ratón y arrastrándola. al dibujar el polígono interpolará los colores. Cada vez que OpenGL redibuje la escena vendrá aquí y volverá a ejecutar este código.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT glEnd (). ANCHO. Por tanto una ventana tiene coordenadas 2D que definimos como habéis visto en el programa de ejemplo (ALTO. para trabajar con ellas?.Alex Guevara – La Salle 2004 43 . Si resulta que cuando se mueve el raton las coordenadas que el sistema operativo nos retorna son las de la posición de la esfera en la ventana y éstas no se correponden con las del mundo. no la podremos mover correctamente. Sistema de ventanas Gracias a GLUT podremos controlar diversas ventanas a la vez mostrando diferente información en cada una de ellas.
Podemos convertir coordenadas de mundo a pantalla o bién de pantalla a mundo. En primer lugar pasamos de un punto 3D en el mundo a un punto situado en una ventana imaginaria de lado unitario de manera que las coordenadas estarán acotadas entre 0 y 1. De hecho el proceso es obviamente el mismo pero en una dirección o en la contraria. Imaginemos que queremos saber cuál es la coordenada de pantalla de un punto (Xm. (X2. Yp = H * (1 .X1) / (X2 .Yu). Y2) las observáis en la figura como límites de la escena real. pués sólo tenemos que repetir el proceso pero al revés. Yu). Yu = (Ym . donde como ya he dicho (Xm.Y1). Ym.Alex Guevara – La Salle 2004 44 . Llamemos a las coordenadas 2D del punto en el cuadrado unitario (Xu.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT Observad la figura atentamente. Entonces mapeamos de coordenadas unitarias a pantalla. Entonces: Xu = (Xm . en que pixel. Yp): Xp = W * Xu.X1). Llamemos a las coordenadas de pantalla (Xp.Y1). A esto se le llama "mapear coordenadas". donde W y H son las medidas de la ventana de visualización como también podéis ver en la figura. Si queremos pasar coordenadas de pantalla a mundo.Y1) / (Y2 . Zm) cualquiera de nuestro mundo virtual. Queremos saber en que lugar de la pantalla será dibujado. Y así ya sabemos en que punto de la pantalla se mapea el punto del mundo al cual nos referíamos. Oscar García . Ym) son las coordenadas 2D del punto en el mundo y (X1.
En este caso tendré que: · Tomar las coordenadas de pantalla. Veremos que eso nos lo da GLUT automáticamente.Viewports Si queremos dividir una ventana en varias porciones independientes podemos usar "Viewports". se va "redibujando" en posiciones diferentes cada vez. · Le decimos a OpenGL que dibuje la escena de nuevo. Todos los valores son enteros. es decir.dónde (X. en mi programa. Obtenemos nuevas coordenadas de posición para la esfera.4.Y) es la esquina inferior izquierda del rectangulo o viewport. en el mundo. ya convertidas. Esta coordenada debe especificarse con relación a la esquina inferior izquierda de la ventana. Controlaremos este fenómeno modificando la ventana para acomodarla al ratio correcto y lo haremos en nuestro programa cuando sea el caso.2.. Por defecto es la ventana entera pero podemos variarlo a gusto. 5. en coordenadas de mundo.4. GLsizei h) . Si se varia la altura ha de variar la anchura que corresponda o al revés. Primero definiremos lo que se entiende por "aspect ratio". Claro está que W.Alex Guevara – La Salle 2004 45 . Supongamos lo que dijimos. Concepto de Aspect Ratio Veamos otro efecto no deseable. Tras activarlo o definirlo será dentro de éste donde dibujaremos. Esta relación debería conservarse siempre aunque se varie el tamaño de ésta pues de lo contrario distorsionaremos el contenido y la visualización será bastante ineficiente. Oscar García . Es decir. GLsizei w. queremos mover una esfera con el ratón cada vez que hacemos "click" sobre ella o bién cuando la arrastramos con el botón derecho pulsado. lo que implica sensación de movimiento para nuestros ojos. Repetitivamente veríamos que nuestra esfera se mueve a la vez que nuestra mano lo hace con el ratón.1. · Convertirlas según hemos analizado.. Se utiliza la función: void glViewport (GLint x. GLint y. · Operar con ellas. H son la anchura y altura de nuestro viewport dentro de la ventana. 5. Un viewport es un área rectangular de la ventana de visualización. El "aspect ratio" de una ventana es la relación que existe entre su anchura y su altura.Introducción a la programación gráfica con OpenGL La Librería GLUT Resumamos un ejemplo típico de úso de este concepto. En este caso las podemos incrementar/decrementar según se mueva el raton hacia un lado u otro. por ejemplo al producirse un redimensionado de ésta.
. glutDisplayFunc( función de control del render ).1. moviéndolo por la pantalla. un entero que puede tomar los valores GLUT_LEFT_BUTTON. glutKeyboardFunc( función de control eventos con el teclado). si es que estaba previsto así. y gracias a GLUT. glutReshapeFunc( función de control del cambio de tamaño de la ventana de visualización). En todos estos casos deberemos "ejecutar algo de código" dentro de nuestro programa. apretando teclas. se le permite al usuario "jugar" pulsando botones del ratón. El ratón Lo más normal es querer controlar lo que debe hacerse cuando el usuario pulsa uno de sus botones.donde los parámetros que la función nos da (automáticamente y sin tener que hacer nada) son los siguientes: · button. que por supuesto tenemos que crear y definir nosotros mismos. Cada vez que éste provoque alguno de estos eventos deberemos llamar a una determinada rutina o función para que se haga cargo de la acción a tomar. redimensionarla. Un evento es "algo que el usuario puede hacer" como por ejemplo maximizar una ventana. Eventos y menús de usuario. glutMotionFunc( función de control eventos de movimiento del ratón). int state. Lo haremos de esta forma: void ControlRaton( int button. cambiando la ventana de la aplicación. glutIdleFunc( función que se activa cuando no hacemos nada). o usar una determinada combinación de teclas. Estas constantes Oscar García .Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario 6. int x. OpenGL entiende que cada vez que se pulse uno de los botones del ratón debe llamar a una rutina llamada ControlRaton..Alex Guevara – La Salle 2004 46 . GLUT_MIDDLE_BUTTON o GLUT_RIGHT_BUTTON según el usuario haya pulsado el botón izquierdo. En OpenGL. int y ) { <código que deseemos se ejecute> } . Analicemos algunos casos: 6. el del medio o el derecho. Las más comunes funciones que OpenGL llama automáticamente al detectar uno de estos eventos son: glutMouseFunc( función de control eventos con el ratón). Si definimos lo siguiente en la función MAIN de nuestro programa: glutMouseFunc( ControlRaton ). pulsar el botón izquierdo del ratón. respectivamente. Son las llamadas "Callbacks" o funciones controladoras de eventos.
Veamos un ejemplo: void ControlRaton( int button.) } teniendo en cuenta que X e Y son las coordenadas de pantalla por las que el ratón está pasando. y provoca el fin de la ejecución. una ventana de DOS o UNIX (no en la ventana de visualización. es decir de tanto en tanto. no a OpenGL. int state. · X e Y. int y { if (button==GLUT_LEFT_BUTTON && state==GLUT_DOWN) { printf( "Cerramos la aplicación. · state... En el caso de la función: glutMotionFunc(ControlMovimientoRaton). Oscar García . } } En este caso. printf( " X = %f\n". (GLfloat)GLsizei x). Y claro...Alex Guevara – La Salle 2004 47 . exit(0). La definimos así: void ControlMovimientoRaton( GLsizei x. Es importante aclarar que GLUT espera que los parámetros sean éstos en el caso de este callback.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario están predefinidas y podemos usarlas sin problema en nuestro código pues GLUT las interpretará correctamente. sacaremos un mensaje diciendo que se cierra la aplicación y entonces la cerraremos. según si se ha pulsado/soltado el correspondiente botón. GLsizei y ) { printf( "Posición del ratón en coordenadas de ventana es:\n"). esa es para los gráficos!!!). (GLfloat)GLsizei y). en las que se pulsó/soltó el susodicho botón... son las coordenadas referidas a la ventana de visualización. puede tomar los valores GLUT_UP o GLUT_DOWN. no al mundo virtual. GLUT llamará a ControlMovimientoRaton a intervalos discretos. } De manera que mientras movemos el ratón se imprimen estas tres líneas en la ventana desde la que hemos ejecutado el programa. GLsizei y ) { (. mientras el ratón se esté moviendo por la pantalla. cuando el usuario pulse el botón izquierdo del ratón.) <código que deseemos se ejecute> (. y no otros. printf( " Y = %f\n". los valores de X e Y se irán actualizando según nos vayamos moviendo ya que se llamará a ControlMovimientoRaton sucesivamente. La función exit (0) pertenece a ANSI C. De otra manera el programa no nos compilará. int x.\n"). Así podríamos usar esta función para indicar nuestra situación en pantalla de la siguiente forma: void ControlMovimientoRaton( GLsizei x.
) <código que deseemos se ejecute> (..) } Por ejemplo supongamos que podemos "movernos" por nuestro mundo virtual. tendríamos una situación como ésta: y queremos movernos según esta tabla de comportamiento: Oscar García .Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario GLsizei es un tipo de variable numérica de OpenGL comparable a un real. int y ) { (. y asumiendo que el plano del suelo se corresponde con Y=0. int x... De una forma un tanto simple y primitiva.2.. El teclado El control del teclado se realiza mediante: glutKeyboardFunc( ControlTeclado ).Alex Guevara – La Salle 2004 48 . esto lo añadimos a nuestra función de MAIN y entonces definimos aparte la función de control propiamente dicha: void ControlTeclado( unsigned char key. Fijaros en que hago un casting para convertirla en los printf. 6.
.. */ } void Dibujar( ){ /* Dibujo el mundo que me rodea */ DibujarMundo( )..0....0... /* Esta función la explico más adelante en este capítulo */ glutSwapBuffers( ).0). .. 16). esta rutina dibujaría todos los polígonos que componen nuestro mundo virtual ! . Tan sólo tendremos que incrementar/decrementar estas variables según la tecla que el usuario pulse..... 0.. 1... /* Me trasladó a la posición concreta en el mundo */ glTranslatef(xpos. no os preocupéis por ellas */ glPushMatrix(). /* Rutinas de Render (Dibujado) */ void DibujarMundo( ){ /* . /* Representaré a mi personaje con una esfera amarilla */ /* Activo el color amarillo */ glColor3f(1. y dividida en 16 trozos */ glutSolidSphere(2.Alex Guevara – La Salle 2004 49 .. XPOS y ZPOS.. 16.0... Por otra parte será la rutina de render (dibujado) la que nos dibujará en otra posición según nos movamos. zpos). 0.. . que contienen nuestra posición (X.. Una primera aproximación medio codificada podría ser algo así: /* Definición e inicialización de variables globales */ /* Partimos de la posición X=0 y Z=0 en el mundo */ GLfloat xpos=0.... zpos=0. /* Dibujo una esfera de radio 2 unidades. } Oscar García . /* Las funciones referidas a matrices que se observan las comentaré ampliamente en el siguiente capítulo..Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario Para implementar este comportamiento necesitamos definir dos variables.. cuando detecte que XPOS y ZPOS han cambiado.Z) en el mundo.0.. glPopMatrix().
... OpenGL ejecuta la función Dibujar. */ glutKeyboardFunc(ControlTeclado). case "a": zpos--. es decir renderiza por defecto. char** argv){ int id.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario /* Rutina de control del teclado */ void ControlTeclado( unsigned char key. */ glutIdleFunc(Dibujar). En ese caso se llamará a la función indicada por glutIdleFunc.. break. Oscar García . id=glutCreateWindow("Ejemplo de control de movimiento"). /* Definición de los Callbacks que controlaremos */ /* Cuando haya que dibujar llamaré a . 6.. Al iniciar el programa. Cuidado porque después tenemos que forzar nosotros que se dibuje de nuevo. que es precisamente Dibujar( ). argv). case "q": zpos++. */ glutDisplayFunc(Dibujar). break. break. con glutPostRedisplay( ). glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH). int x.. 0). /* Definición típica de la ventana de visualización */ glutInit(&argc. es decir cuando el usuario no pulse nada. Cambio de tamaño El evento más importante que puede darse en nuestra ventana de visualización es un cambio de tamaño. /* Cuando no esté haciendo nada también dibujaré . } /* Le digo a OpenGL que dibuje de nuevo cuando pueda */ glutPostRedisplay( ). /* Cuando el usuario pulse una tecla llamaré a . break.Alex Guevara – La Salle 2004 50 . int y ){ /* Según la tecla pulsada incremento una u otra variable de movimiento */ switch(key){ case "o": xpos++. 500). glutMainLoop( ).3. es decir un Reshape. También le obligamos cuando nada esté pasando. } Una cuestión importante.. En nuestro caso obligamos a OpenGL a dibujar cuando se pulsa una tecla. glutInitWindowPosition(0. case "p": xpos--. return 0. } /* Función MAIN del programa */ int main(int argc. Para controlarlo deberemos usar: glutReshapeFunc( ControlVentana ). glutInitWindowSize(500.
5.5 de éste. de si dibujamos todos los polígonos o por contra recortamos una parte. h ) de la ventana tras ser redimensionada por el usuario. MUI Un trabajador de SGI ( Silicon Graphics ) llamado Tom Davis codificó una pequeña librería a partir de GLUT llamada MUI (Micro User Interface). Todos estos casos ya dependen de la aplicación en concreto. w) y al nuevo ALTO ( Height.Alex Guevara – La Salle 2004 51 . y cuando estemos sobre la ventana de visualización. Falta definir la función de control: void ControlVentana( GLsizei w. 6... Vamos a crear un sencillo menú asociado a la presión del botón derecho de nuestro ratón. Menús GLUT nos permite crear menús jerárquicos de varios niveles. Se trata de una serie de funciones que podemos usar fácilmente para crear ventanas con botones.4. 6. Esta librería puede obtenerse juntamente con GLUT a partir de la versión 3. que también los implementa. barras de desplazamiento. Todo lo haremos desde el MAIN del programa: Queremos crear este menú: Oscar García ..todo al estilo Motif/Windows que tanto nos gusta y sabemos manejar. Se activan mediante la presión de uno de los botones del ratón. el que elijamos (normalmente el derecho). Lo hizo para usarla él mismo en un proyecto interno de empresa pero dada su facilidad y versatilidad de uso la incluyo de forma totalmente gratuita con GLUT.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario que como siempre añadimos a nuestra función MAIN.. Motif o MUI. GLsizei h ) { <código que deseemos se ejecute> } Los parámetros que nos llegan a la función se refieren al nuevo ANCHO ( Width. de si cambiamos o no el tamaño de lo que contiene según sus nuevas medidas. Si lo que queremos son menús que cuelguen de la ventana (típicos de cualquier aplicación Windows) deberemos recurrir a algo más sofisticado como XWindows. En esta función deberemos asegurarnos que la imagen no se distorsione.. casillas de selección y verificación.
2). break. break. char** argv){ int submenu.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario Como veis tenemos dos niveles de menú en la primera opción mientras que el resto son opciones de un sólo nivel. glutAddMenuEntry("Normales". ejecutaré una rutina u otra */ switch( identificador){ case 0: ControlLuces( ). id=glutCreateWindow("Ventana con menú contextual"). Esto lo codificaríamos así: /* Funciones de Control del menú seleccionado */ /* Se ejecutan cuando el usuario utilice los menús */ void menu_nivel_2( int identificador){ /* Según la opción de 2o nivel activada. glutAddMenuEntry("Salir". /* Definición de la ventana */ glutInit(&argc. break. case 1: ControlColisiones( ). glutAddMenuEntry("Colisiones on/off". break. case 1: ControlNormales( ). glutAddMenuEntry("Vértices". } } int main(int argc. 0). } } void menu_nivel_1( int identificador){ /* Según la opción de 1er nivel activada.Alex Guevara – La Salle 2004 52 . case 3: exit( -1 ). argv). glutCreateMenu(menu_nivel_1). 2). glutAddMenuEntry("Luces on/off". case 2: ControlAristas( ). 3). glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH). 0). 0). 1). glutAddSubMenu("Ver". submenu). id. glutInitWindowSize(500. 1). break. glutAddMenuEntry("Sonido on/off". /* Creación del menú */ submenu = glutCreateMenu(menu_nivel_2). glutAddMenuEntry("Aristas". break. ejecutaré una rutina u otra */ switch( identificador){ case 0: ControlVertices( ). case 2: ControlSonido( ). 500). glutInitWindowPosition(0. Oscar García . glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON).
y por supuesto este segundo nivel también dispone de sus propias opciones. el retorno del entero. genero un nuevo menú y además le asocio la rutina que tendrá que llamarse cuando este menú se active. Mirad que este entero lo hemos asociado usando: submenu = glutCreateMenu(menu_nivel_2). Ver. Por último le decimos a GLUT que este menú debe asociarse a pulsar el botón derecho del ratón con: glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON). Éste nos indica que opción se activó.. En el caso del menú de primer nivel se llamará a menu_nivel_1.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Eventos y menús de usuario /*aquí vendrían los callbacks. desplegará otro menú mientras que las restantes cuatro deben procesarse en menu_nivel_1. Para el menú de segundo nivel todo es idéntico excepto que se "engancha" al de primer nivel mediante. Oscar García . Es por eso que a cada opción se le asocia un identificador (integer).. mientras que el menú de segundo nivel llamará a menu_nivel_2. glutAddSubMenu("Ver". que le dice al menú de primer nivel que la primera de sus opciones se llama Ver y debe llamar a un menú asociado al entero submenu. etc*/ } Fijemonos en que con glutCreateMenu. el Loop. creadas de igual manera que antes. submenu). de manera que en la función menu_nivel_1 se hace una cosa u otra dependiendo de este entero. Lo controlamos con un Switch de ANSI C (analizador de casos posibles).Alex Guevara – La Salle 2004 53 . La primera. Al menú de primer nivel le asociamos 5 posibles opciones a activar usando glutAddMenuEntry.
7. Por ejemplo: De qualquier manera esta es una aproximación que no tiene en cuenta la “fisica de la luz” que nos rodea. Con esto quiero decir que cada una de las caras de nuestros objetos geométricos ha contado con un único color. es evidente que puede mejorar y mucho.. Pero.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación 7.Alex Guevara – La Salle 2004 54 .. Iluminación Hasta ahora hemos trabajado con imágenes planas (FLAT). Pueden modelarse efectos de iluminación pintando las caras con distintas tonalidades de un mismo color. Por ejemplo. De hecho en el caso de OpenGL. En eso vamos a trabajar en este capítulo. es necesaria la definición de un vector normal para cada uno de los vértices de nuestra geometría.1. Vectores normales a una superfície Para iluminar una superfície (plano) necesitamos información sobre su vector normal asociado. Si los muros son cubos y los pinto con diferentes tonos de gris según la cara. Por ejemplo en el caso de un laberinto 3D.dará la sensación de que hay más luz por un lado que por otro. respecto al realismo. en el caso de la figura: Oscar García . El efecto es muy pobre pero el resultado final ya mejora un poco.
C) creo dos vectores que tras su producto vectorial me generan el vector normal. o bien repetir los vertices. Si un vértice pertenece a más de una cara. Oscar García . cada uno con la normal que le corresponde. Para definir normales con OpenGL . CoordY. ) . glNormal3f ( CoordX. glVertex3f ( . Vamos a situarnos en su cara superior. Es importante el orden en que multiplicáis porque de éste depende que el vector normal apunte hacia fuera o hacia dentro de la cara. todos tienen la misma.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación Supongamos que tenemos un objeto 3D como el que veis. C y D. Una vez calculada la normal tenemos que normalizar. ya que. como hemos visto en capítulos anteriores. Si no fuera el caso lo podríamos hacer así: glBegin ( GL_POLYGON ) . le decimos a OpenGL que solo dibuje la parte visible de las caras.... (FRONT). CoordZ ) . OpenGL utilizará la normal asociada a cada vértice para evaluar la luz que incide sobre éste. B. En este caso estamos definiendo un polígono de N vértices que comparten la normal.. Nosotros queremos que nuestras normales apunten hacia fuera de la cara visible.. . A partir de tres vértices (A.Alex Guevara – La Salle 2004 55 . es decir. De esta forma tenemos un vector normal de módulo igual a la unidad que es lo que OpenGL necesita. en el punto 2. podemos o bien promediar para obtener unos cálculos correctos por parte de OpenGL. dividir ese vector por su propio módulo para que sea unitario. B. glVertex3f ( . Sólo tenemos que calcular dos vectores pertenecientes a la cara y hacer su producto vectorial (el resultado será un vector perpendicular a ambos y por lo tanto una normal del plano). que por lo tanto es la asociada a cada uno de los vértices que la forman... glVertex3f ( .. Lo podéis ver en la figura. CoordZ ) . la formada por los vértices A. glNormal3f ( CoordX.. glBegin ( GL_POLYGON ) . es decir.. glEnd( ) . ) . ) .. ) . Este vector ya puede asociarse a la correspondiente cara en 1. CoordY. glVertex3f ( . Queremos encontrar la normal de esta cara..
. No es muy recomendable para aplicaciones dónde el realismo sea importante. el cálculo automático de la iluminación.2. En el caso de que no normalicéis los vectores normal. CoordZ ) . CoordY. . Puede activarse mediante: glShadeModel ( GL_FLAT ) ... Por otra parte es muy eficiente dado que los cálculos son mínimos. De Oscar García . La iluminación plana ( FLAT) es la más simple e ineficiente.. CoordX. En este caso OpenGL si efectua cálculos de color para cada uno de los puntos del polígono. CoordX...Alex Guevara – La Salle 2004 56 . Iluminación . ) . En segundo lugar en cuanto a calidad tenemos a GOURAUD.y entonces cada vértice tendría su propia normal asociada. ( ( ( ( ( ( ( . Ahora vamos a ver que tipos de iluminación soporta OpenGL con lo cuál empezaremos a ver más claro el úso de estos vectores. En ella todo el polígono presenta el mismo color pués OpenGL evalua sólo un color para todos sus puntos. 7.. . glEnd( ) . ) . · Iluminación suave o SMOOTH / GOURAUD. CoordZ ) . No es para nada recomendable pués se carga al sistema con cálculos innecesarios que ralentizarán aún más lo que ya de por sí es computacionalmente exigente. ) . ) . Se asocian las normales a los vértices. · Iluminación PHONG.. automática */ glDisable ( GL_NORMALIZE ) . Tipos de iluminación Ahora ya sabemos que será necesaria la especificación de una normal por vértice...Introducción a la programación gráfica con OpenGL glVertex3f glNormal3f glVertex3f glNormal3f glVertex3f glNormal3f glVertex3f . automática */ /* Para activar la normalización /* Para desactivar la normalización para que OpenGL lo haga automáticamente por nosotros. CoordZ ) . Se activará así: glShadeModel ( GL_SMOOTH ) .. CoordY. CoordY. es decir. Básicamente son tres tipos: · Iluminación plana o FLAT. . CoordX.. OpenGL cálcula los colores que éstos deben tener e implementa una interpolación de colores para el resto de puntos. podéis utilizar: glEnable ( GL_NORMALIZE ) .
La calidad ya empieza a ser notable. Por último la mejor de todas y por supuesto la que requiere de más proceso. Cada vez que se llama a 57 Oscar García . deberíamos de ser nosotros los que interpolaramos normales y las asociaramos a todos los puntos. A diferencia del caso anterior. define como un objeto (polígono) determinado refleja la luz que no viene directamente de una fuente luminosa sinó de la escena en sí. · Reflexión especular (specular).3. · Reflexión ambiental (ambient) . Especificación de materiales Antes de empezar a activar luces como unos cosacos tenemos que definir nuestros materiales. Por tanto tenemos que decirle a OpenGL de que forma tendrá que tratar a cada trozo de geometría. Centrémonos pués. · Coeficiente de brillo o "shininess". Así pués. Es una tarea árdua pero lógicamente a más variedad de comportamientos más real será la escena. con degradados en la geometría. Se definen cinco características fundamentales para un material. La componente especular suele ser gris o blanca. que se refiere a los "puntitos brillantes" de los objetos iluminados. En el modelo de PHONG se utiliza una interpolación bilineal para calcular la normal de cada punto del polígono.Alex Guevara – La Salle 2004 . no se evaluan las normales sólo en los vértices y luego se interpolan colores sinó que a cada punto del polígono se le asocia una normal distinta ( se interpolan las normales ) con lo cuál su color asociado será muy cercano a la realidad. Se pueden especificar diferentes parámetros en cuanto a material para cada polígono. ¿ok? 7. Define la cantidad de puntos luminosos y su concentración. OpenGL no implementa PHONG directamente. El funcionamiento es el normal en OpenGL. Digamos que variando este parámetro podemos conseguir un objeto más o menos cercano al metal por ejemplo. El brillo nos determinará el tamaño del punto de máxima reflexión de luz.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación esta forma ya empezamos a presenciar escenas granuladas. · Coeficiente de emisión (emission) o color de la luz que emite el objeto. Dejaremos este caso así y nos centraremos en GOURAUD que ya nos dará una calidad notable y un coste computacional asumible. Las componentes ambiental y difusa son típicamente iguales o muy semejantes. Definiremos las normales para cada vértice siempre y activaremos FLAT o GOURAUD según creamos necesario utilizando la función comentada. Para cada polígono de la escena hay que definir un material de forma que su respuesta a la incidencia de luz varíe según sea el caso. Estas componentes son: · Reflexión difusa (diffuse) o color de base que reflejaría el objeto si incidiera sobre él una luz pura blanca.
0 ) ( R. GLenum face GL_FRONT GL_BACK GLenum pname GL_DIFFUSE GL_AMBIENT GL_EMISSION GL_SPECULAR GL_SHININESS const *params ( R. 128 ] GLfloat GL_FRONT_AND_BACK GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE ( R. el 1.Alex Guevara – La Salle 2004 58 . GL_LIGHT2. Por tanto todo lo que se "renderice" a partir de una llamada heredará esas características.. de hecho tres números reales que especifican un color RGB. difusión.4. 7. etc.0 ) [ 0. y Oscar García . B. 1. GLenum pname. de 0. En cuanto a pname se define aquí cuál es la característica que vamos a definir en concreto. GL_LIGHT1. De hecho son bastante obvias si miráis las constantes que podemos usar. B. Valores típicos.0 ) ( R. donde damos los valores concretos de la característica.8 para las tres componentes en GL_DIFFUSE. Por supuesto tendremos que retocar estos valores hasta conseguir el efecto deseado.0 ) ( R.. La función es: GLvoid glMaterialfv(GLenum face. Si usamos esta constante como segundo parámetro. al no visible (BACK) o a ambos. 1.const GLfloat *params ). Luces OpenGL soporta en principio hasta 8 luces simultaneas en un escenario. Por último *params. que veremos mas adelante quando hablemos de transparencias. G. son los usados por defecto. son de 0. B. Son tres valores. G. En el caso de face tenemos tres posibilidades dependiendo de si la característica en cuestión debe aplicarse al lado visible (FRONT).Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación la correspondiente función se activan esos valores que no cambiarán hasta llamarla de nuevo con otros. 1. componente especular. Las posibles son las que hemos comentado para un material. B. 1.0. Las luces cuentan con nombre propio del estilo GL_LIGHT0. No suelen usarse por eso las versiones llamadas escalares (enteras) ya que sólo son útiles para definir GL_SHININESS. glMateriali y glMaterialiv. B.2 para GL_AMBIENT y de 0. 1.0 ) En la tabla se observan los valores que pueden adoptar los parámetros de la función. G. Hay una excepción en el caso de GL_SHININESS. que se refiere al valor del canal alfa del color RGB. Mas adelante veremos el cuarto valor. Por defecto este valor vale 0. La misma función tiene también las formas glMaterialf. el tercero tendrá que ser un número entre 0 y 128 que controlará la concentración del brillo.0 en GL_EMISSION y GL_SPECULAR. Ese color define exactamente como debe verse el objeto que se renderice después en cuanto a color ambiente. G. G.
Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación así sucesivamente. Sabemos activar y desactivar fuentes de luz o los cálculos en general.. gris..3. no obstante no sabemos aún como poner un foco en un lugar determinado. etc.4. El valor de light será siempre la luz a la que nos estemos refiriendo. GLenum pname. La componente difusa de la fuente es lo que entendemos como el color que tiene la luz.. glDisable ( GL_LIGHTING ) . GL_LIGHT2. const GLfloat *params ).1..En cuanto a *params. 7. También podemos activar y desactivar todo el cálculo de iluminación con: glEnable ( GL_LIGHTING ) . la número 3) : glEnable ( GL_LIGHT3 ) .Característica ambiental Llamaremos a la función así: GLvoid glLightfv ( GLenum light. es decir.Alex Guevara – La Salle 2004 59 .5 la luz es aún brillante pero empieza a parecer oscura. Para ello utilizaremos la función: GLvoid glLightfv(GLenum light. Define la contribución de esta fuente de luz a la luz ambiental de la escena. Para GL_LIGHT0 los valores RGBA por defecto valen 1. Por defecto la contribución es nula.0 la luz es sumamente brillante. Para activar / desactivar una de ellas (en este caso la cuarta luz.. Característica difusa De esta forma: GLvoid glLightfv ( GLenum light. GL_AMBIENT.GL_LIGHT0. Ya sabemos colocar normales en lo que dibujamos así como caracterizar de que material se supone que está hecho.2. Vamos a analizar sus múltiples posibilidades. Si los tres valores RGB valen 1. 7. Estos valores RGBA definen el porcentaje de intensidad de cada color que tiene la luz. le pasamos un array de valores RGBA reales que definen la característica en concreto.0. como hacer que apunte hacía donde deseemos ni como decidir de que color es su luz. const GLfloat *params ).4. Para el resto de luces los valores por defecto son 0. GL_DIFFUSE. glDisable ( GL_LIGHT3 ) . 7.4. GL_LIGHT1. Característica especular Utilizaremos: Oscar García .. si valen 0. const GLfloat *params ).0.
.. Es la componente responsable de las zonas más brillantes en la geometría. En la figura es "b".0. Z). Y. 0.Alex Guevara – La Salle 2004 60 . GL_SPECULAR. Por defecto la luz se encuentra en (0.0) iluminando en la dirección negativa de las Z's. Y. En la figura es "c". Si w = 1. En ese caso su dirección se deduce del vector que pasa por el origen y por el punto (X.0). Si w = 0. const GLfloat *params ). Colocando las luces Tenemos que especificar dónde queremos colocar cada una de las fuentes de luz.En este caso *params se corresponde con el valor de la coordenada homogénea (X. Para ello tan sólo tenemos que considerarla como un objeto 3D más que se ve afectado por cambios en la matriz de transformación "MODEL-VIEW" de OpenGL. Para conseguir un efecto suficientemente realista deberíamos dar a este parámetro el mismo valor que a la componente difusa. const GLfloat *params ). · GL_LINEAR_ATTENUATION (por defecto igual a 0.0. 7. Para ello utilizamos la función de siempre: GLvoid glLightfv( GLenum light. Podemos mover una luz a gusto por una escena.4. Los rayos de la luz se asumen paralelos. Está claro que a más lejos esté un objeto de una fuente luminosa. 0.0. Z. menos iluminado resultará..4. GL_POSITION.0). La función que atenua la iluminación con la distancia es: Oscar García .0 se considera su posición con toda normalidad. Se trata de la luz que viene de una dirección particular y rebota sobre un objeto siguiendo una determinada dirección.0 se considerará que la luz se encuentra infinitamente lejos de nosotros. escalar su posición.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación GLvoid glLightfv ( GLenum light.como si de un polígono se tratara. en la primera luz los valores RGBA valen 1. · Área de cobertura. En 1 me estoy refiriendo a la atenuación que sufre la luz a medida que se desplaza. Incluso podemos movernos con ella como si fuera una linterna. W) dónde colocar la luz.0 mientras que en el resto 0. 7. 1. de los "highlights".5.4.0. Al igual que en el caso anterior. Podemos rotarla. Notar el uso de la constante GL_POSITION. En la figura es "a". · GL_QUADRATIC_ATTENUATION (por defecto igual a 0.0). Para modelar esto contamos con tres parámetros a definir: · GL_CONSTANT_ATTENUATION (por defecto igual a 1. trasladarla. Más parámetros Sigamos entonces con algunas propiedades más de las luces: · Atenuación con la distancia.
Si optamos por el valor 180. 0. Los hemos aplicado a la sexta de las luces (recordad que la primera es la 0). Por defecto la dirección es la de las Z's negativas.8 ) .0º estaremos desactivando esta opción. GLvoid glLightfv ( GL_LIGHT5. GL_QUADRATIC_ATTENUATION. Podemos definir los siguientes parámetros: · GL_SPOT_CUTOFF para definir un "cono" de luz.Alex Guevara – La Salle 2004 61 .0.0 grados. · GL_SPOT_EXPONENT que regula la pérdida de intensidad de la luz a medida que nos alejamos del centro del cono. Es un vector de tres valores reales RGB. Podemos especificar el ángulo de abertura del cono con un valor de 0. En este caso hemos dado más importancia a los coeficientes a y b de la función. 0.5 ) . evidentemente inversamente proporcional a la distancia.0 y 128. GL_CONSTANT_ATTENUATION. · GL_SPOT_DIRECTION para restringir la dirección de la luz emitida. 0. GL_LINEAR_ATTENUATION. Los valores los pasamos a OpenGL usando la función de siempre. Para más claridad veamos la figura: Oscar García . En cuanto a 2 me estoy refiriendo al área que abarca el haz de luz que surge de la fuente.0 a 90.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Iluminación Es decir que se reduce la intensidad de la luz que llega a un determinado lugar con esta fracción.1 ) . GLvoid glLightfv ( GL_LIGHT5. Por ejemplo: GLvoid glLightfv ( GL_LIGHT5. Valores entre 0.
al final tendremos un puntero a un segmento de memoria que contiene la imagen: unsigned char *textura. la profundidad será 24bits. de manera que en lugar de ver este de un color plano. El se encargará de guardarlas en su espacio de memoria RAM o. 128x64. éste nos devolverá un identificador que tendremos de guardar. Veamos el proceso de obtención de este identificador. en concreto sus dimensiones de ancho y alto. Si estamos trabajando en RGB. lo tendremos que hacer nosotros mismos. OpenGL no puede trabajar directamente con esta memoria. También hemos de tener en cuenta que si estamos dibujando en RGB... Es importante también guardar las propiedades de la textura. que tendremos que usar después cuando dibujemos. sino un puntero a una variable de tipo GLuint.1. Una vez le pasemos la textura a OpenGL. no es propio de OpenGL. ha de usar su propia memoria para guardar las texturas. veremos la imagen proyectada en él. o un gradiente de colores. correrá de nuestra cuenta pasarla a RGB. etc. como por ejemplo 64x64. Creemos una variable para almacenarlo: GLuint idTextura. y por lo tanto no hace falta pasarle un array.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Texturización 8.). Cargando texturas en memoria El proceso de cargar la textura en memoria. Es decir. En este caso. directamente.Alex Guevara – La Salle 2004 62 . Texturización En este capítulo veremos un aspecto básico si queremos que una escena contenga un mínimo de realismo: La texturización. Oscar García . 8. A continuación llamaremos a la función glGenTextures(. sin color indexado. 8. hay que tener en cuenta unas ciertas limitaciones que la librería nos impone. así como su profundidad en bits. Cada textura tendrá un identificador propio. las dimensiones de todas las texturas que carguemos tienen que ser potencias de 2. No obstante. Sea cuál sea el método que escojamos. Primeramente. o bien cargamos texturas en formato RGB o las convertimos a RGB. si cargamos una imagen GIF. a la cual le pasamos el numero de texturas que queremos generar.2. pasarlas a la tarjeta aceleradora. solo queremos una textura. que tiene color indexado. No obstante. Por texturización entendemos en el proceso de asignar una imagen (bitmap) a un polígono. Pasando las texturas a OpenGL Ahora ya tenemos la textura en la memoria RAM. y un array de identificadores donde los queremos almacenar.
que es pasarle la textura a OpenGL. usaremos GL_UNSIGNED_BYTE. · NivelMipMap: El nivel de MipMapping que deseemos. Si la hemos almacenado en un unsigned char. De momento pondremos ‘0’. GLsizei ancho.Alex Guevara – La Salle 2004 63 . idTextura). del mismo modo que activamos una luz y definimos sus propiedades. ahora tenemos dos copias en memoria de la misma textura... Pero veamos todos los parámetros. Teníamos en memoria RAM una textura cargada desde un archivo. es recomendable eliminar nuestras texturas de memoria una vez se las hemos pasado a OpenGL. · Ancho. Es decir.) GlTexImage2D(GL_TEXTURE_2D. la nuestra. a una textura de destino. serán modificaciones de esa textura solamente.. GLint nivelMipMap.. GLenum formato. · Pixels: El puntero a la región de memoria donde esté almacenada la imagen. Tiene que ser GL_TEXTURE_2D. viendo los parámetros de esta función uno por uno: void glTexImage2D( GLenum tipoTextura. y en función de esto pondrá en idTextura el valor del identificador. altoTextura. glBindTexture(GL_TEXTURE_2D. que se la ha guardado en su propia memoria. usaremos la función glBindTexture(. se la hemos pasado a OpenGL. · Formato: El formato en que esta almacenada la textura en memoria. · Tipo: El tipo de variables en los que tenemos almacenada la textura. Una observación. · tipoTextura: El tipo de textura que estamos tratando. si estamos trabajando en formato RGB. free(textura). · FormatoInterno: El numero de componentes en la textura. GLint borde. y todas las propiedades que modifiquemos a partir de entonces. 0. GL_UNSIGNED_BYTE. Nosotros usaremos GL_RGB. Por tanto. Han de ser potencias de 2. Puede ser 0. solo que una ya no es necesaria. Por tanto. Es como si activáramos la textura asignada a idTextura. &idTextura). · Borde: La anchura del borde. y no de las demás. GLenum tipo.Introducción a la programación gráfica con OpenGL glGenTextures(1. 0. GL_RGB. alto: El ancho y alto de la textura. anchoTextura. GLint formatoInterno. const GLvoid *pixels ). Para ello haremos uso de la función glTexImage2D(. Oscar García . Esta textura. 3. más adelante veremos que significa. el numero de componentes será 3. Ahora falta el paso más importante. Texturización Con esto OpenGL mirará cuantas texturas tiene ya almacenadas. Seguidamente. GLsizei alto. textura).) para asignar el valor de idTextura.
GL_TEXTURE_MIN_FILTER. Eso quiere decir que lo que veremos serán “cuadrados” de 16x12. i la mostramos completa en una ventana de resolución 1024x768. Si la textura es de 64 x 64 píxel. Uno para cuando la textura se representa más grande de lo que es en realidad (el ejemplo que hemos comentado) y otro para cuando la textura es mas pequeña: GL_TEXTURE_MAG_FILTER y GL_TEXTURE_MIN_FILTER.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Texturización 8. formado por un conjunto de píxels. Visualmente queda muy poco realista ver una textura ‘pixelizada’. dispuestos de manera regular. esto se hace por hardware y no afecta en absoluto al rendimiento. representando cada uno un texel de la textura. El primero de ellos es el filtro de visualización. de manera que le aplicamos filtros para evitarlo. OpenGL escalará estos pixels. Tambien podriamos decirle que no aplicara ningún filtro (GL_NEAREST). 1024 pixels ancho / 64 texels ancho = 16. A pesar de que pueda parecer costoso a nivel computacional. Parámetros de las texturas A cada textura le podemos asignar unas ciertas características. En los dos le decimos que haga un filtro lineal. GL_TEXTURE_MAG_FILTER. respectivamente. GL_LINEAR). GL_LINEAR). Veamos como lo podemos implementar: glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D. 768 pixels alto / 64 texels alto = 12. Una textura es un bitmap.3. que se basa en hacer una interpolación en cada píxel en pantalla que dibuja. Con esto estamos parametrizando dos filtros. El más común es el ‘filtro lineal’.Alex Guevara – La Salle 2004 64 . de manera que cada píxel de la textura (de ahora en adelante téxel) ocupará 16x12 píxeles en la pantalla. como podemos ver en la siguiente imagen: Oscar García . glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D.
interpolar con los texels del borde opuesto. al dibujar la textura y aplicar el filtro lineal. GL_REPEAT). que se repetiría n veces a lo largo de toda la superficie de la pared.4. glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D. Por ejemplo. glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D. GL_CLAMP). GL_TEXTURE_WRAP_S. GL_TEXTURE_WRAP_T. para dar un aspecto mas realista. Realmente lo que hace OpenGL realmente es. Por GL_TEXTURE_WRAP_S y GL_TEXTURE_WRAP_T nos referimos al filtro para las filas y las columnas. el modelador aplica una textura pequeña que se repite a lo largo de una superficie. es la manera como esta se va a repetir. Si queremos activar esta opción. respectivamente. GL_CLAMP). 8. y la del cartel no. Si no nos interesa este efecto: glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Texturización En la siguiente imagen vemos la misma escena. sacrificando realismo. de manera que. La textura de ladrillo tendríamos que preparar para que se repitiese. Podemos indicar a OpenGL que prepare la textura para ser dibujada a manera de ‘tile’ o para ser dibujada solo una vez. con filtrado lineal: Otro aspecto a parametrizar de la textura. GL_TEXTURE_WRAP_S. GL_REPEAT).Alex Guevara – La Salle 2004 65 . haríamos: glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D. GL_TEXTURE_WRAP_T. En cambio. Generalmente al texturizar una escena. En la pared habría una textura pequeña de ladrillo. es. un cartel en una pared. Renderizando con texturas Oscar García . usamos menos memoria. en los bordes. el cartel solo se dibuja una sola vez.
0f. glTexCoord2f(0. 100. idTextura).Alex Guevara – La Salle 2004 66 . 0. 100. 5). con la textura que hemos cargado anteriormente. 5). -100. glTexCoord2f(1. -100. y nos referiremos a ellas generalmente como ‘s’ y ‘t’.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Texturización Ahora que ya tenemos las texturas cargadas y ajustadas a nuestro gusto. glTexCoord2f(0. Esta funcion nos introduce un concepto nuevo: las coordenadas de textura. 5). glEnd (). 5). glVertex3i (100. nos referimos a glTexCoord2f(). Generalmente se mueven en el intervalo [0.0f). glTexCoord2f(0. 1. 5). 5). glVertex3i (-100. glVertex3i (-100. 5). Como ya habiamos visto antes. veamos ahora cómo podemos dibujar polígonos con texturas aplicadas. le estamos diciendo que active la texturización. 0. Oscar García . Veamos ahora como lo hariamos aplicando una textura: glEnable(GL_TEXTURE_2D).0f). glVertex3i (-100. glVertex3i (100.0f. glDisable(GL_TEXTURE_2D). 100. glVertex3i (100. 5). glVertex3i (-100.0f.0f.0f). glTexCoord2f(1. La función glEnable de OpenGL nos permite activar y desactivar propiedades que se aplican a la hora de renderizar. la función glBindTexture se encarga de activar la textura que deseemos. glVertex3i (-100. -100. glBegin (GL_QUADS). En este caso. -100. 0. 5).0f. Si lo dibujamos sin textura seria: glBegin (GL_QUADS). idTextura).0f). -100. Supongamos que queremos dibujar un simple cuadrado. glBindTexture(GL_TEXTURE_2D. Se usan para referirnos a una posición de la textura. glVertex3i (100. 1. Analizemos el código paso por paso: glEnable(GL_TEXTURE_2D). 100. Aquí vemos algo que no estaba antes. glEnd (). siendo ‘s’ el eje horizontal y ‘t’ el vertical.0f). glBindTexture(GL_TEXTURE_2D. referenciada por el identificador que habiamos guardado previamente en idTextura. glBegin (GL_QUADS).
La coordenada (0. Hemos comentado que las coordenadas de textura se mueven en el intérvalo [0. 4 veces. produciendo efectos extraños. que pasa con el color? Realmente podemos seguir usándolos. No hay ningún problema en combinar colores.5. si dibujamos un cuadrado y le asignamos a un extremo (2. 1). OpenGL texturizará y coloreará a la vez. es mas. basta con no activar las iluminación. y la (1. Si no queremos iluminación alguna. y si no queremos que las texturas salgan tintadas de algún color. Así pues: glDisable(GL_TEXTURE_2D). 0). si nos fijamos en el código.Alex Guevara – La Salle 2004 67 . Del mismo modo con las luces. Una vez hayamos dibujado la geometría que queramos. etc. siempre en orden contrario a las agujas del reloj. a cada vértice le asignamos una coordenada de textura. 0). luces y texturas a la vez. Por lo tanto. etc. y todas las texturas que se dibujen a partir de entonces. 1]. sino la textura se vería al revés. -1) a (1. 2) en lugar de (1.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Texturización 1]. Podemos activar el color rojo. saldrán tintadas de ese mismo color. luces y texturas Hemos estado hablando de texturizar una superficie. Colores. si no lo hacemos. pero OpenGL permite otros valores. Oscar García . 8. de manera que la coordenada (1. si mas adelante queremos dibujar algún objeto sin texturizar. dibujara la textura repetida 2 veces en cada dirección. 0) seria el mismo texel que (2. (3. 1). OpenGL intentará hacerlo. 0) se refiere a la esquina inferior izquierda. 1) a la superior derecha. No obstante. Podríamos considerar que la textura se repite infinitamente en todas las direcciones. es importante desactivar la texturización. basta con definir el color activo como el blanco. Podemos jugar y asignar valores de (-1. pero. aunque no le pasemos coordenadas de textura. en total.
En OpenGL un buffer es esencialmente una matriz bidimensional de valores que se corresponden con un píxel en una ventana o en una imagen fuera de pantalla. acumulación o estarcido. 9. 9. GL_FRONT_AND_BACK Dibujamos en ambos buffers de color. Si elegimos un formato de píxel con doble buffer. cada sistema de ventanas con OpenGL soporta una función para hacerlo. Los píxels RGBA se visualizan directamente en pantalla utilizando el color más próximo disponible. pero mantiene un tipo y rango de valores distinto. pero no hay ninguna función para intercambiar los buffers frontal y oculto. OpenGL selecciona el buffer oculto para dibujar.1.1. el stencil buffer y el buffer de acumulación. Dibujamos sólo en el buffer de color trasero (oculto). Doble Buffer El doble buffer proporciona un buffer de color adicional fuera de la pantalla que se usa a menudo para animación. eliminando el molesto parpadeo. 9. Cada buffer tiene propiedades específicas que van más allá que el simple doble buffer para animación y un buffer de ocultación para eliminar caras ocultas. Intercambio de buffers OpenGl soporta doble buffer. su utilidad y modo de hacerlos servir.1. Cada píxel puede contener un índice de color o valores rojo/verde/azul/alfa que describen la apariencia de cada píxel.3.Alex Guevara – La Salle 2004 68 . Con el doble buffer podemos dibujar una escena fuera de la pantalla e intercambiarla rápidamente con la que está en pantalla. El buffer de color El buffer de color contiene información de color de los píxels. Afortunadamente. Cada buffer tiene el mismo número de filas y columnas que el área cliente actual de la ventana. Bajo windows.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Buffers de OpenGL 9. esta llamada es: Oscar García . En concreto veremos el buffer de color (el buffer que usamos para dibujar) el de profundidad o zbuffer. La apariencia de los pixels de color con índice viene determinada por el valor asociado a este índice en una tabla de color RGB. Buffers de OpenGL En este capítulo veremos la utilidad de los Buffers disponibles en OpenGL.2. Podemos cambiar esto usando la función glDrawBuffer para especificar uno de los siguientes valores: Buffer GL_FRONT GL_BACK Descripción Dibujamos sólo en el buffer de color frontal (visible). El doble buffer sólo afecta al buffer de color y no proporciona un segundo buffer de profundidad.
Para cambiarla. True si Z de referencia>Z de profundidad. El buffer de profundidad El buffer de profundidad o z-buffer mantiene valores de distancia para cada píxel. 9. llamamos a: glDepthFunc(función). 9. Cada valor representa la distancia al píxel desde la posición del observador. para reducir el número de valores posibles (manteniendo este número en el mínimo). los píxels de un polígono se dibujan si su valor de profundidad es menor que el valor de profundidad situado en el buffer. Usando la función GL_LESS. True si Z de referencia=Z de profundidad. se almacena el píxel en el buffer de profundidad junto con su profundidad. La función por defecto es GL_LESS.2. True si Z de referencia=>Z de profundidad. pero también puede usarse para otros efectos especiales. algunas veces es necesario alterar el rango de valores de profundidad utilizado. Comparaciones de profundidad Cuando dibujamos en una ventana OpenGL. Siempre true.2. True si Z de referencia<Z de profundidad. Usaremos glDepthRange como sigue: Oscar García .2. Buffers de OpenGL Donde hdc es el contexto de dispositivo de la ventana en la que estamos dibujando. Este buffer se utiliza normalmente para ejecutar la eliminación de caras ocultas. Valores de profundidad Cuando utilizamos las comparaciones de profundidad GL_EQUAL y GL_NOTEQUAL. True si Z de referencia<=Z de profundidad.2. éste ya se encargará de hacerlo por nosotros automáticamente.1. como realizar un corte en los objetos para ver la superficie interior. 9. GL_NOTEQUAL True si Z de referencia!=Z de profundidad. la posición Z de cada píxel se compara con un valor del buffer de profundidad. Si estamos usando GLUT. OpenGL establece ocho funciones de comparación: Nombre GL_NEVER GL_LESS GL_EQUAL GL_LEQUAL GL_GREATER GL_GEQUAL GL_ALWAYS Función Siempre false.Alex Guevara – La Salle 2004 69 . y se escala para quedar dentro del volumen de trabajo actual. Si el resultado de la comparación es true. no tendremos que preocuparnos.Introducción a la programación gráfica con OpenGL SwapBuffers(hdc).
Funciones del Stencil Buffer Hay cuatro funciones de estarcido en OpenGL: void void void void glClearStencil( GLint s). haremos una llamada a: glEnable(GL_STENCIL_TEST). El parámetro profundidad es un valor de coma flotante entre 0. GLuint mascara). El Stencil Buffer El buffer de estarcido proporciona muchas funciones para restringir el dibujo en pantalla y tiene muchas aplicaciones que el buffer de profundidad no puede realizar. glStencilMask( GLuint mascara). Quizá la aplicación más interesante del buffer de estarcido sea el sombreado.0. el buffer de profundidad se limpia con 1. que son los valores por defecto. pero reducirá la precisión del buffer de profundidad y puede llevar a errores en la eliminación de caras ocultas.3. glStencilFunc( GLenum func.0 y 1. Por defecto. haciendo que nuestras escenas sean mucho más realistas.Alex Guevara – La Salle 2004 70 . Para activar el buffer. Por defecto. En general. GLint ref.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Buffers de OpenGL glDepthRange(cerca. 9. cerca tiene un valor inferior a lejos.0 con la función glClear. Al nivel más simple. La primera función es similar a glClearColor. proporciona el valor inicial almacenado en el buffer de estarcido cuando se llama a glClear(GL_STENCIL_BIT). se almacena un valor de estarcido 0 en el Oscar García . el buffer de estarcido puede usarse para cerrar ciertas áreas de la pantalla. no modificamos el volumen de trabajo. podemos generar sombras por hardware y por software de múltiples fuentes de luz. GLenum zfallo. Para especificar un valor diferente usaremos la función glClearDepth: glClearDepth(profundidad). glStencilOp( GLenum fallo. Sin esta llamada. GLenum zpass). y 1.0.0 para las comparaciones GL_LESS y GL_LEQUAL. Los parámetros cerca y lejos son valores de coma flotante entre 0. pero podemos invertir ésto para obtener efectos especiales ( o utilizar las funciones GL_GREATER y GL_GEQUAL). Dependiendo de nuestro hardware gráfico. Algunas comparaciones de profundidad necesitan un valor inicial de profundidad distinto. a menos que hayamos definido un rango menor con glDepthRange. Normalmente.0 y 1. glClearDepth y glClearIndex.3.1.0 para las comparaciones GL_GREATER y GL_GEQUAL. Al reducir el rango de valores almacenados en el buffer de profundidad. todas las operaciones del buffer de estarcido están desactivadas. usaremos un valor de 0. 9. lejos).
Pasa si el valor de referencia es mayor o igual que el valor de estarcido. Por defecto. aún necesitamos definir cómo opera.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Buffers de OpenGL buffer de estarcido. La función glStencilFunc define una función de comparación. Pasa si el valor de referencia es menor que el valor de estarcido. Incrementa el valor actual del buffer de estarcido. no hace nada.Alex Guevara – La Salle 2004 71 . La siguiente tabla recoge las funciones válidas: Nombre GL_NEVER GL_LESS GL_EQUAL GL_LEQUAL GL_GREATER Función La verificación de estarcido siempre falla (no se dibuja). Pasa si el valor de referencia es mayor que el valor de estarcido.3. 1. Establece el valor cero en el buffer de estarcido. GL_REPLACE Establece el valor de la función de referencia en el buffer de estarcido. La verificación de estarcido siempre pasa (siempre se realiza una operación de dibujo). Decrementa el valor actual del buffer de estarcido. GL_NOTEQUAL Pasa si el valor de referencia no es igual que el valor de estarcido. A diferencia de los buffers de color y profundidad. GL_GEQUAL GL_ALWAYS Emparejada con la función de estarcido. no siempre borramos el buffer de estarcido cada vez que actualizamos la escena. definida con glStencilOp. Dibujando con el Stencil Buffer Una vez activado el buffer de estarcido. Pasa si el valor de referencia es igual que el valor de estarcido. Por defecto. Las funciones glStencilFunc y glStencilOp gestionan esta interacción. valor de referencia y máscara para todas las operaciones del buffer de estarcido. está la operación de estarcido. permitiendo que las operaciones de dibujo se ejecuten en cualquier parte de la pantalla hasta que se actualice el buffer de estarcido. Oscar García . Aquí tenemos un ejemplo de cómo dibujar una máscara en el buffer de estarcido: glStencilFunc(GL_ALWAYS. Pasa si el valor de referencia es menor o igual que el valor de estarcido. Normalmente se utiliza una máscara para perfilar el área en la que tiene lugar el dibujo. 1). Las operaciones de estarcido válidas están recogidas en la siguiente tabla: Operación GL_KEEP GL_ZERO GL_INCR GL_DECR GL_INVERT Descripción Mantiene los contenidos actuales del buffer de estarcido.2. 9. Invierte el orden binario del valor actual del buffer de estarcido.
Introducción a la programación gráfica con OpenGL glStencilOp(GL_REPLACE, GL_REPLACE, GL_REPLACE);
Buffers de OpenGL
Entonces podemos lanzar comandos de dibujo que almacenen el valor 1 en el buffer de estarcido. Para dibujar usando la máscara del buffer de estarcido, primero hemos de llevar a cabo lo siguiente:
glStencilFunc(GL_EQUAL, 1, 1); glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_KEEP);
Dado que tiene efecto con todas las funciones de dibujo de OpenGL, incluido glBitMap, podemos usar el buffer de estarcido para crear efectos especiales de agujero en animaciones.
9.4. El buffer de acumulación
El buffer de acumulación proporciona soporte para muchos efectos especiales como difuminado dinámico y profundidad de campo. También soporta antiescalonado a pantalla completa, aunque hay otros métodos mejor diseñados para esta tarea. El buffer de acumulación es considerablemente menos complejo que que los otros buffers comentados hasta aquí. Sólo tiene una función, glAccum, que gestiona todas las acciones del buffer de acumulación. La siguiente tabla recoge dichas acciones:
Descripción Abre valores de color escalados en el buffer de acumulación, sustituyendo los que hubiera antes. Añade un color constante a los valores del buffer de acumulación. Multiplica los valores de color en el buffer de acumulación por un color constante (efectos de filtro).
GL_ACCUM Añade valores de color escalados al buffer de acumulación. GL_LOAD GL_ADD GL_MULT
GL_RETURN Copia el buffer de acumulación en el buffer de color principal. La forma habitual en la que empleamos el buffer de acumulación es para generar en él múltiples imágenes y mostrar la escena final compuesta con:
Haciendo uso de algunas funciones de OpenGL podremos conseguir efectos visuales que dotarán de más espectacularidad y realismo a nuestras escenas. Veamos unos cuantos de ellos.
10.1. Niebla
Tenemos funciones nativas de OpenGL que nos ofrecen la posibilidad de hacer el efecto de niebla en nuestras aplicaciones. Esta se basa en ‘colorear’ los objetos de un cierto color que especifiquemos nosotros, en funcion de la distancia que estos estén de la cámara. OpenGl soporta tres tipos de niebla: · GL_LINEAR, para indicios de profundidad, · GL_EXP, para niebla espesa o nubes, · GL_EXP2, para neblina y humo. Seleccionamos el modo de niebla usando glFogi:
glFogi(GL_FOG_MODE, GL_LINEAR); glFogi(GL_FOG_MODE, GL_EXP); glFogi(GL_FOG_MODE, GL_EXP2);
Una vez que hemos elegido el tipo de niebla, debemos elegir un color para la niebla que se mezclará con nuestra escena usando las funciones glFogfv o glFogfi:
GLfloat color_de_niebla[4]={r,g,b,a}; glFogfv(GL_FOG_COLOR, color_de_niebla); GLint color_de_niebla[4]={r,g,b,a}; glFogfi(GL_FOG_COLOR, color_de_niebla);
Para los indicios de profundidad, generalmente elegiremos el color de fondo para la niebla. Esto hará que los indicios de profundidad parezcan "correctos" al ojo, esto es, los objetos más lejanos parecerán desvanecerse con el fondo. En algunas aplicaciones, podemos querer dar un color brillante a la niebla, como amarillo, de manera que los efectos resalten más sobre el fondo. El siguiente ejemplo dibuja dos teteras usando indicios de profundidad, con el color negro (de fondo), para la niebla.
Para los otros tipos de niebla, probablemente elegiremos el color blanco o cualquier otro color luminoso. Además del color de niebla, los tipos GL_EXP y GL_EXP2 tienen un parámetro de densidad adicional:
glFogf(GL_FOG_DENSITY, densidad);
El parámetro densidad puede ser cualquier número mayor que 0.0, pero normalmente se mantiene por debajo de 0.1. La siguiente figura muestra cómo afecta la densidad de la niebla a la cantidad de color empleado.
La distancia de niebla es la componente Z transformada de todas las llamadas a glVertex. Esta componente Z está comprendida en el rango de 0.0 a 1.0 y es el mismo número que está almacenado en el buffer de profundidad. La distancia de niebla y la densidad determinan en qué cantidad se mezcla el color de niebla. Por defecto, la niebla se aplica a todas las distancias entre 0.0 y 1.0. Los parámetros GL_FOG_START y GL_FOG_END restringen el rango de valores de profundidad usados en los cálculos de niebla. Esto se utiliza normalmente para definir con precisión la densidad de la niebla cuando el área inmediatamente cercana al observador no está cubierta.
10.2. Transparencias
Antes de empezar a hablar de cómo implementar transparencias en OpenGL, hablaremos un poco de la funcion de blending (mezclar). La mezcla de OpenGL proporciona un control a nivel de píxel del almacenamiento de valores RGBA en el buffer de color. Las operaciones de mezcla no pueden emplearse en el modo indexado de color y están desactivadas en las ventanas de color indexado. Para activar la mezcla en ventanas RGBA, primero debemos invocar a glEnable(GL_BLEND). Tras ésto, llamamos a glBlendFunc con dos argumentos: las funciones origen y destino para la
mezcla de color, que se especifican en las siguientes tablas. Por defecto, estos argumentos son GL_ONE y GL_ZERO, respectivamente, lo que equivale a glDisable(GL_BLEND).
Función origen GL_ZERO GL_ONE GL_DST_COLOR GL_ONE_MINUS_DST_COLOR GL_SRC_ALPHA GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA GL_DST_ALPHA GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA GL_SRC_ALPHA_SATURATE
Descripción Color fuente=0,0,0,0. Usos <?>Color fuente. El color de origen se multiplica por el color del píxel de destino. El color de origen se multiplica por (1,1,1,1; color de destino). El color de origen se multiplica por el valor alfa de de origen. El color de origen se multiplica por (1, valor alfa de origen). El color de origen se multiplica por el valor alfa de destino. Microsoft OpenGL no lo soporta. El color de origen se multiplica por (1, valor alfa de destino). Microsoft OpenGL no lo soporta. El color de origen se multiplica por el mínimo de los valores alfa de origen y (1, valor de destino). Microsoft OpenGL no lo soporta.
Función destino GL_ZERO GL_ONE GL_DST_COLOR GL_ONE_MINUS_DST_COLOR GL_SRC_ALPHA GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA GL_DST_ALPHA
Descripción Color destino=0,0,0,0. Usos <?>Color destino. El color de destino se multiplica por el color del píxel de origen. El color de destino se multiplica por (1,1,1,1; color de origen). El color de destino se multiplica por el valor alfa de de origen. El color de destino se multiplica por (1, valor alfa de origen). El color de destino se multiplica por el valor alfa de destino. Microsoft OpenGL no lo soporta.
GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA El color de destino se multiplica por (1, valor alfa de
Alex Guevara – La Salle 2004 76 . De este modo no notariamos tanto los bordes de los polígonos. para sumarle luego el color de destino escalado en 1 menos el valor alfa. Aquí tenemos un ejemplo del uso de transpariencias que dibuja una tetera opaca que se ve a través de otra transparente. Microsoft OpenGL no lo soporta. Estas son las funciones de mezcla para estas aplicaciones: glEnable(GL_BLEND). Para asegurarnos de que las líneas y polígonos transparentes se dibujan apropiadamente. GL_SRC_ALPHA_SATURATE El color de destino se multiplica por el mínimo de los valores alfa de origen y (1.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Efectos especiales destino). no necesitamos una tarjeta gráfica que soporte planos de color alfa en el buffer de color.3. valor de destino). las texturas aparecerian aún mas suavizadas. Microsoft OpenGL no lo soporta. Esta combinación toma el color de origen y lo escala basándose en la componente alfa. Algo que tenemos que recordar con la transpariencia por mezcla alfa es que la verificación normal de profundidad puede interferir con el efecto que tratamos de conseguir. Antialiasing El antialiasing consiste en ‘suavizar’ la imagen final.As) Dado que sólo se emplea la componente alfa del color de origen. Gl_ONE_MINUS_SRC_ALPHA). Dicho de otra manera. como sigue: Rd = Rs * As + Rd * (1 . La transpariencia es quizás el uso más típico de las mezclas. etc. esta función de mezcla toma una fracción del color de dibujo actual y cubre con ella el píxel que hay en pantalla.As) Bd = Bs * As + Bd * (1 . 10. La primera de Oscar García . empleada a menudo en ventanas. debemos dibujarlos siempre de atrás a adelante. La componente alfa del color puede valer de 0 (totalmente transparente) a 1 (totalmente opaco). botellas y otros objetos 3D a través de los cuales podemos ver.As) Gd = Gs * As + Gd * (1 . glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA. Tenemos varias maneras de implementar antialiasing.
Por otro lado. La estrategia básica es agitar la imagen medio píxel en todas las direcciones. En una cámara.4. Si estamos generando diapositivas o animaciones paso a paso. Dependiendo de la cámara y del fotógrafo. Obviamente es un sistema costoso. podemos usar OpenGL para hacerlo. glEnable(GL_LINE_SMOOTH). El buffer de acumulación es demasiado lento para el trabajo interactivo. independiente de OpenGL. Otra opción seria usar el buffer de acumulación. glEnable(GL_POLYGON_SMOOTH). /*Almacena el 50% del cuadro actual en el buffer de acumulación*/ glAccum(GL_LOAD. /*Dibuja los 10 últimos cuadros y acumula el 5% de cada uno de ellos*/ for (i=1. el buffer de acumulación nos proporcionará un antiescalonado y unos efectos de profundidad de campo que simplemente no son posibles con la multimuestra. la imagen cambia mientras el cerebro procesa la imagen.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Efectos especiales todas. debe aparecer más nítida (o enfocada) que el resto de la imagen. sin embargo. Realizar antiescalonado con el buffer de acumulación tiene un coste de velocidad. pero nunca se pierde el foco del objetivo en movimiento. o puede cruzar toda la imagen. Con sólo acumular cuatro de estas escenas "agitadas" conseguiremos imágenes considerablemente más suaves. 10. La manera más sencilla de hacer ésto es utilizar un gran factor de escalado de color cuando acumulamos el cuadro actual de manera que la mayoría de los valores de color del cuadro final resalten sobre el resto. La primera manera es mas simple. y consiste en aplicar blending al dibujar toda la geometria: glEnable(GL_BLEND). Cuando simulamos el difuminado dinámico con gráficos de ordenador. El método que implementan básicamente consistiria en renderizar la escena al doble o cuadruple de resolución. para luego reescalarla a la resolución original. podemos ver un pequeño difuminado alrededor de los bordes del objeto. Motion Blur Percibimos difuminado dinámico o ‘motion blur’ cuando un objeto se mueve más rápido de lo que nuestros ojos pueden seguir. i>=10. pero los resultados son buenos. deberemos buscar un hardware gráfico que soporte multimuestra para efectual el antiescalonado. GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA). glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA. i++) { draw_frame(i). Si queremos realizar una animación en tiempo real con antiescalonado. para difuminar los bordes de una imagen pero no las áreas sólidas. Una implementación típica sería: /*Dibuja el cuadro actual*/ draw_frame(0).5). es activar el antialiasing por hardware que algunas targetas aceleradoras gráficas incorporan. es importante recordar que la posición actual (o final) del objeto que estamos difuminando. la película está expuesta a la luz que entra por el grupo de lentes durante un tiempo finito. glEnable(GL_POINT_SMOOTH). En esencia. Oscar García . 0.Alex Guevara – La Salle 2004 77 .
}. profundidad y estarcido. Efectos especiales Fijémonos en que no tenemos que usar glClear para inicializar los contenidos del buffer de acumulación. Oscar García .0). la mayoría de las veces utilizaremos glAccum(GL_LOAD. 1. En su lugar. s) en el primer cuadro de la escena. como hacemos con los buffers de color.05). /*Muestra la escena final*/ glAccum(GL_RETURN.Introducción a la programación gráfica con OpenGL glAccum(GL_ACCUM. 0.Alex Guevara – La Salle 2004 78 .
para el de vértices. dan un rendimiento muy superior. Dibujando con Vertex Arrays Una vez tengamos los arrays hechos debemos usar la siguiente estructura para el pintado.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Optimizaciones del render 11. glDrawArrays(GL_TRIANGLES. 3*numFaces). 0. Es decir. glTexCoordPointer(2. debemos organizar nuestros vértices.1. 0. Desde tener en cuenta el orden en que se llaman las funciones en OGL (poner mas glBegins de lo necesario) hasta usar estructuras más complejas tales como las Display Lists o los Vertex Arrays. Estos pueden ser GL_VERTEX_ARRAY. 0.1 Vertex Arrays Hay dos cosas que debemos intentar hacer siempre en una aplicación gráfica: · Enviar el mínimo posible de información por el bus.GL_FLOAT. Lo segundo lo podemos conseguir con los vertex arrays. y así sucesivamente. VAVertex). para el array 79 . glColorPointer(3. Lo primero lo podemos hacer optimizando nuestro programa y utilizando triangle strips. glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY).GL_FLOAT. glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY). De las primeras no hablaremos aquí. Optimizaciones del render Existen múltiples técnicas para optimizar el pintado de polígonos en OpenGL. · Enviar el mayor numero de información posible. VACoordTex.Como trabajar con Vertex Arrays Para utilizar Vertex Arrays en nuestro programa. glVertexPointer(3. 11. coordenadas de textura y color de los vértices en tres arrays distintos (que a partir de ahora llamaremos VAVertex. que el primer bloque de información del array de coordenadas de textura y del array de colores deben llevar la información correspondiente al primer vértice que se declare en el array de vértices. 0. para el de coordenadas de textura. 11. ya que las segundas estructuras de las que hemos hablado. Estos arrays han de estar organizados de tal manera que su información concuerde. En la primera línea de cada bloque indicamos cual será el array que especificaremos a continuación.1. VAColor). por ejemplo. 11.GL_FLOAT.2. i VAColor. glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY). para el de colores). VACoordTex). los vertex arrays.1.
lo que haríamos seria partir ese triángulo. Esto lo hacemos con la última instruccion en la que indicamos: · Que es lo que queremos dibujar · Desde que posicion de los arrays vamos a empezar a dibujar · Hasta que posición de los arrays vamos a dibujar. dada la posición de la cámara y su ángulo de apertura. De este modo.Alex Guevara – La Salle 2004 80 . para luego dibujar solo una pequeña parte. Hemos comentado el concepto de clipping. Una vez especificados los tres arrays podemos decir a OGL que pinte. BSP Trees Si con la técnica de los Quad Trees dividíamos la geometría en casillas regulares.Quad-Trees Ésta técnica consiste en dividir toda nuestra geometría en cubos regulares. GL_TEXTURE_COORD_ARRAY. 11. Si un triángulo quedara en medio de dos casillas. este proceso implica una serie de cálculos. para el array de colores. No será nuestro objetivo profundizar en ellas. Una variación de los Quad Trees serian los Octrees.2. formaríamos una matriz tridimensional. El cuarto indica la dirección de memoria del array en si. Esto realmente es muy poco óptimo. En la segunda línea especificamos el array en si. comprobar las Oscar García . pero en lugar de formar una matriz bidimensional. El tercero indica la separación entre bloques de información de este tipo en el array. y no se dibuja. 11. estamos obligando a OpenGL a comprobar si todos y cada uno de los triángulos de la escena están dentro de la pirámide de visualización.1. para el array de coordenadas de textura o GL_COLOR_ARRAY.2. Nuestra geometría quedaría dispuesta en una matriz casillas iguales. mediante ciertos algoritmos. Comentaremos entonces algunas técnicas para organizar nuestra geometría para. Una vez dividida nuestra geometría. todo lo que la cámara que no ve se descarta. basados en la misma idea. El segundo parámetro indica el tipo del array. además.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Optimizaciones del render de vértices. Si tenemos una escena muy compleja al nivel de geometría. el algoritmo de compilación del BSP nos dividiría la geometría en casillas irregulares y. que geometría hay dentro de cada casilla. El primer parámetro indica el número de posiciones que tendrá cada bloque de información. es decir. Optimizaciones independientes de OpenGL Hasta ahora hemos hablado de cómo renderizar escenas usando todas las primitivas de OpenGL. dibujar prácticamente sólo la geometría que la cámara ve. 11. las almacenaría en forma de árbol. sino sólo comentar su funcionamiento. No obstante. a cada fotograma estamos procesándola toda.2. sabríamos que casillas tendríamos que dibujar y.2. dada una cámara y su ángulo de obertura. por tanto.
Si dibujamos toda la geometría desordenadamente. este proceso no vale la pena. y proyectar nuestra pirámide de visión a través del portal. que podría ser un rectángulo posicionado en cada una de las puertas. No obstante. ya que este simple cálculo ya es mas costoso que dibujar la otra habitación entera. 11. y renderizamos uno de los portales. no tienen que dibujarse. De este modo. consiste en discriminar aquellas superficies que. que comunican una habitación con otra. quedan ocultadas por otras superficies mas cercanas y. por eso es recomendable organizar nuestra geometría. una de las más efectivas. PVS Una técnica de PVS (Potentially Visible Surfaces). A cada habitación asignaríamos portales. independientemente si usamos una de las anteriores técnicas. Oscar García . y dibujar solo la geometría de la otra habitación que esté dentro de la pirámide proyectada. Ordenación de las texturas Normalmente en una escena suelen haber muchas texturas diferentes. Portales Esta técnica es una de las más simples.5. Podemos ir mas allá. El proceso de cambio de textura tiene un cierto coste. si sabemos que estamos en una determinada habitación. haciendo grupos de superficies que tengan la misma textura. Asimismo. sabemos que tendremos que dibujar la habitación con la cuál comunica.2.2. 11. al renderizar.4. 11. es posible que cada pocos triángulos tengamos que cambiar de textura. estando dentro de nuestro volumen de visión. Solo es viable si nuestro escenario se puede dividir en habitaciones. podemos hacer lo mismo con los materiales en el caso que hagamos uso de ellos.2.Introducción a la programación gráfica con OpenGL Optimizaciones del render zonas que están dentro del volumen de visualización de la cámara tendría un coste logarítmico.3. ventanas. de manera que hagamos los mínimos cambios posibles. y a la vez. por tanto.Alex Guevara – La Salle 2004 81 . etc.
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