Computer Graphics. prepariamoci ad implementare. alternative. Struttura programma. Struttura programma. Sistema a eventi. GLUT GL Utility Toolkit

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1 Computer Grphics Università dell Insubri Fcoltà di Scienze MFN di Vrese Corso di Lure in Informtic Anno Accdemico 2009/10 Mrco Trini Lezione 4: preprimoci d implementre Simple DirectMedi Lyer cross-pltform, multimedi librry gir su: Linux, Windows, BeOS, McOS X GNU LGPL fornisce ccesso ( livello bb. bsso) keybord, mouse, joystick, windowing supporto OpenGL comndi per 2D video frmebuffer. completto di librerie "figlie" per vri scopi C++ (e.g.: SDL_imge per gestire png, jpg, tiff etc, SDL_net per networking SDL_ttf per fonts e testi, SDL_mixer per udio,) lterntive GLUT GL Utility Toolkit simile, bb. equivlente stessi scopi bse di SDL windowing gestione input (mouse, tstier, timers ) piccol differenz: orientto lle cllbck: si specificno tutte le cllbck invece di scrivere il ciclo degli eventi (vedi poi) costruito ttorno d OpenGL (vedi poi) (non più ggiornto: usre openglut o freeglut ) fornisce nche semplici funzioni utili per scrivere testo su schermo comporre oggetti geometrici semplici (e.g. sfere) (usndo le solite primitive) opensource, crosspltform lterntive Questi fnno nche tutt l prte G.U.I.: wxwidgets Opensource crosspltform (scopo: spetto ntivo su ogni pittform) not: DevC++ è scritto con wxwidgets QT commercile (m LGPL, e grtuito per usi non commercili) ex Trolltech, or cquistto dll Noki crosspltform molto robusto, professionle, ggiornto h il suo IDE specilizzto: QT Cretor visule: interfcci GUI per costruire interfccie GUI MFC (microsoft fundtion clsses) commercile pltform specific (wondows) bb. simile wxwidgets nell struttur Grphic User Interfce: qui: button brs, menu tendin, sliders, brre di scrolling, toolbox, pop-ups, sttus brs Struttur progrmm Struttur clssic dei progrmmi line di comndo: Struttur progrmm Sistem eventi o " cllbck" (o " messge hndlers") min() init(); do_my_beutiful_lgorithm(); exit(); non v bene per ppliczioni interttive! cllbck: funzione prepost ll gestione di un evento min() init(); while (true) get_event() ; process_event(); eventi tipo: mouse, tstier sistem di finistre reshpe, minimizzzione generti dll'ppliczione stess o d thred differenti 1

2 L minim ppliczione SDL: heders L minim ppliczione SDL: min #include <GL/gl.h> #include <GL/glu.h> #include <SDL.h> int min() SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO); SDL_SetVideoMode(640, 480, 0, SDL_OPENGL); bool done = flse; while (! done ) /* ciclo degli eventi */ SDL_Event event; SDL_WitEvent(&event); switch(event.type) cse SDL_VIDEOEXPOSE: /* evento "ridisegnti" */ rendering(); /* riempi screen buffer*/ brek; cse SDL_QUIT: done = true; brek ; cse SDL_KEYDOWN: if ( event.key.keysym.sym == SDLK_ESCAPE ) done = true; brek; SDL_Quit(); return 1; L minim ppliczione SDL: l prte che disegn void rendering() glcler(gl_color_buffer_bit); // cncell screen buffer /* disegn tutto */ Double buffering Piccolo trucco utile nelle ppliczioni interttive nscondere il frme buffer mentre viene riempito evit flickering ( sfrfllio ) glfinish(); // spett che si tutto finito SDL_GL_SwpBuffers(); // vedimo quest fr un sec Not: d usrsi solo in rispost d un richest di redrw qundo sppimo che il SO "è dccordo" ltrimenti il contesto di OpenGL potrebbe non essere nemmeno ttivo! potrebbero esserci ltri eventi d processre prim Vertici proiettti (punti in R 2 ) rsterizer punti rsterizer tringoli rsterizer segmenti frmmenti (cndidti pixels) computzioni per frmmento frme buffer A [ pronto ] frme buffer B [ in costruzione ] l video A Double buffering Se voglio ridisegnre l scen? Piccolo trucco utile nelle ppliczioni interttive nscondere il frme buffer mentre viene riempito evit flickering ( sfrfllio ) Vertici proiettti (punti in R 2 ) rsterizer punti rsterizer tringoli rsterizer segmenti frmmenti (cndidti pixels) computzioni per frmmento frme buffer A [ in costruzione ] frme buffer B [ pronto ] l video B (d esempio, in rispost d un input dell'utente che cmbi l scen, il punto di vist, etc) Non: fccio un rendering (contrddice regol 3 lucidi f, e ltri problemi) Bensì: mi uto-mndo un segnle di "ridisegnti" (il segnle rriverà ll'ppliczione) /* ci utomndimo un messggio che ci fr' ridisegnre l finestr*/ void updtescene() SDL_Event e; // il messggio e.type=sdl_videoexpose; // il suo contentuto SDL_PushEvent(&e); // lo metto nell cod degli // eventi d processre 2

3 Appliczioni con nimzioni qundo voglio che qulcos succed in utomtico, ogni tot msec: soluz 1: uso di ttes ttiv: (nb: us tutt l CPU che puo ) while (! done ) /* ciclo degli eventi */ SDL_Event event; if (SDL_PoolEvent(&event)) /* c e mic un evento? */ /* se sì: processlo */ switch(event.type) cse SDL_VIDEOEXPOSE: rendering(); brek; cse SDL_QUIT: else /* se no: simo idle */ // es: clock(), process, ggiorn lo stto, invoc updtescene Appliczioni con nimzioni qundo voglio che qulcos succed in utomtico, ogni tot msec: soluz 2: timers (sveglie). Esempio: #define SDL_TIMER SDL_USEREVENT // funzione d eseguirsi qundo sctt il timer Uint32 timercllbck(uint32 intervl, void *prm) SDL_Event e; // il messggio e.type = SDL_TIMER; // il suo contentuto SDL_PushEvent(&e); return intervl; // in modo d richiedere un ltr svegli, ugule SDL_Init( SDL_INIT_VIDEO SDL_INIT_TIMER ); // inizilizz CON timers SDL_AddTimer(1000/FPS, timercllbck, NULL); // sett l prim svegli while (! done ) /* ciclo degli eventi */ SDL_Event event; SDL_WitEvent(&event)); /* ttes pssiv (risprmi CPU!) */ switch(event.type) cse SDL_VIDEOEXPOSE: rendering(); brek; cse SDL_TIMER: // DRIIIN!! // process, ggiorn lo stto, invoc updtescene Appliczioni con nimzioni eventule prob: eventi redrw residui? (eventi redrw non gestiti che si ccumulno nell cod) dopo ogni rendering posso usre: (visto che lo screen buffer è già ggiornto!) Reminder Appliczioni void drinredrwevents() sttic SDL_Event buffer[200]; // rimuove richieste di rendering (fino 200) SDL_PeepEvents( buffer,200,sdl_getevent, SDL_EVENTMASK(SDL_VIDEOEXPOSE) ); SDK Algoritmi API Driver Sched grfic Sched Grfic or vedimo cos c è qui dentro Monitor Direct3D lterntive (1/2) Prte di DirectX Microsoft (proprietrio, e non cross pltform) Stessi scopi di OpenGL un API per usre lo stesso hrdwre struttur non dissimile di solito, meno elegnte, più mcchinoso C (e C++) L'lterntiv più comune OpenGL Grossomodo: Direct3D = industry stndrd OpenGL = cdemy stndrd (m l distinzione è molto sfumt) Per il Jv: Jv3D lterntive (2/2) più d lto livello (es: si definisce lo scene grph, gestione del rendering indirett) JvGL ( JGL ) riclc OpenGL, m per Jv non ncor del tutto mturo? 3

4 Stori Open Grphic Lnguge Libreri C Cross pltform Qulche centinio di routines specifiche Specifiche ver 3.4 & ver 4.0 (11 mrzo 2010) (m l precedente 3.3 er uscit solo dicembre!) inizilmente sviluppto d Silicon Grphics dl 2002 l 2006: OpenGL Architecture Review Bord mntiene e ggiorn le specifiche industri 90%, ccdemi 10% ogni compgni / gruppo, un voto dl 2006: Khronos Gruop come sopr ci sono nche le estensioni privte Soprttutto e etc Vicini di cs OpenGL è il lyer di bse GLU (GL utilites) insieme di funzioni di utility costruite sopr OpenGL, (f comodo) esempio: void glulookat(eyex,eyey,eyez, cx,cy,cz, upx, upy, upz); GLUT e il Toolkit di interfcci con il SO GLEW (extension wrngler) si occup delle estensioni Wgl e GLx sono i sottoinsiemi di OpenGL che dipendono dl SO sintssi Tutte le funzioni di Opengl si chimno: glsomethingxxx Dove XXX specific numero e tipo dei prmetri: f: flot i: intero s: short (2 bytes) d: double b: byte u-: unsigned -v: vettore (punttore) esempio: glcolor3f(flot, flot, flot); glcolor3fv( flot*); Perche? E' ANSI-C, non C++ no overloding di funzioni! sinssi M nche: glcolor3b glcolor3d glcolor3f glcolor3i glcolor3s glcolor3ub glcolor3ui glcolor3us glcolor4b glcolor4d glcolor4f glcolor4i glcolor4s glcolor4ub glcolor4ui glcolor4us glcolor3bv glcolor3dv glcolor3fv glcolor3iv glcolor3sv glcolor3ubv glcolor3uiv glcolor3usv glcolor4bv glcolor4dv glcolor4fv glcolor4iv glcolor4sv glcolor4ubv glcolor4uiv glcolor4usv è bsto sullo stto Un stte mchine d esempio current color posizione luci mtrici fnno prte dello stto corrente Molti comndi OpenGL non fnno null di immedito cmbino lo stto, dunque il comportmento dei comndi successivi (queries sullo stto: glget ) 4

5 stto di OpenGL è bsto sullo stto primitive qui mnipolzioni di stto (es. settre l mtrice) Stto comprende 2 mtrici (e 2 stcks) Model-View Projection stto di OpenGL Un di queste e sempre l mtrice di lvoro l mtrice corrente tutto il pipeline (proiezione,, rsterizzzione) pixels I comndi che modificno mtrici lvorno su quest mtrice Mtrici Mtrici Per cmbire qule é l mtrice di lvoro: glmtrixmode(***); GL_MODELVIEW GL_PROJECTION Per rimpizzre l mtrice di lvoro gllodidentity(); gllodmtrixf( flot* m ); Tutti gli ltri comndi modificno (moltiplicno per un ltr mtrice) l mtrice corrente. Not: ssume che sino memorizzte per colonne detto nche in column mjor order Mtrici Rotzioni glrottef(ngle,x,y,z); Trslzioni gltrnsltef(dx,dy,dz); Sclture (non uniformi) glsclef(x,y,z); Generic glmultmtrixf(flot f*); in grdi tutti i prmetri: nello spzio CORRENTE! sse di rotzione pssnte per l'origine Mtrici Vist: void glulookat(eyex,eyey,eyez, cx,cy,cz, upx, upy, upz); centro dell oggetto visto. L direzione e' (c eye) spzio mondo! 5

6 Mtrici Operzione sullo Stck: glpushmtrix() glpopmtrix() Mtrici di proiezione Mtrici di proiezione: glortho2d(left, right, bottom, top); void gluperspective( fovy, spect, zner, zfr); spzio vist! spzio vist! field of view sull Y (NB: in grdi) Viewport Per settre il viewport: spzio schermo (cioe in pixels)! glviewport(int x, int y, int w, int h); reminder: il rpporto fr w e h deve essere lo stesso specificto nell mtrice di proiezione! Evento Window Reshpe Succede ogni volt che l'utente cmbi dimensioni ll finestr devo permettere ll'utente di frlo, durnte l'inizilizzzione: SDL_SetVideoMode(640,480,0, SDL_OPENGL SDL_RESIZABLE) gestione dell'evento: (devo fre di nuovo il set up del video) cse SDL_VIDEORESIZE : SDL_SetVideoMode(event.resize.w,event.resize.h, 0, SDL_OPENGL SDL_RESIZABLE); myreshpefunc(event.resize.w,event.resize.h); Adttre l cmer ll finestr: proiezione ortogrfic void myreshpefunc(glsizei w, Glsizei h) winsizex = w; winsizey = h; void rendering() // set projection mtrix & viewport glmtrixmode (GL_PROJECTION); gllodidentity (); flot rtio=(flot) winsizey /(flot) winsizex; glortho2d(-1,1,-rtio,rtio); // or: perspective glviewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); // set view mtrix glmtrixmode (GL_MODELVIEW); // set model mtrix Come si "sprno" i tringoli nel pipeline glbegin (GL_TRIANGLES); glvertex3d(x1,y1,z1); glvertex3d(x2,y2,z2); glvertex3d(x3,y3,z3); glvertex3d(x4,y4,z4); glvertex3d(x5,y5,z5); glvertex3d(x6,y6,z6); glvertex3d(x7,y7,z7); glvertex3d(x8,y8,z8); glvertex3d(x9,y9,z9); glend(); primo tringolo secondo tringolo terzo tringolo 6

7 Come si "sprno" i tringoli nel pipeline glvertex3d(x,y,z); Non solo glbegin (GL_TRIANGLES); line finle qundo si f l glend() oppure glvertex3f(x,y,z); oppure glvertex3i(x,y,z); oppure glvertex2d(x,y); oppure glvertex4d(x,y,z,w); oppure glvertex4dv(vett); oppure coordint w=1 sottointes! coordint z =0 sottointes! Non solo glbegin (GL_TRIANGLES); qunti tringoli rsterizzti per qunti vertici proiettti? Le specifiche OpenGL non prescrivono qule digonle usre (quindi dipende dll'implementzione 7