Computer Graphics. Ambiente di sviluppo (I.D.E.) prepariamoci ad implementare. alternative. Struttura programma. 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 2008/09 Mrco Trini Lezione 5: preprimoci d implementre Ambiente di sviluppo (I.D.E.) Leggero (9 MB), simptico e free softwre (GNU GPL) Progetti in C e C++ Include compiltore Mingw/GCC H un un buon pckge downloder e mnger che permette di istllre fcilmente le librerie che usimo (es SDL) inclus ducumentzione "tools" -> "check for updte/pkges" Funzion ;-) Non più mntenuto ("morto") M, chirmente, nche qulunque ltro v bene (eclipse, dot.net, o nche complire d rig di comndo ) Per info sull'uso, potete scricre l lez 1 del corso di lb linguggi: lterntive 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,) 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 QT opensource OTTIMAMENTE crosspltform (spetto ntivo su ogni pittform) not: DevC++ è scritto con wxwidgets commercile (m licenz grtuit per studenti) corsspltform molto robusto, professionle, ggiornto (visule: interfcci GUI per costruire interfccie GUI) pesntuccio (hint: non usre con DevCpp) 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: min() init(); do_my_beutiful_lgorithm(); exit(); non v bene per ppliczioni interttive! 1

2 Struttur progrmm L minim ppliczione SDL: heders Sistem eventi o " cllbck" (o " messge hndlers") 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 #include <GL/gl.h> #include <GL/glu.h> #include <SDL.h> L minim ppliczione SDL: min 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 */ 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 Double buffering Double buffering Piccolo trucco utile nelle ppliczioni interttive nscondere il frme buffer mentre viene riempito evit flickering ( sfrfllio ) 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 [ pronto ] frme buffer B [ in costruzione ] l video A 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 2

3 Se voglio ridisegnre l scen? Appliczioni con nimzioni (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) M: 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 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 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!) void drinredrwevents() sttic SDL_Event buffer[200]; // rimuove richieste di rendering (fino 200) SDL_PeepEvents( buffer,200,sdl_getevent, SDL_EVENTMASK(SDL_VIDEOEXPOSE) ); Reminder lterntive (1/2) Appliczioni SDK Algoritmi API Driver Sched grfic Sched Grfic Monitor or vedimo cos c è qui dentro Direct3D 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, m più ggiornto C (e C++) L'lterntiv più comune OpenGL Grossomodo: Direct3D = industry stndrd OpenGL = cdemic stndrd (m l distinzione é molto sfumt) 3

4 lterntive (2/2) Per il Jv: Jv3D più d lto livello (es: definire lo scene grph, gestione del rendering implicit) JvGL ( JGL ) riclc OpenGL, m per Jv non ncor del tutto mturo? Open Grphic Lnguge Libreri C Cross pltform Qulche centinio di routines specifiche Specifiche ver 2.1 Stori inizilmente sviluppto d Silicon Grphics or: OpenGL Architecture Review Bord mntiene e ggiorn le specifiche versione ttule: 2.1 (dl 2006!) un compgni, un voto ci sono nche le estensioni privte Soprttutto e ARB Vicini di cs OpenGL é il lyer di bse GLU (GL utilites) insieme di funzioni di utility costruite sopr OpenGL, piu comode d usre 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 4

5 è bsto sullo stto stto di OpenGL 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 l effetto dei comndi successivi primitive qui mnipolzioni di stto (es. settre l mtrice) stto di OpenGL (queries sullo stto: glget ) tutto il pipeline (proiezione,, rsterizzzione) pixels è bsto sullo stto Stto comprende 2 mtrici (e due stcks) Model-View Projection Un di queste e sempre l mtrice di lvoro l mtrice corrente I comndi che modificno mtrici lvorno su quest mtrice 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. Mtrici 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 5

6 Mtrici Vist: void glulookat(eyex,eyey,eyez, cx,cy,cz, upx, upy, upz); spzio mondo! Mtrici Operzione sullo Stck: glpushmtrix() glpopmtrix() centro dell oggetto visto. L direzione e' (c eye) 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 6

7 Come si "sprno" i tringoli nel pipeline glbegin (GL_TRIANGLES); Come si "sprno" i tringoli nel pipeline glvertex3d(x,y,z); 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 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); line finle qundo si f l glend() 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