Tous droits réservés. Reproduction intégrale ou partielle interdite sans autorisation écrite de...

eproduction intégrale ou partielle interdite sans autorisation écrite de la part du titulaire des droits d’auteur.

Institut de Formation

Introduction à OpenGL

Sébastien KuntzSebastien.kuntz@nowan.net

OpenGL

1. Buts1. De la formation

2. De la séance

2. Introduction1. Présentation

2. Origine

3. Composants

3. OpenGL

1. Bases

2. Machine à état

3. Transformations

Buts de la formation

– Comprendre ce qu’est OpenGL– Comprendre les mécanismes de rendu 3d– Savoir écrire un programme 3d– Acquérir des bases pour être autonome

Buts de la séance

– Comprendre ce qu’OpenGL peut faire pour vous– Connaître les différents composants– Comprendre comment OpenGL gère la 3d

OpenGL : Introduction / Présentation OpenGL : API de programmation 2D et 3D

Standard dans l'industrieCrée par Silicon GraphicsDeveloppé par l’Architecture Review Board

PerformanceSouplessePortabilitéEvolutivité et Stabilité de l’APIRobustesse

OpenGL : Introduction / Composants

• Primitives géometriques – Points, lignes et polygones

• Primitives d’image – Images

– Pixels

• Le rendu de l’image dépend de l’état :– de la couleur

– des materiaux

– des sources lumineuses

– etc..

OpenGL : Introduction / Composants OpenGL crée les images Fenêtres et E/S sont spécifiques à un OS

GLUT ( GL Utility ) : simple et portable SDL : Genre de DirectX Portable Api Windows, Api X

OpenGL est bas niveau Haut niveau construit par dessus OpenSceneGraph, GLU, Performer ..

OpenGL / Les bases

1. Les bases• Un exemple simple• Syntaxe des fonctions• Primitives• Passons à la 3ème Dimension !

OpenGL / Bases / Un exemple simple

1. Un exemple simple : Afficher un carré :

#include <whateverYouNeed.h>main() { OpenAWindowPlease(); glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); glOrtho(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0); glBegin(GL_POLYGON); glVertex2f(-0.5, -0.5); glVertex2f(-0.5, 0.5); glVertex2f(0.5, 0.5); glVertex2f(0.5, -0.5); glEnd(); KeepTheWindowOnTheScreenForAWhile();}

(OpenG

ed Book)

OpenGL / Bases / Syntaxe

Syntaxe des fonctions

Draw() {// 3 flottants pour une couleurglColor3f(1.0, 0.0, 0.0);

float color_array[] = {1.0, 0.0, 0.0};

// un vecteur de 3 flottantsglColor3fv(color_array);

// 2 entiersglVertex2i( 1, 3 )

// 3 doubles glVertex3d( 0.3214,

0.4321, 0.0 );

Exemple :

OpenGL / Bases / Syntaxe

• OpenGL est une machine à états– Choisir un état :

• glPointSize( size );

• glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 );

• glLight..

– Activer ou désactiver des propriétés :• glEnable( GL_LIGHTING );

• glDisable( GL_TEXTURE_2D );

• L'affichage des primitives dépend de l'état courant de l'ensemble des attributs

OpenGL / Bases / Axes & Repères

• Repérage dans l’espace– OpenGL définit ses axes par rapport à l’écran

OpenGL / Bases / Primitives

OpenGL fournit des primitives d'affichageLignes :

PolygonesDoivent etre simples :

✗ Pas convexes✗ ‘Sans trous'✗ Sur un seul plan

Comment utiliser ces primitives ?– la plus simple : glBegin / glEnd

glBegin(GL_POLYGON); glVertex2f(0.0, 0.0); glVertex2f(0.0, 3.0); glVertex2f(3.0, 3.0); glVertex2f(4.0, 1.5); glVertex2f(3.0, 0.0);glEnd();

• Toutes les commandes ne sont pas valides dans glBegin/glEnd

• Commandes valides :– glVertex, glColor, glIndex*, glSecondaryColor,

glNormal, glMaterial, glFogCoord, glTexCoord, glMultiTexCoord, glEdgeFlag, glArrayElement, glEvalCoord, glEvalPoint, glCallList*

OpenGL / Bases / Couleurs

• glColor( R,G,B {,A} )

glBegin(GL_TRIANGLES); glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex3f(0.0f, 0.0, 0.0); //A

glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f); //B

glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f); //CglEnd();

OpenGL / Bases / 3D• Passons à la 3ème dimension !

Un vertex, des vertices : un point en 3D

Vecteur Normal

Perpendiculaire à une surface

Définit son orientation

Une seule normale pour une surface plane

Surface quelconque: une normale par point

OpenGL / Bases / Normales • Le rendu des lumières a besoin des normales

• Une normale par primitive ou par vertex : glNormal3f(x,y,z)

• Les normales DOIVENT etre unitaires

- Sans normales - - Avec normales -

OpenGL / Bases

• Afficher un cubeglBegin(GL_QUADS);

Pour chaque face :

glColor3f(r,g,b);

glNormal3f( Nx, Ny, Nz );

glVertex3f( x1, y1, z1);

glEnd();

OpenGl / Bases / Display Lists• les Display Lists (D.L) permettent de stocker les commandes OpenGL pour de meilleures performances

GLuint list;void init( void ) {

list = glGenLists(1);glNewList( list, GL_COMPILE );glBegin( .. ); glVertex( .. ) ; ... glEnd();glEndList()

void display( void ) {glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT );glCallList( list );

– Une D.L. ne peut pas etre modifiée

– Possibilité d'encapsuler plusieurs niveaux de D.L.

OpenGl / Bases / Display Lists• Gluint glGenLists( Glsizei n )

– alloue n indices de D.L.

– retourne le nb d'indices crées

• glNewList( Gluint list, Glenum mode )

– précise le début d'une D.L.

– mode : GL_COMPILE, GL_COMPILE_AND_EXECUTE

• glEndList()

• glDeleteLists()

• glCallList( Gluint list )

OpenGL / Transformations

• Plan– Fonctions de transformation– Exemple– Piles de matrices– Corrélation transformation / matrice– Comment afficher un point 3d sur un écran 2d ?– Opérations mathématiques– Opérations en OpenGL

• Fonctions de transformations• Déplacer un objet :

– glTranslate{fd}( x, y, z )

• Tourner un objet autour d’un axe– glRotate{fd}( angle, x, y, z )

• angle en degrés !

• Agrandir, retrécir ou inverser un objet:– glScale{fd}( x, y, z )

• Exemple

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadIdentity();

glTranslate(1.0,0.0,0.0);

DrawSphere();

glTranslate(1.0,0.0,0.0);

DrawCarre();

(0,0)(1,0) (2,0)

• Tout se passe comme si OpenGL change de repère• On dessine les objets par rapport à ce nouveau repère:

- effet d’une translation - - effet d’une rotation - - effet d’un redimensionnement -

OpenGL / Transformation

• Corrélation transformations / matrices– Chaque transformation peut être représentée par une

matrice.

M translation

1 0 0 T x

0 1 0 Ty

0 0 1 T z

0 0 0 1

M rotation axe x

1 0 0 0

0 cos sin 0

0 sin cos 0

0 0 0 1

OpenGL / Transformations / Pile de matrices

• glPushMatrix, glPopMatrix– “sauvegarde” et “restitue” le repère courant

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();glTranslatef( 1,0,0 );// sauvegarde la position actuelleglPushMatrix();drawCube();glTranslatef( 1,0,0 );drawSphere();// restitue la dernière//position sauvegardéeglPopMatrix();glTranslatef(0,1,0);drawTriangle();

• Sauvegarde dans une pile(0,0)

(1,0) (2,0)

• HiérarchieglMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();glPushMatrix();glTranslate( x,y,z );drawCorps();

glMultMatrix( transf_bras );drawBras();

glMultMatrix( transf_avant_bras );

drawAvantBras();

glMultMatrix( transf_main );drawMain();glPopMatrix();

• Une matrice est associée au repère courant :– la matrice ModelView représente la transformation

du repère original vers le repère courant • Appliquer une transformation revient à multiplier la

matrice courante par la matrice de la transformation :// on va modifier la matrice du repèreglMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();glTranslatef(1,0,0);glRotatef(90,1,0,0);

M ModelView=M Translation M Rotation

• glTranslate, glRotate et glScale multiplient la matrice courante par la matrice associée à la transformation

• On peut créer une matrice à la main :– glLoadMatrixf(GLfloat* m);– glMultMatrixf(GLfloat* m);– !! Attention, les matrices sont stockées par colonne !!

• GLfloat m[16] = { a0, a1, … , a15 };

• Comment sont appliquées ces transformations?

• Calculer la position absolue d’un vertex :

P Absolu =M ModelView P Local

PTransformé =MTransformation P Local

• Exemple de transformations

– Translater un point :

– Translater puis tourner un point :

– Ce qui se traduit en OpenGl par :glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();glRotatef(90,1,0,0);glTranslatef(1,0,0);draw_object();

P'=M Translation P

P'= M Rotation M Translation P

M Rotation M Translation P

OpenGL / Transformations• Deux façons de voir les transformations :

– Dans l’ordre indiqué, la multiplication des matrices modifie un repère local

• Les objets sont dessinés dans le repère local• Permet de mieux appréhender la hiérarchisation• Chaque matrice est une « matrice de changement de repère »

– Dans l’ordre opposé, la multiplication des matrices modifie la position, l’orientation ou la taille d’un objet

• Les objets sont dessinés dans un repère global fixe

• Le code est le même, il n’y’a que la façon de le voir

qui change

OpenGL / Combiner transformations• Ordre des transformations

– Ordre critique !Multiplication de matrices non commutatif

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();/* translation */glTranslatef(1,0,0);/* rotation */glRotatef(45,0,0,1);draw_the_object();

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();/* rotation */glRotatef(45,0,0,1);/* translation */glTranslatef(1,0,0);draw_the_object();

OpenGL / 3d -> Ecran

Comment transformer un point en 3d pour l’afficher sur un écran 2d?

• Analogie avec un appareil photo– Positionner et orienter l’appareil

• Viewing transformation

– Placer les objets qu’on veut photographier• Modeling transformation

– Choisir une lentille et/ou ajuster le zoom• Projection transformation

– Choisir la taille de la photo développée• Viewport transformation

•Analogie avec un appareil photo

• Opérations mathématiques :

Chaque transformation correspond à un changement de repère

Repère de l’objet

Matrice de l’objet( model matrix )

Repère du monde

Matrice œil( View matrix )

Repère de l’oeil( caméra )

Matrice de Projection( projection matrix )

Repère de l’écran 2D

• Opérations en OpenGL :– La model matrix et la view matrix sont combinées:

• Bouger la camera est équivalent à bouger chaque objet dans l’autre sens

ModelView Matrix

– glMatrixMode permet de choisir la matrice courante• GL_PROJECTION, GL_MODELVIEW, GL_TEXTURE

OpenGL / Transformations / Projection

• La matrice de projection définit la forme du frustum• Perspective projection

– gluPerspective( FOVy, aspect, zNear, zFar )

– glFrustum( left, right, bottom, top, zNear, zFar )

• Orthographic parallel projection– glOrtho( left, right, bottom, top, zNear, zFar)

– gluOrtho2D( left, right, bottom, top )

OpenGL / Transformations• Préparer la scène :// On va choisir la matrice de projectionglMatrixMode( GL_PROJECTION ); // et on la spécifieglOrtho( left, right, bottom, top, near, far ); ouglFrustum( left, right, bottom, top, near, far );

// On informe OpenGL qu’on va modifier la modelview matrix// et on choisit une transformation pour la caméraglMatrixMode( GL_MODELVIEW );// On place la caméragluLookAt()

// On combine ici les transformations qui placent les objets dans le monde 3d// Pour combiner des transformations elles sont multipliéesglMultMatrixf( modelMatrix );

// Les points içi sont dans le repère de l’objet (état original)// (model space)

• Placer les objets// On va modifier la matrice ModelViewglMatrixMode( GL_MODELVIEW );

// On charge la transformation de la caméraglLoadMatrixf( viewingMatrix );

// On fait une itération sur les modèles.// Pour chaque modèle on sauve la matrice courante// et on y applique la matrice du modèle// On dessine le modèle et on restaure la matrice sauvéefor( model = firstModel; model != NULL; model = nextModel ) {

glPushMatrix( );// On combine la transformation de l’objet avec// la matrice de vueglMultMatrixf( model->modelMatrix );// On affiche l’objetDrawModel( model );// On restaure la matrice sauvéeglPopMatrix( );

OpenGL

Questions? Commentaires?

OpenGL / Links

• Liens utiles :– Site officiel

• www.opengl.org

– Tutoriaux• Nehe.gamedev.net

– Références :• http://fly.cc.fer.hr/~unreal/theredbook/ : le Red Book • http://www.eecs.tulane.edu/www/graphics/doc/OpenG

L-Man-Pages/opengl_index_spec.html : le Blue Book

Tous droits réservés. Reproduction intégrale ou partielle interdite sans autorisation écrite de...

Documents

interdite - Brigitte Lemaine

COPYRIGHT AASTRA 2009 – Tous droits réservés – Reproduction interdite TWP 3.1 Configuration du PBX

1. RECOMMANDATIONS ET CONDITIONS DE … · MANUEL D'INSTALLATION ET MODE D'EMPLOI Sommaire page 1 Sommaire Service technique - Droits réservés à MCZ S.P.A. - Reproduction interdite

CHAUDRONNERIE-TUYAUTERIE - Creation entreprise · Création et diffusion Tous droits réservés, reproduction interdite sans autorisation de l’auteur Mise à jour : 15/09/2014 3

La protection du droit dauteur et des droits connexes : Cadre international et principes fondamentaux Séminaire national sur la contrefaçon et la piraterie

interdite - Cours Legendre

COSMIC LOVE MAI 2020 TOUS DROITS RÉSERVÉS À L ...COSMIC LOVE – MAI 2020 – TOUS DROITS RÉSERVÉS À L'AUTEUR. REPRODUCTION TOTALE OU PARTIELLE EST INTERDITE SANS AUTORISATION

Ressources pédagogiques et droits dauteurs Le droit dauteur est une composante du droit de la propriété intellectuelle La propriété intellectuelle est

Erreurs courantes Droits dauteur. 1.Absence de source Importance dune bibliographie qui devrait fournir de l'information sur le détenteur du droit d'auteur

fORMATION DESIGNER JARDINS JAPONAIS - Ecole du Paysage · 2020. 9. 28. · fORMATION DESIGNER JARDINS JAPONAIS L’école du paysage © Tous droits réservés / Reproduction interdite

Présentation du 20 octobre 2012 au Salon Education à Namur Tous droits réservés Reproduction interdite, sauf autorisation préalable

Institut UPSA de la Douleur Tous les droits dauteurs sont réservés à lInstitut UPSA de la douleur. Toute modification est interdite. Toute reproduction

Le droit dauteur une question de respect ! présente :

Droits dauteur et archives ouvertes 25 octobre 2011 Mme V. HOSPITAL M. M. DANTANT, Direction des Affaires juridiques du CNRS Mme F. FLAMERIE Mme A. GIRAUDON,

Brevets, marques et étiquetage interdite des denrées ... · La PI permet d’obtenir des droits sur certaines créations. ... Dépôt possible au nom d’une personne physique ,

CONFECTION D’UNE BROCHURE - Randonnée — … panoramique bassins-A4.pdf · CONFECTION D’UNE BROCHURE Reproduction interdite, tous droits réservés Randonature Sàrl Plier les

CronusMax/ControllerMax/TitanOne partie en Français · No-Pad.fr - Monhardware.fr - Reproduction et diffusion strictement interdite - Droits d'usage strictement personnel - Toutes

LIVRE BLANC L’externalisation téléphonique - … · Étant un travail protégé par des droits d’auteurs, la reproduction de notre livre blanc est interdite. 1 ... La preuve

Chapitre France de l’ACAMS LexisNexis BIS · Tous droits réservés – Reproduction interdite 1 Cycle de Conférences Chapitre France de l’ACAMS – LexisNexis BIS Stéphanie

ENONCE épreuve de BIOLOGIE PEDICURE … · IRSS – irss.fr – 1Tous droits réservés/Reproduction interdite /13 3. Les circuits nerveux du système de la récompense ENONCE épreuve