| Cейчас уже ни кого не удивляет
разнообразие игр с 3-х мерной графикой. За относительно небольшие сроки
программисты умудряются создать небольшой виртуальный мир. Если посмотреть в его
корень, то станут видны сложные математические формулы. Лет 10-15 назад,
используя их, программисты с нуля разрабатывали 3-х мерные миры таких игр, как
Wolf 3d, Rise Of the Triad, Doom. Тоже самое происходило и с CAD-ситемами для
создания моделей будущих механизмов и машин. Сегодня же для этих целей
используются готовые программные средства, берущие на себя заботы о прорисовке
графики. Наверное, нет человека, который бы не слышал таких названий, как
Direct3D, OpenGL. Они являются результатом сотрудничества крупных компьютерных
компаний.
OpenGL появилась и сформировалась как стандарт 3-х
мерной графики в 1992 г. Однако, разработка ее велась еще с 1982. Формированием
этого стандарта занимались также такие фирмы, как: Microsoft, IBM сorporation,
Sun Microsystems, Inc., Digital Equipment Corporation (DEC), Hewlett-Packard
Corporation, Intel Corporation и др. Результат - это OpenGL - стандартная
библиотека для многих 32-разрядных операционных систем (Windows, Linux в том
числе), в отличие от Direct3D, которая характерна только для Windows. OpenGl
содержит в себе более 100 процедур и функций для построения 3-х мерной графики.
Они находятся в opengl32.dll (Windowssystem) и в расширении glu32.dll.
Чтобы вы могли хотябы немного
(:-) представить их возможности, вспомните такие игры как: Quake 3, Return To
the Castle Of Wolf, а также хранитель экрана в Windows под названием "Объемный
текст" :-).
OpenGl можно использовать с
разными языками программирования, поддерживающими работу с DLL. Но во многих уже
есть поддержка OpenGl, "ограждающая" программиста от непосредственой работы с
функциями и процедурами из DLL. Одним из таких языков программирования является
Object Pascal, использующийся в среде Delphi. Да, да! Именно Delphi. Этот факт
еще раз доказывает то, что в Delphi можно создавать не только скучные базы
данных, но и полноценные мультимедийные приложения (игры, демо-програмки). Да и
вообще в Delphi столько разных возможностей! Но сегодня поговорим об
использовании OpenGl.
Delphi и OpenGl
Начиная с 3-й версии в
комплекте Delphi поставляется заголовочный файл, содержащий описания процедур и
функций, содержащихся в opengl32.dll. А также файл помощи с описанием типов,
процедур и функций (далее команд). В 3-й версии хэлп очень уж облегченный и
почти полностью "стянутый" с СИ, в 5-й версии уже наблюдаются улучшения. Для
того, чтобы использовать OpenGL в Delphi-проекте нужно дописать к списку
подключаемых модулей opengl. После этого по любой ее команде можно получить
подсказку или помощь обычным в Delphi способом. Для использования OpenGL вовсе
не обязательно иметь 3d аксселератор (но не помешало бы). При работе с
простенькими сценами и для изучения основ вполне достаточно даже S3 Trio с 1 мб.
Сервер OpenGL перед началом работы определяет, на каком оборудовании его
пользуют и, в соответствие с этим, подбирает оптимальные настройки. Для этого
программист в своей программе должен сделать установку формата пикселя, которому
соответствует тип TPixelFormatDescriptor. При установке формата пикселя можно
задавать различные флаги, влияющие на вывод изображения. Например, если вы
используете анимацию, то без установки флага PFD_DOUBLEBUFFER никак не обойтись.
Он устанавливает режим двойной буферизации - изображение сначала рисуется в
памяти (в буфере), а потом выводится на экран для устранения мерцания. Следует
также отметить, что OpenGl является промежуточным звеном между программой и
устройством вывода. Т.е. ему надо сообщать, куда будет производиться вывод. Для
этого используется контекст устройства и контекст воспроизведения. Первому
соответствует свойство canvas.handle формы или др. Для второго - в OpenGl
существует специальный тип HGLRC (Handle openGL Rendering Context) - ссылка на
контекст воспроизведения.
Команды и типы OpenGl
Мультиплатформенность OpenGl
обусловлена наличием ее собственных типов данных. Начинаются они с префикса GL и
приведены в заголовочном файле Delphi - opengl.pas. Многим соответствуют
стандартные типы Delphi (например, GLfloat соответствует типу Single - числу с
плавающей точкой). Команды OpenGl начинаются тоже с префикса GL, после которого
идет обозначение действия команды. В окончании определяется количество требуемых
аргументов и их тип. Например, glColor3f - команда OpenGl для установки цвета,
использующая 3 аргумента - числа с плавающей точкой (f - от слова float). Если в
окончании присутсвует симовол v (пример, 3fv), это значит, что в качестве
аргумента будет использоваться массив (окончание 3fv указывает, что аргумент -
массив 3-х чисел с плавающей точкой). Практически все команды для рисования
размещаются в специальных программных скобках glBegin и glEnd. Они не имеют
ничего общего с паскалевским begin, end. У glBegin есть аргумент, которым
является константа, определяющая рисуемый далее (до glEnd) графический примитив.
Например, между glbegin и glEnd есть команды, задающие координаты вершин
примитива. Если аргументом glBegin является, к примеру, константа gl_quads, то
построится прямоугольник на задаваемых далее вершинах, если gl_points - просто
точки с координатами вершин и т.п. Рекомендуется использовать тип аргументов -
GlFloat, но можно работать и с другими. Если вы используете GlFloat, то обратите
внимание на то, что вывод будет осуществляться в область от -1 до +1 по x и по
y. Так (-1,-1) - координата верхнего левого угла области вывода, а (-0.99,-1) -
точка где-то рядом с ним. При задании цвета, 0 - минимальное значение его
составляющей (rgb), а 1 - максимальное (вроде, как 255), 0.5 - среднее.
Чтобы разобраться со всем этим на практике давайте
рассмотрим простой пример. Он рисует некое кубическое подобие коробка, которое
вращается и освещается источником света. Первым делом пропишем процедуру,
устанавливающую формат пиксела. Она имеет такой вид:
procedure SetDCPixelFormat (hdc : HDC);
var
pfd :
TPixelFormatDescriptor;
nPixelFormat : Integer;
begin
FillChar (pfd, SizeOf
(pfd), 0);
pfd.dwFlags
:=PFD_SUPPORT_OPENGL or PFD_DOUBLEBUFFER;
nPixelFormat
:=ChoosePixelFormat (hdc, @pfd);
SetPixelFormat(hdc,
nPixelFormat, @pfd);
end;
Здесь во флагах pfd устанавливаются
PFD_SUPPORT_OPENGL или PFD_DOUBLEBUFFER - это “говорит” серверу OpenGL, что
система, на которой он будет работать поддерживает работу с ним, а также, что
будет использоваться двойная буферизация. Далее ChoosePixelFormat подбирает
формат пикселя, а SetPixelFormat - устанавливает этот формат. В качестве
аргумента в процедуру передается ссылка на контекст устройства. Далее в
обработчиках событий OnCreate и OnDestroy формы напишите следующее:
procedure Tform1.FormCreate(Sender:
TObject);
begin
DC := GetDC (Handle);
SetDCPixelFormat(DC);
hrc :=
wglCreateContext(DC);
wglMakeCurrent(DC,
hrc);
glClearColor (0.0, 0.0,
0.75, 1.0);
glMatrixMode
(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity;
glFrustum (-1, 1, -1,
1, 2, 20);
glMatrixMode
(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity;
glTranslatef(0.0, 0.0,
-6.0);
end;
procedure
Tform1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
wglMakeCurrent(0, 0);
wglDeleteContext(hrc);
ReleaseDC (Handle, DC);
DeleteDC (DC);
end;
В первом случае при создании формы получаем GetDC
контекст устройства (в данном случае формы), устанавливаем формат пикстела, с
помощью wglCreateContext создаем контекст воспроизведения и делаем его основным
(можно использовать несколько контекстов). Переменная hrc имеет тип HGLRC, а DC
- HDC. Рекомендуется определять их в разделе private. Затем определяем цвет фона
и устанавливаем матрицу преобразования координат для построения объемного
изображения. glTranslatef "сдвигает в глубину" рисуемый далее объект.
Теперь создайте на форме кнопку
- для запуска анимации. А в ее обработчике события OnCLick наберите такой текст:
procedure Tform1.Button1Click(Sender:
TObject);
begin
glEnable (GL_LIGHTING);
glEnable (GL_LIGHT0);
glEnable
(GL_DEPTH_TEST);
timer1.enabled:=true;
end;
glEnable позволяет включать разные опции. В данном
случае - использование источников света.
Далее этой же командой включаем
источник света GL_LIGHT0. Их может быть несколько, но в данном случае
ограничимся одним. glEnable (GL_DEPTH_TEST) - включает режим проверки глубины
изображения. Позднее попробуйте ее убрать - сразу поймете, что к чему.
Поместите на форму таймер,
установите его интервал 100 и enable=false, а обработчик его события приведите к
таком виду:
procedure Tform1.Timer1Timer(Sender:
TObject);
begin
glRotatef(1.0, 1.0,
1.0, 1.0);
glRotatef(1.0, 1.0,
1.0, 0.0);
glRotatef(1.0, 1.0,
1.0, 1.0);
SwapBuffers(DC);
InvalidateRect(Handle,
nil, False);
end;
На каждый тик таймера будет происходить поворот
командой glRotatef на угол 1 (первый аргумент).
Затем SwapBuffers(DC) картинку
из памяти отобразит на форме. Для перерисовки формы лучше использовать функцию
API InvalidateRect - это быстрее, чем repaint. Теперь осталось последнее -
задать, что же будет вырисовываться. В обработчике события формы Onpaint каждый
раз рисуется одна и та же картинка, но так как по таймеру происходит поворот
координатных осей, создается эффект анимации и вращения именно объекта. В OpenGl
есть также возможность изменять точку наблюдателя - glLookAt.
procedure Tform1.FormPaint(Sender:
TObject);
begin
glClear
(GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(0.0, 0.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, 1.0,
1.0);
glVertex3f(-1.0, 1.0,
1.0);
glVertex3f(-1.0, -1.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, -1.0,
1.0);
glEnd;
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(-1.0, 0.0,
0.0);
glVertex3f(-1.0, 1.0,
1.0);
glVertex3f(-1.0, 1.0,
-1.0);
glVertex3f(-1.0, -1.0,
-1.0);
glVertex3f(-1.0, -1.0,
1.0);
glEnd;
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(0.0, 1.0,
0.0);
glVertex3f(-1.0, 1.0,
-1.0);
glVertex3f(-1.0, 1.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, 1.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, 1.0,
-1.0);
glEnd;
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(1.0, 0.0,
-1.0);
glVertex3f(1.0, -1.0,
-1.0);
glVertex3f(1.0, -1.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, 1.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, 1.0,
-1.0);
glEnd;
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(0.0, 0.0,
-1.0);
glVertex3f(1.0, -1.0,
1.0);
glVertex3f(1.0, -1.0,
-1.0);
glVertex3f(-1.0, -1.0,
-1.0);
glVertex3f(-1.0, -1.0,
1.0);
glEnd;
end;
GlClear - очищает буфер. А далее заданием коодинат
вершин (glVertex) строим стороны куба. glNormal - задает так называемый вектор
нормали, требующийся для корректного изменения цвета объекта при освещении.
Теперь все готово - можете запускать и любоваться сиим творением.
Данная статья только знакомит с
некоторыми основами OpenGL, но не рассматривает многочисленных нюансов и
возможностей этой замечательной библиотеки, т.к. для это потребовалось бы
несколько десятков журналов, посвященных только ей. Да и вообще, зачем
превращать замечательный журнал в узкоспециализированное учебное поссобие - ведь
информации по OpenGL достаточно и в Интернет и на книжных рынках. Могу
посоветовать книгу "OpenGL: графика в проектах Delphi", М.Краснов, 2000 г.
издательство bhv. Вообще, со слов специалистов, OpenGL более легкий в
изучении, чем Direct3D, а по мощности и возможностям не уступает. Причина, по
которой многие используют Direct3d в основном заключается в том, что в придачу к
нему есть еще библиотеки для работы со звуком, музыкой, сеткой, вводом/выводом.
Но вы же видели, что создают парни из Id Software? На мой взгляд, (без лишних
слов) OpenGL - rulez! Так, что изучайте. Пригодится не только для создания игр,
но и для серьёзных вещей, вроде моделирования работы различных механизмов и т.п.
Статьи по теме >> [изучение основных приемов работы с библиотекой OpenGL на языке Object Pascal (Delphi), приобретение навыков по ее инициализации] |
Главная
Каталог файлов
. Вот скрин:
