OpenGL і Delphi на практиці
Видавничий Дім "Комиздат"
Будь-яка
теорія гарна, якщо вона може бути реалізована на Delphi :-). Тому пропоную
не відкладаючи в довгий ящик написати першу програму на OpenGL - а потім,
окрилити успіхом, повернутися до теорії і як слід простудіювати всі книги
і сайти з сабжу, щоб вже стати справжніми монстрами тривимірного
моделювання.
Для
початку доведеться виконати підготовчу роботу:
налаштувати
формат пікселів з урахуванням інформації, що відображається;
створити
контекст OpenGL і підготувати сам движок OpenGL до роботи.
Формат
пікселів зручно винести в окрему процедуру, яку ми оформимо наступним
так:
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;
Тут
при заповненні структури TPixelFormatDescriptor ми задаємо параметри майбутнього
графічного відображення, в тому числі кількість колірних біт, а також тип
пікселів (iPixelType). Ми також ставимо прапори, які, як видно з назви,
вказують, що наша програма буде підтримувати OpenGL, а також що ми будемо
малювати у вікні і використовувати подвійну буферизацію (параметр, необхідний для
відтворення рухомих об'єктів).
Далі
за допомогою виклику ChoosePixelFormat система вибирає підходящий формат пікселя
- І ми присвоюємо його (через SetPixelFormat) нашому вікна.
Тепер
потрібно ініціалізувати контекст самого OpenGL за допомогою функцій, що містяться
в модулі Windows, і провести додаткову 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;
Як
бачимо, спочатку ми поставили для нашої графіки необхідний формат пікселів. Тепер
за допомогою функції wglCreateContext створюємо OpenGL-контекст, а згодом
робимо його поточним контекстом. Далі, використовуючи вже універсальні функції **,
зробимо налаштування "світу", який будемо створювати. Для цього через
glClearColor очистимо контекст і заповнимо її 60-відсотковим чорним кольором. Далі
виберемо матрицю проекцій, яка визначає, як будуть проектуватися
тривимірні об'єкти на площину екрану (у віконні координати) і через
glLoadIdentity встановимо одиничну матрицю і задамо кордону плану в
"світових координатах" за допомогою виклику glFrustum. Після чого
завантажимо модельно видову матрицю і проведемо її зсув (glTranslatef).
Що будемо малювати
Звичайно,
можна було намалювати просту піраміду або ж куб. Але ми зробимо більше - намалюємо
"освідчення в коханні" ** (рис. 1). Спеціально для цього методом
"наукового перебору" була розроблена модель, що описує
відповідну криву:
Залишається
тільки перевести її з мови математики на нормальний людський.
Промальовування сцени
Підготовку
сцени почнемо з підключення різних додаткових функцій, без яких
подальша робота неможлива. Ці функції прописані в методі BeginPaint, а
також у методі FormResize (щоб при зміні розміру форми відповідно
змінювався розмір об'єкта). Для цього використовуємо функцію glEnable з відповідними
параметрами.
Далі
в FormPaint використовуємо підготовлені заздалегідь методи DrawFace і DrawElement
(див. лістинг нижче) для відтворення згаданого об'єкта. А для надання йому ще
більшої "спеки" використовуємо можливості OpenGL з висвітлення сцени.
Підсумок
З
точки зору складності освоєння OpenGL можна порівняти з іншими подібними
бібліотеками. Так що з одного боку немає різниці, в чому розбиратися і що
вивчати. Але з точки зору розумного підходу будь-який проект тривимірної графіки
повинен як мінімум підтримувати OpenGL в якості однієї з опцій. Адже
серйозні речі вважаються і візуалізуються, як правило, під
Unix/IRIX/Linux/FreeBSD, і в той же час було б неправильно ігнорувати
користувачів Windows. Так що OpenGL як раз і є тим універсальним
мовою і спільним знаменником, що дозволяє вашим додаткам вільно мігрувати
з однієї платформи на іншу.
Лістинг програми
Лістинг
========
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 <= t1 do
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 <= t1 do
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 <= n do
begin
DrawElement (Sqrt (am * 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 літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.citforum.ru/
