Strona główna

Kursy

Artykuły

Forum

Pliki

Promuj Nas!

[Kurs OpenGL, C++] VIII. Kolory i cieniowanie

http://kursy.ddt.pl/?LessonId=212

1 z 4

2010-04-30 14:24

Powrót

Historia odwiedzonych stron

Poprzednia lekcja

Kurs OpenGL, C++

Autor: Janusz Ganczarski

http://januszg.hg.pl/opengl/

VIII. Kolory i cieniowanie

Standardowo biblioteka OpenGL korzysta z modelu barw RGB, który wykorzystuje trzy barwy

podstawowe: czerwoną (R), zieloną (G) i niebieską (B). Jak wspomnieliśmy na początku kursu barwa może być
określona bezpośrednio poprzez wartości składowych bądź w trybie indeksowym z użyciem mapy (tablicy) barw.
Tryb indeksowy zostanie opisany, ale przykładowe programy nie będą go stosowały. Przedtem jednak poznamy
budowę bufora koloru - najważniejszego elementu bufora ramki obrazu.

8.1. Bufor koloru

Bufor koloru służy do przechowywania obrazu renderowanej sceny 3D.
Jest on podzielony na kilka buforów. Typowo OpenGL stosuje dwa bufory koloru: przedni i tylny. Bieżąca

scena znajduje się w przednim buforze i jest wyświetlana na ekranie monitora, a jednocześnie w tylnym buforze
rysowana jest kolejna ramka sceny. Po zakończeniu rysowania, bufory są zamieniane i cały proces zaczyna się
od początku. Podwójne buforowanie eliminuje migotanie obrazu występujące przy stosowaniu pojedynczego
bufora koloru.

Niektóre implementacje biblioteki OpenGL udostępniają stereoskopowy tryb działania bufora koloru, tj.

generowanie dwóch niezależnych obrazów dla prawego i lewego oka. Oba kanały stereoskopowe mają własne
niezależne bufory przednie i tylne. Ponadto implementacja OpenGL może posiadać dodatkowe (pomocnicze)
bufory koloru.

Wybór trybu działania bufora kolorów dokonywany jest na początku działania programu. W przypadku

biblioteki GLUT realizuje to opisywana już funkcja glutInitDisplayMode, której parametrem jest maska bitowa.

Stała GLUT_SINGLE wybiera domyślny w bibliotece GLUT tryb pojedynczego bufora koloru. Podwójne

buforowanie wymaga stałej GLUT_DOUBLE. Z kolei tryb stereoskopowy uruchamia stała GLUT_STEREO.

Inna grupa stałych odpowiada, za wybór sposobu zapisu kolorów w buforach koloru: GLUT_RGB lub

GLUT_RGBA - bezpośredni tryb RGB wyświetlania kolorów (bez kanału alfa), GLUT_INDEX - tryb indeksowy
z mapą kolorów, GLUT_ALPHA - obsługa kanału alfa, GLUT_LUMINANCE - alternatywny tryb wyświetlania
obrazu w odcieniach szarości, w którym składowe R pikseli stanowią indeksy do mapy kolorów początkowo
zawierającej liniowo uporządkowane odcienie szarości.

8.2. Kolor - tryb bezpośredni

W trybie bezpośrednim kolor ustalany jest przy użyciu funkcji z grupy glColor. Funkcje te można podzielić

na trzy grupy. Pierwsza to funkcje trójargumentowe, przyjmujące składowe RGB w różnych formatach; druga
grupa to funkcje czteroargumentowe umożliwiające określenie także wartości składowej alfa (RGBA); trzecia to
funkcje przyjmujące wskaźnik na tablicę ze składowymi RGB lub RGBA. W przypadku, gdy kolor określają trzy
składowe wartość składowej alfa wynosi 1.0. Początkową wartość bieżącego koloru określają składowe RGBA:
(1, 1, 1, 1).

Funkcje przyjmujące argumenty zmiennoprzecinkowe wymagają wartości z przedziału [0, 1], gdzie 0

określa minimalną wartość składowej koloru, a 1 maksymalną wartość składowej. Wartości przekraczające ten
przedział są odpowiednio przycinane. Funkcje przyjmujące argumenty całkowitoliczbowe przekształcają te
wartości do liczb zmiennoprzecinkowych z przedziału [0, 1] wg schematu przedstawionego w tabeli 1, gdzie c
oznacza składową koloru.

typ OpenGL

konwersja

GLubyte

c/(2

8

-1)

GLbyte

(2*c+1)/(2

8

-1)

GLushort

c/(2

16

-1)

GLshort

(2*c+1)/(2

16

-1)

GLuint

c/(2

32

-1)

GLint

(2*c+1)/(2

32

-1)

Tabela 1: K onwers ja składowych koloru w OpenGL

8.2.1. Funkcje z grupy glColor3

void

glColor3b (GLbyte red, GLbyte green, GLbyte blue)

void

glColor3d (GLdouble red, GLdouble green, GLdouble blue)

void

glColor3f (GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue)

void

glColor3i (GLint red, GLint green, GLint blue)

void

glColor3s (GLshort red, GLshort green, GLshort blue)

void

glColor3ub (GLubyte red, GLubyte green, GLubyte blue)

void

glColor3ui (GLuint red, GLuint green, GLuint blue)

void

glColor3us (GLushort red, GLushort green, GLushort blue)

void

glColor3bv(

const

GLbyte *v)

void

glColor3dv(

const

GLdouble *v)

void

glColor3fv(

const

GLfloat *v)

void

glColor3iv(

const

GLint *v)

void

glColor3sv(

const

GLshort *v)

void

glColor3ubv(

const

GLubyte *v)

void

glColor3uiv(

const

GLuint *v)

P anel Logowania

dast19

Administracja

Twój profil

Wyloguj

Uż yt kowników

Obecnie aktywnych:

13

Zalogowanych:

2

Zarejestrowanych:

3855

Ostatnie 24h:

646

Non-cookie 24h:

2051

Wszystkich:

178944

O c z e kuj ąc e t e mat y

Lista jest pusta.

Pokaż wszystkie (0)

Os tatnia Aktualizacja

2010-04-29 22:01:07

(wczoraj)

O st atnio akt ywni

dast19

0 min

Piotr Szawdyński

6 min

Iname

(√ιק)

19 min

szywro5

31 min

Saiph

35 min

markon

59 min

imandre

76 min

WunM

95 min

kuba1817

2 godz

killersft

2 godz

fish13

2 godz

kizia

2 godz

Take Your Time

We take care of your IT
functions: Software
Development, Outsourcing

www.impaqgroup.com

Kurs programowania w
C++

Wygodna Metoda nauczania.
Poznaj Tajniki języka C++

www.SzkolaLinuxa.pl

[Kurs OpenGL, C++] VIII. Kolory i cieniowanie

http://kursy.ddt.pl/?LessonId=212

2 z 4

2010-04-30 14:24

void

glColor3usv(

const

GLushort *v)

8.2.2. Funkcje z grupy glColor4

void

glColor4b (GLbyte red, GLbyte green, GLbyte blue,

GLbyte alpha)

void

glColor4d (GLdouble red, GLdouble green, GLdouble blue, GLdouble

alpha)

void

glColor4f (GLfloat red, GLfloat green, GLfloat blue, GLfloat alpha)

void

glColor4i (GLint red, GLint green, GLint blue, GLint alpha)

void

glColor4s (GLshort red, GLshort green, GLshort blue, GLshort alpha)

void

glColor4ub (GLubyte red, GLubyte green, GLubyte blue, GLubyte alpha)

void

glColor4ui (GLuint red, GLuint green, GLuint blue, GLuint alpha)

void

glColor4us (GLushort red, GLushort green, GLushort blue, GLushort

alpha)

void

glColor4bv(

const

GLbyte *v)

void

glColor4dv(

const

GLdouble *v)

void

glColor4fv(

const

GLfloat *v)

void

glColor4iv(

const

GLint *v)

void

glColor4sv(

const

GLshort *v)

void

glColor4ubv(

const

GLubyte *v)

void

glColor4uiv(

const

GLuint *v)

void

glColor4usv(

const

GLushort *v)

8.3. Kolor - tryb indeksowy

W trybie indeksowym kolor określany jest pojedynczą liczbą - indeksem do mapy (tablicy) kolorów, która

zawiera informacje o składowych RGB.

Typowo wielkość mapy kolorów wynosi od 256 (28) do 4.096 (212). Zarządzanie mapą kolorów jest

uzależnione od konkretnego systemu okienkowego, w którym pracuje program. Biblioteka OpenGL nie posiada
żadnych mechanizmów pozwalających na zmianę zawartości mapy kolorów oraz zmiany jej rozmiarów.

Wybór indeksu bieżącego koloru realizują funkcje z grupy glIndex:

void

glIndexd (GLdouble c)

void

glIndexf (GLfloat c)

void

glIndexi (GLint c)

void

glIndexs (GLshort c)

void

glIndexdv (

const

GLdouble *c)

void

glIndexfv (

const

GLfloat *c)

void

glIndexiv (

const

GLint *c)

void

glIndexsv (

const

GLshort *c)

Początkowa wartość indeksu bieżącego koloru wynosi 1.
Czyszczenie bufora koloru w trybie indeksowym wykonuje funkcja:

void

glClearIndex (GLfloat c)

gdzie parametr c określa indeks mapy kolorów. Domyślna wartość indeksu wynosi 0. Jest to odpowiednik

funkcji glClearColor działającej w trybie bezpośrednim.

8.4. Cieniowanie

Cieniowaniem nazywamy metodę ustalania koloru poszczególnych pikseli wielokąta. Biblioteka OpenGL

udostępnia standardowo dwa modele cieniowania: cieniowanie płaskie oraz cieniowanie gładkie. W cieniowaniu
płaskim wielokąt otrzymuje jeden kolor - określony dla ostatniego wierzchołka (wyjątek stanowi prymityw
GL_POLYGON, o kolorze którego decyduje kolor określony dla pierwszego wierzchołka). Cieniowanie gładkie
wykorzystuje algorytm Gourauda, który w uproszczeniu polega na liniowej interpolacji wartości składowych
koloru określonych dla każdego wierzchołka wielokąta.

Cieniowane gładkie daje zadowalające efekty przy stosunkowo niewielkich wymaganiach obliczeniowych.
Wybór rodzaju cieniowania umożliwia funkcja:

void

glShadeModel (GLenum mode)

której parametr mode przyjmuje jedną z wartości:

GL_FLAT - cieniowanie płaskie,
GL_SMOOTH - cieniowanie gładkie.

Domyślnie stosowane jest cieniowanie gładkie.

8.5. Dithering

Wewnętrznie biblioteka OpenGL opisuje kolory za pomocą liczb zmiennoprzecinkowych. Natomiast

końcowy efekt widoczny na ekranie monitora zależy od możliwości systemu okienkowego oraz karty gra?cznej.
W sytuacji, gdy w systemie dostępna jest niewielka ilość barw (np. 256), biblioteka OpenGL może symulować
kolory metodą ditheringu. W uproszczeniu algorytm ten umieszcza w pobliżu siebie różnokolorowe plamki
(piksele) tak aby sprawiały wrażenie jednolitej barwy. Technika ta bywa określana także mianem rozpraszania,
rozsiewania lub roztrząsania.

Włączenie i wyłączenie ditheringu wymaga odpowiedniego użycia funkcji glEnable/glDisable z parametrem

GL_DITHER. Domyślnie dithering jest wyłączony.

8.6. Program przykładowy

[Kurs OpenGL, C++] VIII. Kolory i cieniowanie

http://kursy.ddt.pl/?LessonId=212

3 z 4

2010-04-30 14:24

Przykładowy program (plik trojkat.cpp) to nieco uproszczona wersja klasycznego programu

wykorzystującego bibliotekę OpenGL. Początkowo barwa każdego z wierzchołków odpowiada maksymalnej
wartości każdej z trzech składowych modelu RGB (patrz rysunek 1).

brak opisu

Rysunek 1. Program Trójkąt - widok początkowy

Program umożliwia zmianę kolorów wierzchołków trójkąta. Służą do tego przyciski r, g, b (zmniejszanie

wartości składowych RGB) oraz R, G, B (zwiększanie wartości składowych RGB). Ponadto z poziomu menu
podręcznego użytkownik może wybrać rodzaj cieniowania oraz włączyć i wyłączyć dithering. Na dole okna
program wyświetla m.in. ilość bitów przypadającą na każdą składową RGBA. Wykorzystano do tego funkcję
glGetIntegerv z pierwszym parametrem o wartości: GL_RED_BITS, GL_GREEN_BITS, GL_BLUE -BITS i
GL_ALPHA_BITS.

Po uruchomieniu programu w trybie 256 kolorowym Czytelnik ma możliwość sprawdzenia zarówno efektów

działania algorytmu ditheringu (rysunek 2) jak też i działania cieniowania gładkiego przy ograniczonej ilości barw
(rysunek 3). Oba rysunki powstały w systemie Windows XP w trybie zgodności 256 kolorów. Ocenę jakości tak
generowanej gra?ki pozostawiamy Czytelnikowi.

brak opisu

Rysunek 2. Program Trójkąt w trybie 256 kolorowym z ditheringiem

brak opisu

Rysunek 3. Program Trójkąt w trybie 256 kolorowym bez ditheringu koniec

8.6.1. Plik trojkat.cpp

/*
(c) Janusz Ganczarski
http://www.januszg.hg.pl
JanuszG(małpeczka)enter.net.pl
*/

#include <GL/glut.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// stałe do obsługi menu podręcznego

enum

{
FLAT_SHADING,

// cieniowanie płaskie

SMOOTH_SHADING,

// cieniowanie gładkie (Gourauda)

DITHERING,

// dithering

EXIT

// wyjście

};

// model cieniowania

GLenum shading_model = GL_SMOOTH;

8.7. Źródło materiału

Materiał został pobrany ze strony

http://januszg.hg.pl/opengl/

, za uprzednim otrzymaniem zgody od jego

autora. Podziekowania dla

Janusza Ganczarskiego

za udostępnienie materiałów

Poprzednia lekcja

Kurs OpenGL, C++

Wsz e lkie prawa z ast rz e ż one . Aut or: ź ródło z e wnę t rz ne

Wszystkie teksty są chronione prawami autorskimi. Kopiowanie lub
rozpowszechnianie treści bez wyraźnej zgody jego autora jest zabronione.

Powrót

Historia odwiedzonych stron

O portalu

Archiwum

Historia

Indeks

Regulamin

Wyszukiwarka

Linki

© Wszelkie prawa zastrzeżone 2005-2010

Czas wygenerowania strony: 0.058s

Autor: Piotr Szawdyński

[Kurs OpenGL, C++] VIII. Kolory i cieniowanie

http://kursy.ddt.pl/?LessonId=212

4 z 4

2010-04-30 14:24