OpenGL и Delphi на практике
Издательский Дом "КОМИЗДАТ"
Любая
теория хороша, если она может быть реализована на Delphi :-). Поэтому предлагаю
не откладывая в долгий ящик написать первую программу на OpenGL - а потом,
окрылившись успехом, вернуться к теории и как следует проштудировать все книги
и сайты по сабжу, чтобы уж стать настоящими монстрами трехмерного
моделирования.
Для
начала придется проделать подготовительную работу:
настроить
формат пикселей с учетом отображаемой информации;
создать
контекст OpenGL и подготовить сам движок OpenGL к работе.
Формат
пикселей удобно вынести в отдельную процедуру, которую мы оформим следующим
образом:
procedure SetDCPixelFormat (dc:
HDC);
var pfd: TPixelFormatDescriptor;
nPixelFormat: Integer;
begin
FillChar (pfd, SizeOf (pfd),0);
with pfd do
begin
nSize:= sizeof (pfd);
nVersion:= 1;
dwFlags:= PFD_DRAW_TO_WINDOW or
PFD_SUPPORT_OPENGL or
PFD_DOUBLEBUFFER;
iPixelType:= PFD_TYPE_RGBA;
cColorBits:= 16;
cDepthBits:= 64;
iLayerType:= PFD_MAIN_PLANE;
end;
nPixelFormat:=ChoosePixelFormat
(DC,@pfd);
SetPixelFormat (DC,
nPixelFormat,@pfd);
end;
Здесь
при заполнении структуры TPixelFormatDescriptor мы задаем параметры будущего
графического отображения, в том числе количество цветовых бит, а также тип
пикселей (iPixelType). Мы также задаем флаги, которые, как видно из названия,
указывают, что наша программа будет поддерживать OpenGL, а также что мы будем
рисовать в окне и использовать двойную буферизацию (параметр, необходимый для
воспроизведения движущихся объектов).
Далее
посредством вызова ChoosePixelFormat система выбирает подходящий формат пикселя
- и мы присваиваем его (через SetPixelFormat) нашему окну.
Теперь
нужно инициализировать контекст самого OpenGL посредством функций, содержащихся
в модуле Windows, и произвести дополнительную настройку движка:
procedure TForm1.FormCreate (Sender:
TObject);
begin
H:=Handle;
DC:=GetDC (H);
SetDCPixelFormat (DC);
RC:=wglCreateContext (DC);
wglMakeCurrent (DC, RC);
glClearColor (0.6,0.6,0.6,1.0);
glMatrixMode (GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum (-1,1,-1,1,2,20);
glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity;
glTranslatef
(0.0,-1.0,-6.0);
BeginPaint;
end;
Как
видим, сначала мы задали для нашей графики необходимый формат пикселей. Теперь
при помощи функции wglCreateContext создаем OpenGL-контекст, а впоследствии
делаем его текущим контекстом. Далее, используя уже универсальные функции**,
произведем настройку "мира", который будем создавать. Для этого через
glClearColor очистим контекст и заполним ее 60-процентным черным цветом. Далее
выберем матрицу проекций, которая определяет, как будут проецироваться
трехмерные объекты на плоскость экрана (в оконные координаты) и через
glLoadIdentity установим единичную матрицу и зададим границы плана в
"мировых координатах" при помощи вызова glFrustum. После чего
загрузим модельно видовую матрицу и произведем ее смещение (glTranslatef).
Что будем рисовать
Конечно,
можно было нарисовать простую пирамиду или же куб. Но мы сделаем большее - нарисуем
"признание в любви"** (рис. 1). Специально для этого методом
"научного перебора" была разработана модель, описывающая
соответствующую кривую:
Остается
только перевести ее с языка математики на нормальный человеческий.
Прорисовка сцены
Подготовку
сцены начнем с подключения разных дополнительных функций, без которых
дальнейшая работа невозможна. Эти функции прописаны в методе BeginPaint, а
также в методе FormResize (чтобы при изменении размера формы соответственно
менялся размер объекта). Для этого используем функцию glEnable с соответствующими
параметрами.
Далее
в FormPaint используем подготовленные заранее методы DrawFace и DrawElement
(см. листинг ниже) для отрисовки упомянутого объекта. А для придания ему еще
большей "жары" используем возможности OpenGL по освещению сцены.
Итог
С
точки зрения сложности освоения OpenGL сопоставим с другими подобными
библиотеками. Так что с одной стороны нет разницы, в чем разбираться и что
изучать. Но с точки зрения разумного подхода любой проект трехмерной графики
должен как минимум поддерживать OpenGL в качестве одной из опций. Ведь
серьезные вещи считаются и визуализируются, как правило, под
Unix/IRIX/Linux/FreeBSD, и в то же время было бы неправильно игнорировать
пользователей Windows. Так что OpenGL как раз и является тем универсальным
языком и общим знаменателем, позволяющим вашим приложениям свободно мигрировать
с одной платформы на другую.
Листинг программы
Листинг
========
unit
MainForm;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils,
Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs,OpenGL, StdCtrls, ExtCtrls;
type
TForm1 = class(TForm)
Timer1: TTimer;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Label3: TLabel;
Label4: TLabel;
procedure FormCreate(Sender:
TObject);
procedure FormDestroy(Sender:
TObject);
procedure Timer1Timer(Sender:
TObject);
procedure FormPaint(Sender:
TObject);
procedure FormResize(Sender:
TObject);
private
RC:HGLRC;
DC:HDC;
H:THandle;
procedure BeginPaint;
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
const mat1_dif:Array[0..2] of Single
= (0.8,0.8,0.0);
const mat1_amb:Array[0..2] of Single
= (0.2,0.2,0.2);
const mat1_spec:Array[0..2] of
Single = (0.6,0.6,0.6);
const mat1_shininess = 0.5*128;
procedure
DrawElement(A,b,R0,r1:Single);
procedure DrawFace(A,R:Single;Normal:Boolean);
implementation
procedure SetDCPixelFormat(dc:HDC);
var pfd:TPixelFormatDescriptor;
nPixelFormat:Integer;
begin
FillChar(pfd,SizeOf(pfd),0);
with pfd do
begin
nSize := sizeof(pfd);
nVersion := 1;
dwFlags := PFD_DRAW_TO_WINDOW or
PFD_SUPPORT_OPENGL or
PFD_DOUBLEBUFFER;
iPixelType:= PFD_TYPE_RGBA;
cColorBits:= 16;
cDepthBits:= 64;
iLayerType:= PFD_MAIN_PLANE;
end;
nPixelFormat:=ChoosePixelFormat(DC,@pfd);
SetPixelFormat(DC,nPixelFormat,@pfd);
end;
procedure TForm1.BeginPaint;
begin
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_NORMALIZE);
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
timer1.enabled:=true;
end;
{$R *.dfm}
procedure TForm1.FormCreate(Sender:
TObject);
begin
H:=Handle;
DC:=GetDC(H);
SetDCPixelFormat(DC);
RC:=wglCreateContext(DC);
wglMakeCurrent(DC,RC);
glClearColor(0.6,0.6,0.6,1.0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum(-1,1,-1,1,2,20);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity;
glTranslatef(0.0,-1.0,-6.0);
BeginPaint;
end;
procedure TForm1.FormDestroy(Sender:
TObject);
begin
wglMakeCurrent(0,0);
wglDeleteContext(RC);
ReleaseDC(H,DC);
DeleteDC(DC);
end;
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender:
TObject);
begin
glRotatef(4.0,0.0,1.0,0.0);
SwapBuffers(DC);
InvalidateRect(H,nil,False);
end;
procedure
DrawElement(a,b,r0,r1:Single);
var x1b,y1b:Single;
x1e,y1e:Single;
x0b,y0b:Single;
x0e,y0e:Single;
t0,t1:Single;
dt:single;
begin
t0:=-3;t1:=3;
dt:=0.06;
while t0
begin
x0b:=a*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*cos(t0);
y0b:=a*abs(sin(t0)*cos(t0));
x0e:=a*sin(t0+dt)*sin(t0+dt)*sin(t0+dt)*sin(t0+dt)*cos(t0+dt);
y0e:=a*abs(sin(t0+dt)*cos(t0+dt));
x1b:=b*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*cos(t0);
y1b:=b*abs(sin(t0)*cos(t0));
x1e:=b*sin(t0+dt)*sin(t0+dt)*sin(t0+dt)*sin(t0+dt)*cos(t0+dt);
y1e:=b*abs(sin(t0+dt)*cos(t0+dt));
glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
glNormal((x0b+x1e)/2,(y0b+y1e)/2,(r1+r0)/2);
glVertex3f(x0b,y0b,r0);
glVertex3f(x0e,y0e,r0);
glVertex3f(x1e,y1e,r1);
glVertex3f(x1b,y1b,r1);
glEnd;
t0:=t0+dt;
end;
end;
procedure DrawFace(A,R:Single;Normal:Boolean);
var x,y:single; t0,t1,dt:Single;
begin
t0:=-3;t1:=3;
dt:=0.06;
glBegin(GL_POLYGON);
while t0
begin
x:=a*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*cos(t0);
y:=a*abs(sin(t0)*cos(t0));
glVertex3F(x,y,r);
t0:=t0+dt;
end;
t0:=0;
x:=a*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*sin(t0)*cos(t0);
y:=a*abs(sin(t0)*cos(t0));
if Normal then glNormal3f(x,y,-r)
else glNormal3f(x,y,r);
glEnd;
end;
procedure TForm1.FormPaint(Sender:
TObject);
var
m,n:single;dm:Single;a:Single;df:Single;
begin
a:=25;
df:=10;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT or
GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glColor(1.0,0.0,0.0,0.0);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,@mat1_amb);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,@mat1_dif);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,@mat1_spec);
glMaterialf(GL_FRONT,GL_SHININESS,mat1_shininess);
m:=-1;n:=1;dm:=0.5;
while m
begin
DrawElement(Sqrt(a-m*m),Sqrt(a-(m+dm)*(m+dm)),m/df,(m+dm)/df);
m:=m+dm;
end;
DrawFace(Sqrt(a-(m)*(m)),(m)/df,True);
m:=-1;
DrawFace(Sqrt(a-(m)*(m)),(m)/df,True);
end;
procedure TForm1.FormResize(Sender:
TObject);
const lm:Array[0..3] of Single =
(0.5,0.5,0.5,1.0);
const
light_ambient:array[0..3] of glfloat
= (0.0,0.0,0.0,1.0);
light_diffuse:array[0..3] of glfloat
= (1.0,1.0,1.0,1.0);
light_specular:array[0..3] of glfloat
= (2.0,2.0,2.0,1.0);
light_position:array[0..3] of
glfloat = (2.0,1.0,3.0,1.0);
light_emission:array[0..3] of
glfloat = (1.0,1.0,1.0,1.0);
light_spotdirection:array[0..3] of
glfloat = (1.0,1.0,1.0,1.0);
begin
wglMakeCurrent(0,0);
wglDeleteContext(RC);
ReleaseDC(H,DC);
DC:=GetDC(H);
SetDCPixelFormat(DC);
RC:=wglCreateContext(DC);
wglMakeCurrent(DC,RC);
glClearColor(0.6,0.6,0.6,0.0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum(-1,1,-1,1,2,20);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity;
glTranslatef(0.0,-1.0,-6.0);
glLightModel(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER,Ord(True));
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,@lm);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,@light_ambient);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,@light_diffuse);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPECULAR,@light_specular);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,@light_position);
glLightf(GL_LIGHT0,GL_SPOT_EXPONENT,8);
glLightf(GL_LIGHT0,GL_SPOT_CUTOFF,170);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPOT_DIRECTION,@light_spotdirection);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_NORMALIZE);
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
end;
end.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.citforum.ru/