lec06

Полигональные сетки (Polygonal meshes)

Полигональные сетки – набор полигонов (граней), которые в

Достоинства полигональных сеток

Основаны на простоте использования полигонов:
Легко представлять и преобразовывать
Обладают

Пример:

Монолитные объекты и тонкие оболочки

Полигональные сетки позволяют задавать объекты двух типов:
Монолитные

Примеры:

Вершины полигона

Каждый полигон определяется путем перечисления его вершин
Вершина задается при помощи

Пример представления вершины полигона

struct Vertex
{
GLfloat x;
GLfloat y;
GLfloat z;
};

Нормаль к полигону

Вектор нормали задает направление перпендикуляра грани
При рисовании объекта эта

Пример представления нормали полигона

struct Normal
{
GLfloat x;
GLfloat y;
GLfloat z;
};

Нормали в вершинах и нормали в поверхностях

Использование нормалей к грани плохо

В OpenGL нормаль является атрибутом вершины
С т.з. быстродействия выгоднее хранить отдельную

Пример структур данных для хранения сеток

struct Vector3d
{
GLfloat x, y, z;
};

struct Mesh
{
GLuint

Возможные вариации

Если полигональная сетка задается при помощи однотипных примитивов, например, треугольников,

Пример

struct Vector3d
{
GLfloat x, y, z;
};

struct Mesh
{
GLuint numVertices;
Vertex *pVertices;
GLenum primitiveType;
GLuint numIndices;
GLushort *pIndices;
};

struct

Лицевые и нелицевые стороны граней

Каждая плоская грань (полигон) имеет две стороны:
лицевую

Определение видимой стороны грани

Для определения стороны грани, повернутой к наблюдателю, OpenGL

Обход сторон куба против часовой стрелки

Команда glFrontFace

Задает направление обхода вершин грани, соответствующее ее лицевой стороне (Front

Режим отбраковки граней (Face culling)

После того, как направление обхода вершин грани

Управление режимом отбраковки граней

glEnable(GL_CULL_FACE)
glDisable(GL_CULL_FACE)
void glCullFace(GLenum mode) где mode:
GL_FRONT
GL_BACK
GL_FRONT_AND_BACK

Нахождение нормальных векторов (нормалей)

Координаты нормалей для каждой вершины можно задавать:
вручную (в

Задание нормалей вручную

Позволяет задать нормали к поверхности способом, лучшим с точки

Редактирование нормалей в программе 3D Studio Max

Аналитический метод нахождения нормалей

Для функционально заданных поверхностей вектор нормали по направлению

Вычисление нормалей для плоских граней полигональной сетки

Для плоских граней сетки достаточно

Метод Ньюэла для нахождения нормали к плоской грани

Разработан Мартином Ньюэллом
Решает указанные

Нахождение нормали к вершинам сетки, описывающим криволинейную поверхность

Грани сетки, описывающей криволинейную

Свойства сеток

Монолитность
Совокупность грани сетки заключает в себе некоторое пространство
Связность
Между любыми двумя

Моделирование поверхностей вращения

Поверхность вращения образуется посредством вращательной развертки с заметанием профильной

Создание поверхности вращения

Поверхности на базе функций двух переменных

Некоторые поверхности однозначны в одном измерении,

Пример поверхности заданной, функцией sinc с круговой симметрией

Визуализация трехмерных сцен

Задачи

Для визуализации трехмерной сцены при помощи OpenGL необходимо решить ряд задач:
Очистка

Очистка буфера кадра

Очистка буфера кадра осуществляет заполнение одного или нескольких буферов,

Команда glClear

Выполняет очистку одного или нескольких указанных буферов:
void glClear(GLbitfield mask) где mask

Команда glClearColor

Задает значение цвета, используемого при очистке буфера цветов
void glClearColor( GLclampf red,

Команда glClearDepth

Задает значение глубины, используемое для очистки буфера глубины
void glClearDepth(GLclampd depth)
По

Команда glClearStencil

Устанавливает целочисленное значение, используемое для очистки буфера трафарета
void glClearStencil(GLint stencil)
Допустимые

Установка порта просмотра и матрицы проецирования

Порт просмотра задает область окна, в

Команда glViewPort

Устанавливает положение и размеры порта просмотра, осуществляя аффинное преобразование вершин

Установка матрицы перспективного преобразования

OpenGL позволяет построить матрицу перспективного преобразования несколькими способами:
По

Команда glFrustum

Задает перспективное преобразование отображаемого объема по заданным координатам ограничивающих этот

Геометрический смысл параметров glFrustum

znear

zfar

bottom

top

right

left

Точность хранения значений в буфере глубины

Точность хранения значений в буфере глубины

Команда gluPerspective

Задает матрицу перспективного проецирования по заданному углу обзора вдоль оси

Установка и ориентирование камеры

Библиотека утилит OpenGL (GLU) позволяет задать положение наблюдателя,

Пример установки камеры

// текущая матрица – матрица моделирования-вида
glMatrixMode(GL_MODELVEIW);
// сбрасываем ранее заданные

Размещение объектов на сцене

Ориентацию и положение объектов на сцене можно задать

Пример

// устанавливаем матрицу камеры
// ..
// перенос объекта
glTranslated(3, 3, 2);
// вращение на

Комбинация матричных преобразований

Каждая вершина примитива умножается на некоторую матрицу T равную: T

Визуализация объектов

Визуализация объектов заключатся в рисовании примитивов, составляющих этот объект
Выполнение серий

Пример:

void DrawSomeObject()
{
glBegin(GL_TRIANGLES);
glNormald(1, 0, 0);
glColor3f(0.1f, 1, 1);
glVertex3f(3, 2, 3);
//...
glEnd();
// ...
}

Сокрытие невидимых линий и поверхностей

Объекты, расположенные ближе к наблюдателю, могут полностью