🗊Презентация Компьютерная графика

Компьютерная графика Шлеймович Михаил Петрович

Темы Введение в компьютерную графику Преобразования модели Преобразования координат Преобразования проецирования Растровая графика Трехмерное моделирование Модели освещения Текстура

Литература Баяковский Ю.М., Игнатенко А.В. Начальный курс OpenGL. – М.: «Планета знаний», 2007 Божко А.Н., Жук Д.М., Маничев В.Б. Компьютерная графика: Учеб. пособие для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. Боресков А.В. Графика трехмерной компьютерной игры на основе OpenGL. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2004. By М., Девис Т., Нейдер Дж., Шрайнер Д. OpenGL. Руководство по программированию. Библиотека программиста. 4-е издание. – СПб.: Питер, 2006. Евченко А.И. OpenGL и DirectX: программирование графики. Для профессионалов (+CD). – СПб.: Питер, 2006. Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. Райт Р.С., Липчак Б. OpenGL. Суперкнига, 3-издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006.

Литература Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики: Пер. с англ. – М.: Мир, 2001. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. – М.: Машиностроение, 1980. Сиденко Л.А. Компьютерная графика и геометрическое моделирование: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2009. Херн Д., Бейкер М. Паулин. Компьютерная графика и стандарт OpenGL, 3-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. Хилл Ф. OpenGL. Программирование компьютерной графики. Для профессионалов. – СПб.: Питер, 2002. Эйнджел Э. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL, 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001.

Учебное пособие Набережнов Г.М., Максимов Н.Н. Компьютерная геометрия и графика: Учебное пособие / Под ред. канд. техн. наук Г.М. Набережнова. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2009.

1. Введение в компьютерную графику

Графический процесс

OpenGL http://www.opengl.org

OpenGL

Конвейер OpenGL

Пример программы 1 #include <GL/glut.h> void init(); void draw(); void main(int argc, char **argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize(640, 480); glutInitWindowPosition(50, 50); glutCreateWindow("My program"); init(); glutDisplayFunc(draw); glutMainLoop(); }

Пример программы 1 void init(void) { glClearColor(1.0,1.0,0.0,0.0); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0, 640, 0, 480); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); }

Пример программы 1 void draw(void) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glViewport(0, 0, 640, 480); glColor3f(1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_LINE_STRIP); GLfloat x, y; for(x = 0; x < 640; x++) { y = 240 * (1 + sin(0.05 * x) * exp(-0.005 * x); glVertex2f(x, y); } glEnd(); glFlush(); }

Пример программы 1

OpenGL

Типы OpenGL

Примитивы

Примитивы

Пример программы 2 #include <GL/glut.h> void init (void); void display(void); int main(int argc, char** argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize (250, 250); glutInitWindowPosition (100, 100); glutCreateWindow ("hello"); init (); glutDisplayFunc(display); glutMainLoop(); return 0; }

Пример программы 2 void init (void) { glClearColor (1.0, 1.0, 1.0, 0.0); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); glOrtho(0.0, 1.0, 0.0, 1.0, -1.0, 1.0); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_LINES); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_LINE_STRIP); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_LINE_LOOP); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_TRIANGLES); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_TRIANGLE_FAN); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE); glBegin(GL_TRIANGLE_FAN); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 2 void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glBegin(GL_POLYGON); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

События void glutDisplayFunc(void (*func)(void)); void glutPostRedisplay(void); void glutIdleFunc(void (*func)(void)); void glutReshapeFunc(void (*func)(int width, int height)); void glutKeyboardFunc(void (*func)(unsigned char key, int x, int y)); void glutSpecialFunc(void (*func)(int key, int x, int y)); GLUT_KEY_F1 … GLUT_KEY_F12 GLUT_KEY_LEFT GLUT_KEY_UP, GLUT_KEY_RIGHT GLUT_KEY_DOWN GLUT_KEY_PAGE_UP GLUT_KEY_PAGE_DOWN GLUT_KEY_HOME GLUT_KEY_END GLUT_KEY_INSERT

События void glutMouseFunc(void (*func)(int button, int state, int x, int y)); button: GLUT_LEFT_BUTTON GLUT_MIDDLE_BUTTON GLUT_RIGHT_BUTTON state: GLUT_UP GLUT_DOWN void glutMotionFunc(void (*func)(int x, int y)); void glutPassiveMotionFunc(void (*func)(int x, int y));

Пример программы 3 #include <GL/glut.h> void init (void); void display(void); void keyboard(unsigned char, int, int); void reshape (int, int); int main(int argc, char** argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize (250, 250); glutInitWindowPosition (100, 100); glutCreateWindow ("hello"); init (); glutDisplayFunc(display); glutReshapeFunc(reshape); glutKeyboardFunc(keyboard); glutMainLoop(); return 0; }

Пример программы 3 void init (void) { glClearColor (1.0, 1.0, 1.0, 0.0); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); glOrtho(0.0, 1.0, 0.0, 1.0, -1.0, 1.0); } void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE); glBegin(GL_POLYGON); glVertex3f (0.25, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.25, 0.0); glVertex3f (0.75, 0.75, 0.0); glVertex3f (0.25, 0.75, 0.0); glEnd(); glFlush (); }

Пример программы 3 void keyboard(unsigned char key, int x, int y) { switch (key) { case 27: exit(0); break; } } void reshape (int w, int h) { if (w / h < 1) glViewport(0, 0, w, w); else glViewport(0, 0, h, h); }

Пример программы 3

Пример программы 4 #include <GL/glut.h> include <windows.h> #include <Gl/glut.h> #define _USE_MATH_DEFINES #include <math.h> float R = 150.0; float angle = 0.0; float X0 = 0.0; float Y0 = 0.0; int n = 3; int width = 640; int height= 480;

Пример программы 4 void figure(void) { glBegin(GL_LINE_LOOP); for(int i = 0; i < n; i++) { float x = X0 + R * cos(2 * M_PI * i / n + angle); float y = Y0 + R * sin(2 * M_PI * i / n + angle); glVertex2f(x, y); } glEnd(); } void init(void) { glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(-320, 320, -240, 240); }

Пример программы 4 void display(void) { glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f(0.0, 0.0, 0.0); figure(); glFlush(); } void keyboard(unsigned char key, int x, int y) { float min = ((width < height) ? width : height) / 2; if(key == '+' && R < min) R++; if(key == '-' && R > 0) R--; glutPostRedisplay(); }

Пример программы 4 void special(int key, int x, int y) { switch(key) { case GLUT_KEY_F1: n = 3; break; case GLUT_KEY_F2: n = 4; break; case GLUT_KEY_F3: n = 5; break; case GLUT_KEY_F4: n = 6; break; case GLUT_KEY_F5: n = 7; break; case GLUT_KEY_F6: n = 8; break; case GLUT_KEY_F7: n = 9; break; case GLUT_KEY_F8: n = 10; break; case GLUT_KEY_F9: n = 11; break; case GLUT_KEY_F10: n = 12; break; case GLUT_KEY_F11: n = 13; break; case GLUT_KEY_F12: n = 14; break; case GLUT_KEY_LEFT: if(X0 > -width / 2) X0--; break; case GLUT_KEY_RIGHT: if(X0 < width / 2) X0++; break; case GLUT_KEY_UP: if(Y0 < height / 2) Y0++; break; case GLUT_KEY_DOWN: if(Y0 > -height / 2) Y0--; break; } glutPostRedisplay(); }

Пример программы 4 void reshape(int w, int h) { width = w; height = h; glViewport(0, 0, w, h); glutPostRedisplay(); } void mouse(int button, int state, int x, int y) { if(button == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_UP) { X0 = 640.0 / width * ( x - width / 2); Y0 = 480.0 / height * (-y + height / 2); } if(button == GLUT_RIGHT_BUTTON && state == GLUT_UP) { angle += 0.01; if(angle >= 360.0) angle = 0.0; } glutPostRedisplay(); }

Пример программы 4 void main(int argc, char **argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize(640, 480); glutInitWindowPosition(0,0); glutCreateWindow("Управление многоугольником"); glutDisplayFunc(display); glutKeyboardFunc(keyboard); glutSpecialFunc(special); glutMouseFunc(mouse); glutReshapeFunc(reshape); init(); glutMainLoop(); }

Пример программы 3

OpenTK http://www.opentk.com Windows.Form

Пример программы 5 using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; using OpenTK.Graphics; using OpenTK.Graphics.OpenGL;

Пример программы 5 namespace ExampleOpenTK { public partial class OpenTK_Form : Form { public OpenTK_Form() { InitializeComponent(); } private void glControl1_Load(object sender, EventArgs e) { GL.ClearColor(1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f); GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection); GL.LoadIdentity(); GL.Ortho(0, this.ClientSize.Width, 0, this.ClientSize.Height, -1, 1); GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview); GL.LoadIdentity(); }

Пример программы 5 private void glControl1_Paint(object sender, PaintEventArgs e) { GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit); GL.Viewport(0, 0, this.ClientSize.Width, this.ClientSize.Height); GL.Color3(1.0, 0.0, 0.0); GL.Begin(BeginMode.LineStrip); float x, y; for (x = 0; x < this.Width; x++) { y = this.ClientSize.Height / 2 * (1 + (float)Math.Sin(0.05 * x) * (float)Math.Exp(-0.005 * x)); GL.Vertex2(x, y); } GL.End(); glControl1.SwapBuffers(); }

Пример программы 5 private void glControl1_Resize(object sender, EventArgs e) { GL.ClearColor(1.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f); GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection); GL.LoadIdentity(); GL.Ortho(0, this.ClientSize.Width, 0, this.ClientSize.Height, -1, 1); GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview); GL.LoadIdentity(); } }

Пример программы 5