Computer Graphics. Immagine sul Raster Display. Grafica 3D: analogia con fotocamera. La matrice di Pixel è memorizzata nel FRAME BUFFER

Transcript

1 Computer Graphics Immagine sul Raster Display Il RASTER è costituito da più SCAN LINES Ogni Scan Line è formata da più PIXEL La matrice di Pixel è memorizzata nel FRAME BUFFER Grafica 3D: analogia con fotocamera Posta in un punto dello spazio (VIEWPOINT( VIEWPOINT) Realizza un immagine bidimensionale (FRAME( FRAME) dell ambiente 3D (SCENE( SCENE)

2 Grafica 3D Passi per un corretto scatto Specifica del tipo di proiezione (Ortografica o Prospettica) Specifica dei parametri di vista: coordinate del modello (object( coordinates,, in un Σobj posizione dell osservatore e del viewplane Clipping: specifica del VIEW VOLUME Proiezione sul VIEW PLANE e Visualizzazione sul VIEWPORT obj)

3 Grafica 3D Rendere finito il View Volume Introduzione di NEAR e FAR Plane

4 Perspective Transformation Per procedere al clipping possiamo ricorrere alla perspective transformation o normalization, che trasforma il viewfrustum nel Volume di Vista Canonico (CVV) top left top left right - right 1-1 bottom bottom adapted from F. Pfenning

5 Grafica 3D Analogia con camera Collocare camera e modello nello spazio Impostare il campo visivo (lente) La catena di trasformazioni La pipeline grafica

6 La pipeline di rendering Modello semplificato TRASFORMAZIONE Operazioni geometriche: si determinano le coordinate dei pixel ILLUMINAZIONE Operazioni cromatiche: si determina il colore dei pixel RASTERIZZAZIONE Operazioni bidimensionali: si elaborano i singoli pixel

7 La pipeline di rendering Modello realistico (GeForce( 3) interpolazione

8 La pipeline di rendering opengl reale

9 La pipeline di rendering Specifica dei dati di input Definizione di un vertice : glvertex () I vertici devono essere definiti dentro un blocco associato ad una determinata primitiva (mode( mode) geometrica : void glbegin (Glenum mode)...def di vertici (e normali) void glend (void) Possibili primitive : GL_POINTS (punti) GL_LINES, GL_LINE_STRIP, _LOOP (linee) GL_TRIANGLES, GL_TRIANGLE_STRIP, _FAN (triangoli) GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, GL_POLYGON (quadrati e poligoni) STRIP : Sfruttano il concetto di adiacenza. Associazione di un colore ad un vertice : glcolor () Modalità di colorazione : glpolygonmode (Glenum face, Glenum mode) GL_POINT, il poligono sarà disegnato con dei punti GL_LINE, il poligono sarà disegnato in modalità Wireframe GL_FILL, il poligono sarà disegnato in modalità Solid Associazione di una normale : glnormal ()

10 La pipeline di rendering Es. Specifica di un triangolo glpolygonmode (GL_FRONT, GL_FILL); glpolygonmode (GL_BACK, GL_LINE); glbegin (GL_TRIANGLES); glnormal (0.0,0.0,1.0); glcolor (1.0,1.0,0.0); glvertex (0.0,0.0,0.0); glvertex (1.0,0.0,0.0); glvertex (0.0,1.0,0.0); glend (); z y y GL_FRONT x GL_BACK z x

11 Stadio di Trasformazione TRASFORMATION Mesh e primitive Le coordinate omogenee Trasformazioni di Modelviewing Trasformazioni di Proiezione (dal volume di vista al cubo unitario) Trasformazioni di Viewport

12 Stadio di Trasformazione Concetto di Matrice Corrente che identifica una delle tre matrici relative alle trasformazioni (GL_MODELVIEW, GL_PROJECTION, GL_TEXTURE): glmatrixmode () Altre funzioni generalmente riferite alle operazioni su queste matrici: glmultmatrix () glloadmatrix () glpushmatrix () glloadidentity () glpopmatrix () Viewing Trasformation: glulookat () Modeling Trasformation : gltranslate () Traslazione : gltranslate Scalatura : glscale () Rotazione: glrotate ()

13 Stadio di Trasformazione Projection Trasformation. Prospettica : glfrustum (left, right, bottom,top, near, far); gluperspective (fovy, aspect, near, far) (cambia la modalità di definizione del volume di vista) Ortografica : glortho (left, right, bottom, top, near, far ) Viewport Trasformation. glviewport (x, y, width, height)

14 Stadio di Illuminazione LIGHTING Modello di PHONG Diffuse, Specular, Ambient Sorgenti luminose e materiali Per ogni primitiva deve essere specificato un materiale, i cui parametri possono essere applicati uniformemente alla superficie della primitiva, o modulati da una tessitura (texture).

15 Stadio di Illuminazione In OpenGL possono esistere fino a 8 sorgenti di luci. Le loro proprietp roprietà si specificano con: gllight (Glenum light, Glenum pname,, TYPE param) Componenti: GL_AMBIENT,, componente ambientale GL_DIFFUSE, componente diffusa GL_SPECULAR,, componente speculare GL_POSITION, con cui all infinito) Fattori di Attenuazione : GL_CONSTANT_ATTENUATION, GL_LINEAR_ATTENUATION, GL_QUADRATIC_ATTENUATION con cui è possibile impostare la posizione o creare una luce direzionale (posizionata SpotLight: una luce posizionale per default emana luce in tutte le direzioni. E E possibile però restringere la sua produzione di luce con un cono di illuminazione GL_SPOT_CUTOFF, angolo del cono ([0.0, 90.0]) GL_SPOT_EXPONENT, focalizzazione della luce GL_SPOT_DIRECTION, direzione della luce glenable (light) Per abilitare una luce : glenable (light) Per abilitare l illuminazionel : glenable (GL_LIGHTING ).

16 Stadio di Illuminazione Impostazione dei Materiali: glmaterial (face, pname, param) GL_AMBIENT,, componente ambientale GL_DIFFUSE, componente diffusa GL_SPECULAR,, componente speculare GL_EMISSIVE,, componente emissiva Modalità di Shading : glshademodel (mode) mode può assumere i valori : - GL_FLAT (per avere una modalità Flat) - GL_SMOOTH (per avere una modalità Gouraud).

17 Stadio di Clipping etc. Clipping: glclipplane (GL_CLIP_PLANEi, equation) Specifica piani addizionali di clipping. Back Face Culling: glcullface (mode) GL_FRONT, GL_BACK Specifica la modalità di taglio dei poligoni a seconda del loro orientamento

18 Stadio di Rasterizzazione RASTERIZZAZIONE Texture mapping: Texture: : matrice di texel contenenti dati relativi al colore L immagine 2D viene mappata sulle primitive del modello 3D La texture condivide con le primitive tutte le trasformazioni su di esse compiute + = Z-buffering Alpha Blending

19 Stadio di Rasterizzazione Le fasi per creare un oggetto Texture sono le seguenti : Fase 1: Creazione di un nome univoco di Texture. glgentextures (NumNomi, * texturenames) Fase 2: Creazione un oggetto Texture e associzione ( bind ) di un nome glbindtextures (GL_TEXTURE_2D, texturename) glbindtextures Fase 3: Associazione di una immagine all oggetto Texture. glteximage2d ( ) Fase 4: Impostazione dell ambiente texture GL_ADD gltexenv (GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV _MODE, param). Fase 5: Impostazione dei Filtri di Texture (magnification, minification) gltexparameter (GL_TEXTURE_2D, tipofiltro, valore) Impostazione della modalità (param) di uso del colore di Texture. ColoreSuperficieFinale = GL_REPLACE GL_MODULATE -> Tex -> Tex x ColSup. -> Tex + ColSup Le fasi di utilizzo di un oggetto Texture sono : Fase 1. Attivazione del Texture Mapping glenable (GL_TEXTURE_2D) Fase 2. Associare le coordinate di texture ad un vertice attraverso il comando : gltexcoord (u,v)

20 Altre funzioni OpenGL BUFFER Depth: gldepthmask gldepthfunc glpolygonoffset glblendfunc Color: glclearcolor glcolormask gldrawbuffer General: glclear Stencil: glstencilfunc glstencilop glstencilmask glscissor DATA STORING/RETRIEVAL General: glgetfloatv glgetstring Attributes: glpopattrib glpushattrib Transformation: gluproject gluunproject Frame buffer: glcopytexsubimage2d glcopyteximage2d glreadpixels DISPLAY LIST glnewlist glgenlists glcalllist glendlist