Janusz Ganczarski

OpenGL

Systemy cząstek

Spis treści

Spis treści . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Systemy cząstek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1.

Rozszerzona geometria punktów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2.

Sprajty punktowe

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3.

Program przykładowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3.1.

Plik snieg.cpp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Systemy cząstek

Systemy cząstek (ang. particle systems) wykorzystywane są głównie do

uzyskiwania różnorodnych efektów atmosferycznych, takich jak deszcz, śnieg
lub mgła. Pomijając kwestie fizyczne, systemy cząstek można zbudować
w oparciu o punkty, odcinki lub czworokąty pokryte teksturą. Możliwości
biblioteki OpenGL w tym zakresie rozszerzano dwukrotnie. W wersji 1.4
dodano obsługę rozszerzonej geometrii punktów, a w wersji 2.0 wprowadzo-
no sprajty punktowe (ang. point sprite).

1.1. Rozszerzona geometria punktów

Punkty opisywaliśmy już dwukrotnie. Jednak z punktu widzenia sys-

temu cząstek punkty w bibliotece OpenGL mają jedną zasadniczą wadę.
Ich wielkość nie jest w żaden sposób uzależniona od położenia w prze-
strzeni 3D, a w szczególności od odległości punktu od obserwatora. Tę wa-
dę usunięto w wersji 1.4 biblioteki OpenGL, a wcześniej w rozszerzeniach
ARB point parameters, EXT point parameters i SGIS point parameters.

Kontrolę nad rozszerzoną geometrią punktów umożliwiają funkcje z gru-

py glPointParameter:

void glPointParameterf (GLenum pname, GLfloat param)
void glPointParameterx (GLenum pname, GLfixed param)
void glPointParameterfv (GLenum pname, const GLfloat *params)
void glPointParameterxv (GLenum pname, const GLfixed *params)

gdzie pname określa rodzaj definiowanego parametru i może przyjąć jedną
z poniższych wartości:
— GL POINT SIZE MIN - minimalna wielkość punktu po przekształceniach

geometrycznych; wartość początkowa 0,

— GL POINT SIZE MAX - maksymalna wielkość punktu po przekształceniach

geometrycznych; wartość początkowa jest maksymalną wielkością punk-
tu z aliasingiem i antyaliasingiem obsługiwaną przez daną implementację
OpenGL,

— GL POINT FADE THRESHOLD SIZE - wartość progowa używana przy włą-

czonym wielopróbkowaniu do zmiany wielkości punktu oraz zmiany skła-
dowej alfa koloru punktu; wartość początkowa 1,

— GL POINT DISTANCE ATTENUATION - współczynniki a, b i c równania okre-

ślającego rozmiar punktu po przekształceniach geometrycznych.
Wielkość punktu po przekształceniach geometrycznych określa równanie:

derived size = clamp





size ·

a + b · d + c · d





1. Systemy cząstek

gdzie size jest wielkością punktu określoną przy użyciu funkcji glPointSize,
d odległością punktu od obserwatora, a clamp wynikiem obcięcia wielkości
punktu do przedziału określonego stałymi GL POINT SIZE MIN i GL POINT -
SIZE MAX. Przy wartościach domyślnych współczynników równania wyno-
szących a = 1, b = 0 i c = 0, wielkość punktu jest równa wielkości określonej
funkcją glPointSize.

Jak już napisaliśmy przy włączonym wielopróbkowaniu stała GL POINT -

FADE THRESHOLD SIZE jest używana do zmiany wielkości punktu oraz zmia-
ny składowej alfa koloru punktu. Wielkość punktu określa funkcja width,
a współczynnik mnożenia składowej alfa określa funkcja fade:

width =

(

derived size

derived size ≥ threshold

threshold

derived size < threshold

f ade =







derived size ≥ threshold

derived size

threshold

derived size < threshold

1.2. Sprajty punktowe

Sprajty lub duszki punktowe (ang. point sprite) zostały wprowadzone

w wersji 2.0 biblioteki OpenGL w oparciu o rozszerzenia ARB point sprite
i NV point sprite. W uproszczeniu technika ta sprowadza się do obsługi
tekstury dwuwymiarowej opartej na pojedynczym wierzchołku - punkcie.
Pozwala to na znaczne przyspieszenie generowania grafiki, bowiem karta
graficzna przetwarza jeden zamiast typowo czterech wierzchołków.

Sprajty punktowe są domyślnie wyłączone. Ich aktywacja wymaga wywo-

łania funkcji glEnable z parametrem GL POINT SPRITE. Włączenie sprajtów
punktowych powoduje jednocześnie deaktywację antyaliasingu punktów.

Wraz z techniką sprajtów punktowych wprowadzono środowisko tekstur

GL POINT SPRITE, o którym już wspominaliśmy opisując tekstury. Środo-
wisko to dopuszcza jeden parametr pname funkcji z grupy glTexEnv, który
oznaczony jest stałą GL COORD REPLACE. Parametr ten określa czy współ-
rzędne tekstur mają być zastępowane współrzędnymi sprajtów punktowych
(wartość GL TRUE). Domyślnie jest to, podobnie jak i sprajty punktowe, wy-
łączone (wartość GL FALSE).

Ponadto rozszerzono dopuszczalne wartości parametru pname funkcji

z grupy glPointParameter o stałą GL POINT SPRITE COORD ORIGIN, któ-
ra określa czy lewy górny róg duszka ma pokrywać się z lewym górnym
rogiem tekstury (wartość GL UPPER LEFT) czy też z prawym dolnym rogiem
tekstury (wartość GL LOWER LEFT). Domyślnie OpenGL przyjmuje wartość
GL UPPER LEFT.

1. Systemy cząstek

1.3. Program przykładowy

Typowy system cząstek zawiera informacje o ilości cząstek, ich położeniu

i innych aspektach fizycznych. W naszym przykładowym programie system
cząstek jest maksymalnie uproszczony i całkowicie oddzielony od graficz-
nej reprezentacji cząstek. Pojedynczą cząstkę - płatek śniegu - reprezentuje
struktura SnowFlake, która zwiera informację o położeniu cząstki (pola x, y
i z) oraz pole logiczne active o jej aktywności. Płatki śniegu generowane są
losowo a szybkość ich opadania także jest losowo zmieniana. Cała ta warstwa
fizyczna systemu cząstek zaimplementowana jest w funkcji timera. Oczywi-
ście funkcja ta zapewnia także stałą szybkość opadania śniegu, ograniczoną
jedynie wydajnością karty graficznej.

Rysunek 1. Program Śnieg - klasyczne punkty

Program wyświetla śnieg korzystając z czterech metod. Pierwsza stosuje

punkty z antyaliasingiem, przy czym wielkość punktu jest prostą (liniową)

1. Systemy cząstek

funkcją wartości jego współrzędnej z. Komputer Autora pozwala na ren-
dering 20.000 punktów z szybkością około 10 ramek na sekundę (patrz ry-
sunek 1). Druga z zastosowanych metod korzysta z rozszerzonej geometrii
punktów i wizualnie praktycznie nie różni się od efektów uzyskanych pierw-
szą metodą (rysunek 1). Kilkukrotny jest za to przyrost prędkości renderingu
(około 65 ramek na sekundę), który dodatkowo ogranicza tempo wywołań
funkcji timera.

Druga metoda ma jeszcze jedną zaletę - umożliwia wykorzystanie tablic

wierzchołków. Nie było to możliwe przy rysowaniu klasycznych punktów,
bowiem jak pamiętamy wielkość punktu może być zmieniana tylko przed
wywołaniem funkcji glBegin z parametrem GL POINTS.

Rysunek 2. Program Śnieg - punkty z rozszerzoną geometrią

Dwie ostatnie metody stosują teksturę z rysunkiem płatka śniegu (ry-

sunek 3). Rysunek ten, a właściwie zdjęcie, pochodzi ze wspaniałej kolekcji
autorstwa Wilsona Bentley’a której niewielki fragment jest dostępny pod ad-

1. Systemy cząstek

resem

http://snowflakebentley.com/

. Rysowane 20.000 płatków śniegu

utworzonych z pokrytych teksturą czworokątów na komputerze Autora od-
bywał się z szybkością około 46 ramek na sekundę (rysunek 4). Analogiczny
test z użyciem sprajtów punktowych pozwala na zauważalne przyspieszenie.
Scena rysowana jest z szybkością około 65 FPS (rysunek 5) i ponownie jest
to szybkość ograniczona wywołaniami funkcji timera.

Rysunek 3. Zdjęcie przykładowego płatka śniegu

Przy sprajtach punktowych program ponownie korzysta z tablic wierz-

chołków, co oczywiście jest możliwe także w przypadku tradycyjnych tek-
stur, ale wymagałoby radykalnego zwiększenia ilości informacji przechowy-
wanych przez system cząstek.

1.3.1. Plik snieg.cpp

/∗

( c )

J a n u s z

G a n c z a r s k i

h t t p : / / www . j a n u s z g . h g . p l

J a n u s z G @ e n t e r . n e t . p l
∗/

#i n c l u d e <GL/ g l u t . h>
#i n c l u d e <GL/ g l e x t . h>
#i f n d e f WIN32
#d e f i n e GLX GLXEXT LEGACY
#i n c l u d e <GL/ g l x . h>
#d e f i n e

w g l G e t P r o c A d d r e s s

glXGetProcAddressARB

#e n d i f
#i n c l u d e < s t d i o . h>
#i n c l u d e < s t d l i b . h>
#i n c l u d e <t i m e . h>
#i n c l u d e

” c o l o r s . h ”

#i n c l u d e

” t a r g a . h ”

w s k a ź n i k

f u n k c j ę

g l W i n d o w P o s 2 i

PFNGLWINDOWPOS2IPROC g l W i n d o w P o s 2 i = NULL ;

w s k a ź n i k

f u n k c j e

g l P o i n t P a r a m e t e r f

g l P o i n t P a r a m e t e r f v

PFNGLPOINTPARAMETERFPROC g l P o i n t P a r a m e t e r f = NULL ;

1. Systemy cząstek

Rysunek 4. Program Śnieg - tekstury oparte na czworkątach

PFNGLPOINTPARAMETERFVPROC g l P o i n t P a r a m e t e r f v = NULL ;

s t a ł e

o b s ł u g i

menu

p o d r ę c z n e g o

enum

{

STD POINTS ,

ś n i e g − p u n k t y

GEOMETRIC POINTS,

ś n i e g − p u n k t y

r o z s z e r z o n ą

g e o m e t r i ą

TEXTURE,

ś n i e g − t e k s t u r a

POINT SPRITE ,

ś n i e g − s p r a j t y

p u n k t o w e

FULL WINDOW,

a s p e k t

o b r a z u − c a ł e

o k n o

ASPECT 1 1 ,

a s p e k t

o b r a z u

1 : 1

EXIT

w y j ś c i e

} ;

a s p e k t

o b r a z u

i n t

a s p e c t = FULL WINDOW ;

u s u n i ´

r c i e

d e f i n i c j i

makr

n e a r

f a r

#i f d e f

n e a r

#undef

n e a r

#e n d i f
#i f d e f

f a r

#undef

f a r

1. Systemy cząstek

Rysunek 5. Program Śnieg - sprajty punktowe

#e n d i f

r o z m i a r y

b r y ł y

o b c i n a n i a

const GLdouble

l e f t = − 2 . 0 ;

const GLdouble

r i g h t = 2 . 0 ;

const GLdouble bottom = − 2 . 0 ;
const GLdouble

t o p = 2 . 0 ;

const GLdouble

n e a r = 3 . 0 ;

const GLdouble

f a r = 7 . 0 ;

i l o ś ć

a n i m o w a n y c h

p ł a t k ó w

s n i e g u

i n t

f l a k e c o u n t = 1 0 0 0 ;

m a k s y m a l n a

i l o ś ć

a n i m o w a n y c h

p ł a t k ó w

ś n i e g u

const

i n t MAX FLAKE COUNT = 2 0 0 0 0 ;

s t r u k t u r a

i n f o r m a c j a m i

p ł a t k u

ś n i e g u

s t r u c t

SnowFlake

{

G L f l o a t x , y , z ;

bool

a c t i v e ;

} ;

1. Systemy cząstek

t a b l i c a

z e

w s z y s t k i m

p ł a t k a m i

ś n i e g u

SnowFlake

S n o w F l a k e s

[ MAX FLAKE COUNT ] ;

r o d z a j

g e n e r o w a n e g o

ś n i e g u

i n t

snow mode = STD POINTS ;

d o m y ś l n e

w s p ó ł c z y n n i k i

r ó w n a n i a

p r z e k s z t a ł c e n i a

w i e l k o ś c i

p u n k t ó w

G L f l o a t

s t d a t t e n a t i o n

[ 3 ] =

{

1 . 0 ,

0 . 0 ,

0 . 0

} ;

w s p ó ł c z y n n i k i

r ó w n a n i a

p r z e k s z t a ł c e n i a

w i e l k o ś c i

p u n k t ó w

G L f l o a t

q u a d a t t e n a t i o n

[ 3 ] =

{

0 . 0 ,

0 . 2

} ;

i d e n t y f i k a t o r

t e k s t u r y

GLuint SNOW FLAKE ;

l i c z n i k

ramek

( FPS )

i n t

f r a m e s = 0 ;

l i c z n i k

c z a s u

long

s t a r t t i m e = 0 ;

t a b l i c a

z n a k ó w

z e

w a r t o ś c i ą

FPS

char

t i m e s t r i n g

[ 1 0 0 ] = ”FPS : ” ;

f u n k c j a

r y s u j ą c a

n a p i s w wybranym

m i e j s c u

( w e r s j a

k o r z y s t a j ą c a

f u n k c j i

g l W i n d o w P o s 2 i )

void

D r a w S t r i n g

( GLint x ,

GLint y ,

char ∗ s t r i n g )

{

p o ł o ż e n i e

n a p i s u

g l W i n d o w P o s 2 i

( x , y ) ;

w y ś w i e t l e n i e

n a p i s u

i n t

l e n = s t r l e n

( s t r i n g ) ;

f o r

( i n t

i = 0 ;

i < l e n ;

i ++)

g l u t B i t m a p C h a r a c t e r

( GLUT BITMAP 9 BY 15 , s t r i n g

[ i ] ) ;

}

f u n k c j a

g e n e r u j ą c a

s c e n ę

void

D i s p l a y S c e n e

( )

{

l i c z n i k

c z a s u

i f

( ! f r a m e s ++)

s t a r t t i m e = c l o c k

( ) ;

k o l o r

t ł a − z a w a r t o ś ć

b u f o r a

k o l o r u

g l C l e a r C o l o r

( Dark Blue [ 0 ] , DarkBlue [ 1 ] , DarkBlue [ 2 ] , 1 . 0 ) ;

c z y s z c z e n i e

b u f o r a

k o l o r u

b u f o r a

g ł ę b o k o ś c i

g l C l e a r

( GL COLOR BUFFER BIT | GL DEPTH BUFFER BIT ) ;

w y b ó r

m a c i e r z y

m o d e l o w a n i a

g l M a t r i x M o d e

(GL MODELVIEW ) ;

m a c i e r z

m o d e l o w a n i a = m a c i e r z

j e d n o s t k o w a

g l L o a d I d e n t i t y

( ) ;

p r z e s u n i ę c i e

u k ł a d u

w s p ó ł r z ę d n y c h

ś r o d k a

b r y ł y

o d c i n a n i a

g l T r a n s l a t e f

( 0 , 0 , − ( n e a r+f a r ) / 2 ) ;

w ł ą c z e n i e

t e s t u

b u f o r a

g ł ę b o k o ś c i

g l E n a b l e

(GL DEPTH TEST ) ;

ś n i e g − p u n k t y

1. Systemy cząstek

i f

( snow mode == STD POINTS )

{

w ł ą c z e n i e

a n t y a l i a s i n g u

p u n k t ó w

g l E n a b l e

(GL POINT SMOOTH ) ;

k o l o r

p u n k t ó w

g l C o l o r 4 f v

( Snow ) ;

n a r y s o w a n i e

w s z y s t i c h

p ł a t k ó w

ś n i e g u

f o r

( i n t

i = 0 ;

i < f l a k e c o u n t ;

i ++)

{

r o z m i a r

p u n k t ó w

u z a l e ż n i o n y

l i n i o w y

s p o s ó b

w i e l k o ś c i

w s p ó ł r z e d n e j

g l P o i n t S i z e

(3+ S n o w F l a k e s

[ i ] . z ) ;

g l B e g i n

( GL POINTS ) ;

g l V e r t e x 3 f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . x , S n o w F l a k e s

[ i ] . y , S n o w F l a k e s

[ i ] . z ) ;

g l E n d

( ) ;

}

w y ł ą c z e n i e

a n t y a l i a s i n g u

p u n k t ó w

g l D i s a b l e

(GL POINT SMOOTH ) ;

}

ś n i e g − p u n k t y

r o z s z e r z o n ą

g e o m e t r i ą

i f

( snow mode == GEOMETRIC POINTS)

{

m i n i m a l n a

w i e l k o ś ć

p u n k t u

p r z e k s z t a ł c e n i a c h

g e o m e t r y c z n y c h

g l P o i n t P a r a m e t e r f

( GL POINT SIZE MIN , 1 . 0 ) ;

m a k s y m a l n a

w i e l k o ś ć

p u n k t u

p r z e k s z t a ł c e n i a c h

g e o m e t r y c z n y c h

g l P o i n t P a r a m e t e r f

( GL POINT SIZE MAX , 1 0 . 0 ) ;

w s p ó ł c z y n n i k i

r ó w n a n i a

p r z e k s z t a ł c e n i a

w i e l k o ś c i

p u n k t ó w

g l P o i n t P a r a m e t e r f v

(GL POINT DISTANCE ATTENUATION , q u a d a t t e n a t i o n ) ;

b a z o w a

w i e l k o ś ć

p u n k t u

g l P o i n t S i z e

( 1 0 . 0 ) ;

k o l o r

p u n k t ó w

g l C o l o r 4 f v

( Snow ) ;

w ł ą c z e n i e

a n t y a l i a s i n g u

p u n k t ó w

g l E n a b l e

(GL POINT SMOOTH ) ;

w ł ą c z e n i e

t a b l i c

w i e r z c h o ł k ó w

g l E n a b l e C l i e n t S t a t e

(GL VERTEX ARRAY ) ;

z d e f i n i o w a n i e

d a n y c h

t a b l i c

w i e r z c h o ł k ó w

g l V e r t e x P o i n t e r

( 3 , GL FLOAT , s i z e o f

( SnowFlake ) , S n o w F l a k e s ) ;

n a r y s o w a n i e

d a n y c h

z a w a r t y c h w

t a b l i c a c h

g l D r a w A r r a y s

( GL POINTS , 0 , f l a k e c o u n t ) ;

w y ł ą c z e n i e

t a b l i c

w i e r z c h o ł k ó w

g l D i s a b l e C l i e n t S t a t e

(GL VERTEX ARRAY ) ;

d o m y ś l n e

w s p ó ł c z y n n i k i

r ó w n a n i a

p r z e k s z t a ł c e n i a

w i e l k o ś c i

p u n k t ó w

g l P o i n t P a r a m e t e r f v

(GL POINT DISTANCE ATTENUATION , s t d a t t e n a t i o n ) ;

w y ł ą c z e n i e

a n t y a l i a s i n g u

p u n k t ó w

g l D i s a b l e

(GL POINT SMOOTH ) ;

}

ś n i e g − t e k s t u r a

i f

( snow mode == TEXTURE)

{

w ł ą c z e n i e

t e k s t u r

g l E n a b l e

(GL TEXTURE 2D ) ;

d o w i ą z a n i e

s t a n u

t e k s t u r y

g l B i n d T e x t u r e

(GL TEXTURE 2D , SNOW FLAKE ) ;

w ł ą c z e n i e

t e s t o w a n i a

k a n a ł u

a l f a

g l E n a b l e

(GL ALPHA TEST ) ;

g l A l p h a F u n c

(GL GREATER, 0 . 2 ) ;

u s t a w i e n i e

p a r a m e t ó w

ś r o d o w i s k a

t e k s t u r

g l T e x E n v f

(GL TEXTURE ENV, GL TEXTURE ENV MODE, GL REPLACE ) ;

c z w o r o k ą t y

1. Systemy cząstek

g l B e g i n

(GL QUADS ) ;

n a r y s o w a n i e

w s z y s t i c h

p ł a t k ó w

ś n i e g u

f o r

( i n t

i = 0 ;

i < f l a k e c o u n t ;

i ++)

{

g l T e x C o o r d 2 f

( 1 . 0 , 1 . 0 ) ;

g l V e r t e x 3 f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . x + 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . y + 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . z ) ;

g l T e x C o o r d 2 f

( 0 . 0 , 1 . 0 ) ;

g l V e r t e x 3 f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . x − 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . y + 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . z ) ;

g l T e x C o o r d 2 f

( 0 . 0 , 0 . 0 ) ;

g l V e r t e x 3 f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . x − 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . y − 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . z ) ;

g l T e x C o o r d 2 f

( 1 . 0 , 0 . 0 ) ;

g l V e r t e x 3 f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . x + 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . y − 0 . 0 4 , S n o w F l a k e s

[ i ] . z ) ;

}
g l E n d

( ) ;

w y ł ą c z e n i e

t e s t o w a n i a

k a n a ł u

a l f a

g l D i s a b l e

(GL ALPHA TEST ) ;

w y ł ą c z e n i e

t e k s t u r

g l D i s a b l e

(GL TEXTURE 2D ) ;

}

ś n i e g − s p r a j t y

p u n k t o w e

i f

( snow mode == POINT SPRITE )

{

m i n i m a l n a

w i e l k o ś ć

p u n k t u

p r z e k s z t a ł c e n i a c h

g e o m e t r y c z n y c h

g l P o i n t P a r a m e t e r f

( GL POINT SIZE MIN , 1 . 0 ) ;

m a k s y m a l n a

w i e l k o ś ć

p u n k t u

p r z e k s z t a ł c e n i a c h

g e o m e t r y c z n y c h

g l P o i n t P a r a m e t e r f

( GL POINT SIZE MAX , 1 0 . 0 ) ;

w s p ó ł c z y n n i k i

r ó w n a n i a

p r z e k s z t a ł c e n i a

w i e l k o ś c i

p u n k t ó w

g l P o i n t P a r a m e t e r f v

(GL POINT DISTANCE ATTENUATION , q u a d a t t e n a t i o n ) ;

b a z o w a

w i e l k o ś ć

p u n k t u

g l P o i n t S i z e

( 1 5 . 0 ) ;

w ł ą c z e n i e

t e k s t u r o w a n i a

g l E n a b l e

(GL TEXTURE 2D ) ;

d o w i ą z a n i e

s t a n u

t e k s t u r y

g l B i n d T e x t u r e

(GL TEXTURE 2D , SNOW FLAKE ) ;

w ł ą c z e n i e

t e s t o w a n i a

k a n a ł u

a l f a

g l E n a b l e

(GL ALPHA TEST ) ;

g l A l p h a F u n c

(GL GREATER, 0 . 2 ) ;

u s t a w i e n i e

p a r a m e t ó w

ś r o d o w i s k a

t e k s t u r

g l T e x E n v f

(GL TEXTURE ENV, GL TEXTURE ENV MODE, GL REPLACE ) ;

u s t a w i e n i e

p a r a m e t r ó w

ś r o d o w s k a

s p r a j t ó w

p u n k t o w y c h

g l T e x E n v f

( GL POINT SPRITE , GL COORD REPLACE, GL TRUE ) ;

w ł ą c z e n i e

s p r a j t ó w

p u n k t o w y c h

g l E n a b l e

( GL POINT SPRITE ) ;

w ł ą c z e n i e

t a b l i c

w i e r z c h o ł k ó w

g l E n a b l e C l i e n t S t a t e

(GL VERTEX ARRAY ) ;

z d e f i n i o w a n i e

d a n y c h

t a b l i c

w i e r z c h o ł k ó w

g l V e r t e x P o i n t e r

( 3 , GL FLOAT , s i z e o f

( SnowFlake ) , S n o w F l a k e s ) ;

n a r y s o w a n i e

d a n y c h

z a w a r t y c h w

t a b l i c a c h

g l D r a w A r r a y s

( GL POINTS , 0 , f l a k e c o u n t ) ;

w y ł ą c z e n i e

t a b l i c

w i e r z c h o ł k ó w

g l D i s a b l e C l i e n t S t a t e

(GL VERTEX ARRAY ) ;

d o m y ś l n e

w s p ó ł c z y n n i k i

r ó w n a n i a

p r z e k s z t a ł c e n i a

w i e l k o ś c i

p u n k t ó w

g l P o i n t P a r a m e t e r f v

(GL POINT DISTANCE ATTENUATION , s t d a t t e n a t i o n ) ;

w y ł ą c z e n i e

s p r a j t ó w

p u n k t o w y c h

g l D i s a b l e

( GL POINT SPRITE ) ;

w y ł ą c z e n i e

t e s t o w a n i a

k a n a ł u

a l f a

g l D i s a b l e

(GL ALPHA TEST ) ;

w y ł ą c z e n i e

t e k s t u r o w a n i a

g l D i s a b l e

(GL TEXTURE 2D ) ;

1. Systemy cząstek

}

w y ł ą c z e n i e

t e s t u

b u f o r a

g ł ę b o k o ś c i

g l D i s a b l e

(GL DEPTH TEST ) ;

i l o ś ć

w y ś w i e t l a n y c h

p ł a t k ó w

ś n i e g u

g l C o l o r 3 f v

( Y e l l o w ) ;

char

s t r

[ 1 0 0 ] ;

s p r i n t f

( s t r , ”PARTICLES COUNT = %i ” , f l a k e c o u n t ) ;

D r a w S t r i n g

( 2 , 2 , s t r ) ;

k o m u n i k a t

i l o ś c i

ramek

r y s o w a n y c h

s e k u n d ę

( FPS )

i f

( f r a m e s == 5 0 )

{

f r a m e s = 0 ;

s p r i n t f

( t i m e s t r i n g , ”FPS : %i ” , ( i n t ) ( 5 0 ∗ CLOCKS PER SEC / ( f l o a t ) ( c l o c k

() − s t a r t t i m e ) ) ) ;

}

D r a w S t r i n g

( 2 , 1 6 , t i m e s t r i n g ) ;

s k i e r o w a n i e

p o l e c e ń

w y k o n a n i a

g l F l u s h

( ) ;

z a m i a n a

b u f o r ó w

k o l o r u

g l u t S w a p B u f f e r s ( ) ;

}

f u n k c j a

t i m e r a

void Timer

( i n t

v a l u e )

{

o k r e ś l e n i e

z a r o d k a

d l a

c i ą g u

l i c z b

p s e u d o l o s o w y c h

s r a n d

( t i m e

(NULL ) ) ;

a k t u a l i z a c j a

p a r a m e t r ó w

p ł a t k ó w

ś n i e g u

f o r

( i n t

i = 0 ;

i < f l a k e c o u n t ;

i ++)

g e n e r o w a n i e

n o w y c h

p ł a t k ó w

ś n i e g u

i f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . a c t i v e == f a l s e )

{

S n o w F l a k e s

[ i ] . x = 2 ∗ ( r a n d ( )

( f l o a t )RAND MAX)

∗ ( r i g h t − l e f t ) − 2∗ r i g h t ;

S n o w F l a k e s

[ i ] . y = ( r a n d ( )

( f l o a t )RAND MAX)

∗ ( t o p − bottom ) + t o p ;

S n o w F l a k e s

[ i ] . z = ( r a n d ( )

( f l o a t )RAND MAX)

∗ ( f a r − n e a r ) ;

S n o w F l a k e s

[ i ] . a c t i v e = true ;

}

r e a l i z a c j a

o p a d a n i a

p ł a t k ó w

ś n i e g u

i c h

u s u w a n i a

e l s e

{

S n o w F l a k e s

[ i ] . y −= 0 . 0 0 5 + r a n d ( )

( f l o a t )RAND MAX/ 2 0 0 ;

S n o w F l a k e s

[ i ] . x += 0 . 0 0 1 − r a n d ( )

( f l o a t )RAND MAX/ 2 0 0 ;

S n o w F l a k e s

[ i ] . z += 0 . 0 0 1 − r a n d ( )

( f l o a t )RAND MAX/ 2 0 0 ;

i f

( S n o w F l a k e s

[ i ] . y < bottom )

S n o w F l a k e s

[ i ] . a c t i v e = f a l s e ;

}

w y ś w i e t l e n i e

s c e n y

D i s p l a y S c e n e

( ) ;

n a s t ę p n e

w y w o ł a n i e

f u n k c j i

t i m e r a

g l u t T i m e r F u n c

( 1 0 , Timer , 0 ) ;

}

z m i a n a

w i e l k o ś c i

o k n a

void

R esh ape

( i n t

width ,

i n t

h e i g h t )

{

o b s z a r

r e n d e r i n g u − c a ł e

o k n o

g l V i e w p o r t

( 0 , 0 , width , h e i g h t ) ;

w y b ó r

m a c i e r z y

r z u t o w a n i a

g l M a t r i x M o d e

(GL PROJECTION ) ;

m a c i e r z

r z u t o w a n i a = m a c i e r z

j e d n o s t k o w a

g l L o a d I d e n t i t y

( ) ;

p a r a m e t r y

b r y ł y

o b c i n a n i a

i f

( a s p e c t == ASPECT 1 1 )

{

w y s o k o ś ć

o k n a

w i ę k s z a

w y s o k o ś c i

o k n a

i f

( w i d t h < h e i g h t && w i d t h > 0 )

1. Systemy cząstek

g l F r u s t u m

( l e f t , r i g h t , bottom ∗ h e i g h t / width , t o p ∗ h e i g h t / width , n e a r , f a r ) ;

e l s e

s z e r o k o ś ć

o k n a

w i ę k s z a

l u b

równa

w y s o k o ś c i

o k n a

i f

( w i d t h >= h e i g h t && h e i g h t > 0 )

g l F r u s t u m

( l e f t ∗ w i d t h / h e i g h t , r i g h t ∗ w i d t h / h e i g h t , bottom , top , n e a r , f a r ) ;

}

e l s e

g l F r u s t u m

( l e f t , r i g h t , bottom , top , n e a r , f a r ) ;

g e n e r o w a n i e

s c e n y

D i s p l a y S c e n e

( ) ;

}

o b s ł u g a

k l a w i a t u r y

void Keyboard

( unsigned char key ,

i n t x ,

i n t

y )

{

switch

( k e y )

{

k l a w i s z +

c a s e

’+ ’ :

i f

( f l a k e c o u n t < MAX FLAKE COUNT)

f l a k e c o u n t += 1 0 0 0 ;

break ;

k l a w i s z −

c a s e

’− ’ :

i f

( f l a k e c o u n t > 1 0 0 0 )

f l a k e c o u n t −= 1 0 0 0 ;

d e a k t y w a c j a

u s u n i ę t y c h

p ł a t k ó w

f o r

( i n t

i = f l a k e c o u n t ;

i < 1 0 0 0 ;

i ++)

S n o w F l a k e s

[ i ] . a c t i v e = f a l s e ;

break ;

}

n a r y s o w a n i e

s c e n y

D i s p l a y S c e n e

( ) ;

}

o b s ł u g a

menu

p o d r ę c z n e g o

void Menu ( i n t

v a l u e )

{

switch

( v a l u e )

{

r o d z a j

ś n i e g u

c a s e STD POINTS :
c a s e GEOMETRIC POINTS :
c a s e TEXTURE:
c a s e POINT SPRITE :
snow mode = v a l u e ;

D i s p l a y S c e n e

( ) ;

break ;

o b s z a r

r e n d e r i n g u − c a ł e

o k n o

c a s e FULL WINDOW :

a s p e c t = FULL WINDOW ;

R esha pe

( g l u t G e t

(GLUT WINDOW WIDTH) , g l u t G e t

(GLUT WINDOW HEIGHT ) ) ;

break ;

o b s z a r

r e n d e r i n g u − a s p e k t

1 : 1

c a s e ASPECT 1 1 :

a s p e c t = ASPECT 1 1 ;

R esha pe

( g l u t G e t

(GLUT WINDOW WIDTH) , g l u t G e t

(GLUT WINDOW HEIGHT ) ) ;

break ;

w y j ś c i e

c a s e EXIT :

e x i t

( 0 ) ;

}

u t w o r z e n i e

l i s t

w y ś w i e t l a n i a

void

G e n e r a t e T e x t u r e s

( )

{

z m i e n n e

u ż y t e

p r z y

o b s ł u d z e

p l i k ó w TARGA

G L s i z e i

width ,

h e i g h t ;

1. Systemy cząstek

GLenum f o r m a t ,

t y p e ;

GLvoid ∗ p i x e l s ;

t r y b

u p a k o w a n i a

b a j t ó w

d a n y c h

t e k s t u r y

g l P i x e l S t o r e i

(GL UNPACK ALIGNMENT, 1 ) ;

w c z y t a n i e

t e k s t u r y

p ł a t k i e m

ś n i e g u

ź r ó d ł o :

h t t p : / / s n o w f l a k e b e n t l e y . com /

GLboolean

e r r o r = l o a d t a r g a

( ” s n o w f l a k e s . t g a ” , width , h e i g h t , f o r m a t , t y p e , p i x e l s ) ;

b ł ą d

o d c z y t u

p l i k u

i f

( e r r o r == GL FALSE )

{

p r i n t f

( ” Niepoprawny

o d c z y t

p l i k u

s n o w f l a k e s . t g a ” ) ;

e x i t

( 0 ) ;

}

u t w o r z e n i e

b u f o r a

p o m o c n i c z e g o

o b r a z w f o r m a c i e RGBA

unsigned char ∗ r g b a p i x e l s = new unsigned char

[ w i d t h ∗

h e i g h t

∗

4 ] ;

unsigned char ∗ r g b p i x e l s = ( unsigned char ∗ ) p i x e l s ;

u t w o r z e n i e

o b r a z u w f o r m a c i e RGBA

f o r

( i n t

i = 0 ;

i < w i d t h ∗

h e i g h t ;

i ++)

{

r g b a p i x e l s

[ 4 ∗ i + 0 ] = r g b p i x e l s

[ 3 ∗ i + 0 ] ;

r g b a p i x e l s

[ 4 ∗ i + 1 ] = r g b p i x e l s

[ 3 ∗ i + 1 ] ;

r g b a p i x e l s

[ 4 ∗ i + 2 ] = r g b p i x e l s

[ 3 ∗ i + 2 ] ;

w a r t o ś ć

s k ł ą d o w e j

a l f a

u z a l e z n i o n a

j a s n o ś c i

p i k s e l a

i f

( r g b p i x e l s

[ 3 ∗ i +0] + r g b p i x e l s

[ 3 ∗ i +1] + r g b p i x e l s

[ 3 ∗ i +2] < 1 0 )

r g b a p i x e l s

[ 4 ∗ i + 3 ] = 0 ;

e l s e

r g b a p i x e l s

[ 4 ∗ i + 3 ] = 2 5 5 ;

}

u t w o r z e n i e

i d e n t y f i k a t o r a

t e k s t u r y

g l G e n T e x t u r e s

( 1 , &SNOW FLAKE ) ;

d o w i ą z a n i e

s t a n u

t e k s t u r y

g l B i n d T e x t u r e

(GL TEXTURE 2D , SNOW FLAKE ) ;

f i l t r

p o m n i e j s z a j ą c y

g l T e x P a r a m e t e r i

(GL TEXTURE 2D , GL TEXTURE MIN FILTER , GL LINEAR MIPMAP LINEAR ) ;

u t w o r z e n i e

t e k s t u r y

w r a z

mipmapami

gluBuild2DMipmaps

(GL TEXTURE 2D , GL RGBA, width , h e i g h t , GL BGRA, t y p e , r g b a p i x e l s ) ;

p o r z ą d k i

d e l e t e

[ ]

( unsigned char ∗ ) p i x e l s ;

d e l e t e

[ ]

r g b a p i x e l s ;

}

s p r a w d z e n i e

p r z y g o t o w a n i e

o b s ł u g i

w y b r a n y c h

r o z s z e r z e ń

void

E x t e n s i o n S e t u p

( )

{

p o b r a n i e

numeru

w e r s j i

b i b l i o t e k i

OpenGL

const char ∗ v e r s i o n = ( char ∗ ) g l G e t S t r i n g

( GL VERSION ) ;

o d c z y t

w e r s j i

OpenGL

i n t

m a j o r = 0 ,

m i n o r = 0 ;

i f

( s s c a n f

( v e r s i o n , ”%d.%d ” ,& major ,& m i n o r )

2 )

{

#i f d e f WIN32

p r i n t f

( ” Błędny

f o r m a t

w e r s j i

OpenGL\n ” ) ;

#e l s e

p r i n t f

( ” B l e d n y

f o r m a t

w e r s j i

OpenGL\n ” ) ;

#e n d i f

e x i t

( 0 ) ;

}

s p r a w d z e n i e

c z y

j e s t

c o

n a j m n i e j

w e r s j a

1 . 4

i f

( m a j o r > 1

| |

m i n o r >= 4 )

{

p o b r a n i e

w s k a ź n i k a

w y b r a n e j

f u n k c j i

OpenGL

1 . 4

g l W i n d o w P o s 2 i = (PFNGLWINDOWPOS2IPROC) w g l G e t P r o c A d d r e s s

( ” g l W i n d o w P o s 2 i ” ) ;

}

e l s e

1. Systemy cząstek

s p r a w d z e n i e

c z y

j e s t

o b s ł u g i w a n e

r o z s z e r z e n i e

A R B w i n d o w p o s

i f

( g l u t E x t e n s i o n S u p p o r t e d

( ” GL ARB window pos ” ) )

{

p o b r a n i e

w s k a ź n i k a

w y b r a n e j

f u n k c j i

r o z s z e r z e n i a

A R B w i n d o w p o s

g l W i n d o w P o s 2 i = (PFNGLWINDOWPOS2IPROC) w g l G e t P r o c A d d r e s s

( ” glWindowPos2iARB ” ) ;

}

e l s e

{

p r i n t f

( ” Brak

r o z s z e r z e n i a

ARB window pos ! \ n ” ) ;

e x i t

( 0 ) ;

}

s p r a w d z e n i e

c z y

j e s t

c o

n a j m n i e j

w e r s j a

1 . 4

i f

( m a j o r > 1

| |

m i n o r >= 4 )

{

p o b r a n i e

w s k a ź n i k ó w

w y b r a n y c h

f u n k c j i

OpenGL

1 . 4

g l P o i n t P a r a m e t e r f =

(PFNGLPOINTPARAMETERFPROC) w g l G e t P r o c A d d r e s s

( ” g l P o i n t P a r a m e t e r f ” ) ;

g l P o i n t P a r a m e t e r f v =

(PFNGLPOINTPARAMETERFVPROC)

w g l G e t P r o c A d d r e s s

( ” g l P o i n t P a r a m e t e r f v ” ) ;

}

e l s e

s p r a w d z e n i e

c z y

j e s t

o b s ł u g i w a n e

r o z s z e r z e n i e

A R B p o i n t p a r a m e t e r s

i f

( g l u t E x t e n s i o n S u p p o r t e d

( ” G L A R B p o i n t p a r a m e t e r s ” ) )

{

p o b r a n i e

w s k a ź n i k ó w

w y b r a n y c h

f u n k c j i

r o z s z e r z e n i a

A R B p o i n t p a r a m e t e r s

g l P o i n t P a r a m e t e r f =

(PFNGLPOINTPARAMETERFPROC) w g l G e t P r o c A d d r e s s

( ” g l P o i n t P a r a m e t e r f ” ) ;

g l P o i n t P a r a m e t e r f v =

(PFNGLPOINTPARAMETERFVPROC)

w g l G e t P r o c A d d r e s s

( ” g l P o i n t P a r a m e t e r f v ” ) ;

}

e l s e

{

p r i n t f

( ” Brak

r o z s z e r z e n i a

A R B p o i n t p a r a m e t e r s ! \ n ” ) ;

e x i t

( 0 ) ;

}

s p r a w d z e n i e

c z y

j e s t

c o

n a j m n i e j

w e r s j a

2 . 0

OpenGL

l u b

c z y

j e s t

o b s ł u g i w a n e

r o z s z e r z e n i e

A R B p o i n t s p r i t e

i f

( ! ( m a j o r >= 2 ) && ! g l u t E x t e n s i o n S u p p o r t e d

( ” G L A R B p o i n t s p r i t e ” ) )

{

p r i n t f

( ” Brak

r o z s z e r z e n i a

G L A R B p o i n t s p r i t e ! \ n ” ) ;

e x i t

( 0 ) ;

}

i n t

main

( i n t

a r g c ,

char ∗ a r g v [ ] )

{

i n i c j a l i z a c j a

b i b l i o t e k i

GLUT

g l u t I n i t

(& a r g c , a r g v ) ;

i n i c j a l i z a c j a

b u f o r a

r a m k i

g l u t I n i t D i s p l a y M o d e

(GLUT DOUBLE | GLUT RGB | GLUT DEPTH ) ;

r o z m i a r y

g ł ó w n e g o

o k n a

p r o g r a m u

g l u t I n i t W i n d o w S i z e

( 5 0 0 , 5 0 0 ) ;

u t w o r z e n i e

g ł ó w n e g o

o k n a

p r o g r a m u

#i f d e f WIN32

g l u t C r e a t e W i n d o w

( ” Ś n i e g ” ) ;

#e l s e

g l u t C r e a t e W i n d o w

( ” S n i e g ” ) ;

#e n d i f

d o ł ą c z e n i e

f u n k c j i

g e n e r u j ą c e j

s c e n ę

g l u t D i s p l a y F u n c

( D i s p l a y S c e n e ) ;

d o ł ą c z e n i e

f u n k c j i

w y w o ł y w a n e j

p r z y

z m i a n i e

r o z m i a r u

o k n a

g l u t R e s h a p e F u n c

( Re sha pe ) ;

d o ł ą c z e n i e

f u n k c j i

o b s ł u g i

k l a w i a t u r y

g l u t K e y b o a r d F u n c

( Keyboard ) ;

u t w o r z e n i e

menu

p o d r ę c z n e g o

g l u t C r e a t e M e n u

( Menu ) ;

u t w o r z e n i e

podmenu − a s p e k t

o b r a z u

1. Systemy cząstek

i n t

MenuAspect = g l u t C r e a t e M e n u

( Menu ) ;

#i f d e f WIN32

glutAddMenuEntry

( ” A s p e k t

o b r a z u − c a ł e

okno ” ,FULL WINDOW ) ;

#e l s e

glutAddMenuEntry

( ” A s p e k t

o b r a z u − c a l e

okno ” ,FULL WINDOW ) ;

#e n d i f

glutAddMenuEntry

( ” A s p e k t

o b r a z u

1 : 1 ” , ASPECT 1 1 ) ;

u t w o r z e n i e

podmenu − R o d z a j

ś n i e g u

i n t MenuSnowMode = g l u t C r e a t e M e n u

( Menu ) ;

glutAddMenuEntry

( ” Punkty ” , STD POINTS ) ;

#i f d e f WIN32

glutAddMenuEntry

( ” Punkty

r o z s z e r z o n ą

g e o m e t r i ą ” ,GEOMETRIC POINTS ) ;

#e l s e

glutAddMenuEntry

( ” Punkty

r o z s z e r z o n a

g e o m e t r i a ” ,GEOMETRIC POINTS ) ;

#e n d i f

glutAddMenuEntry

( ” T e k s t u r a ” ,TEXTURE ) ;

glutAddMenuEntry

( ” S p r a j t y

punktowe ” , POINT SPRITE ) ;

// menu g ł ó w n e
g l u t C r e a t e M e n u

( Menu ) ;

#i f d e f WIN32

glutAddSubMenu

( ” R o d z a j

ś n i e g u ” , MenuSnowMode ) ;

glutAddSubMenu

( ” A s p e k t

o b r a z u ” , MenuAspect ) ;

glutAddMenuEntry

( ” W y j ś c i e ” , EXIT ) ;

#e l s e

glutAddSubMenu

( ” R o d z a j

s n i e g u ” , MenuSnowMode ) ;

glutAddSubMenu

( ” A s p e k t

o b r a z u ” , MenuAspect ) ;

glutAddMenuEntry

( ” W y j s c i e ” , EXIT ) ;

#e n d i f

o k r e ś l e n i e

p r z y c i s k u

m y s z k i

o b s ł u g u j ą c e j

menu

p o d r ę c z n e

g l u t A t t a c h M e n u

(GLUT RIGHT BUTTON ) ;

u t w o r z e n i e

t e k s t u r

G e n e r a t e T e x t u r e s

( ) ;

s p r a w d z e n i e

p r z y g o t o w a n i e

o b s ł u g i

w y b r a n y c h

r o z s z e r z e ń

E x t e n s i o n S e t u p

( ) ;

w y w o ł a n i e

f u n k c j i

t i m e r a

g l u t T i m e r F u n c

( 1 0 , Timer , 0 ) ;

w p r o w a d z e n i e

p r o g r a m u

o b s ł u g i

p ę t l i

k o m u n i k a t ó w

g l u t M a i n L o o p

( ) ;

return

0 ;

}

Literatura

Literatura

[1] Mark Segal, Kurt Akeley: The OpenGL Graphics System. A Specification

Version 2.0

[2] Jackie Neider, Tom Davis, Mason Woo: OpenGL Programming Guide „The

Red Book”

[3] Richard S. Wright jr, Michael Sweet: OpenGL Księga eksperta, Helion 1999
[4] Richard S. Wright jr, Michael Sweet: OpenGL Księga eksperta Wydanie III,

Helion 2005

[5] The official OpenGL web page,

http://www.opengl.org

[6] Piotr Andrzejewski, Jakub Kurzak: Wprowadzenie do OpenGL. Programowa-

nie zastosowań graficznych, Kwantum 2000

[7] Kevin Hawkins, Dave Astle: OpenGL. Programowanie gier, Helion 2003
[8] Mark J. Kilgard: The OpenGL Utility Toolkit (GLUT) Programming Interface

API Version 3. Silicon Graphics, Inc. 1996

[9] Mark J. Kilgard: All About OpenGL Extensions,

http://www.opengl.org/

resources/features/OGLextensions/

[10] Jon Leech: How to Create OpenGL Extensions,

http://oss.sgi.com/