Например, чтобы нарисовать сферу или цилиндр, надо сначала создать объект специального типа GLUquadricObj с помощью команды
GLUquadricObj* gluNewQuadric(void)
а затем вызвать соответствующую команду:
void gluSphere(GLUquadricObj * qobj, GLdouble radius, GLint slices, GLint stacks)
void gluCylinder(GLUquadricObj * qobj, GLdouble baseRadius, GLdouble topRadius, GLdouble height, GLint slices, GLint stacks)
где параметр slices задает число разбиений вокруг оси z, а stacks - вдоль оси z.
Более подробную информацию об этих и других командах построения примитивов можно найти приложении.
Важно отметить, что для корректного построения перечисленных примитивов необходимо удалять невидимые линии и поверхности, для чего надо включить соответствующий режим вызовом команды glEnable(GL_DEPTH_TEST).
Массивы вершин
Если вершин много, то чтобы не вызывать для каждой команду glVertex…(), удобно объединять вершины в массивы, используя команду
void glVertexPointer(GLint size, GLenum type, GLsizei stride, void *ptr)
которая определяет способ хранения и координаты вершин. При этом size определяет число координат вершины (может быть равен 2, 3, 4), type определяет тип данных (может быть равен GL_SHORT, GL_INT, GL_FLOAT, GL_DOUBLE). Иногда удобно хранить в одном массиве другие атрибуты вершины, и тогда параметр stride задает смещение от координат одной вершины до координат следующей; если stride равен нулю, это значит, что координаты расположены последовательно. В параметре ptr указывается адрес, где находятся данные.
Аналогично можно определить массив нормалей, цветов и некоторых других атрибутов вершины, используя команды
void NormalPointer(GLenum type, GLsizei stride, void*pointer)
void ColorPointer(GLintsize, GLenum type, GLsizei stride, void *pointer)
Для того, чтобы эти массивы можно было использовать в дальнейшем, надо вызвать команду
void glEnableClientState(GLenum array)
с параметрами GL_VERTEX_ARRAY, GL_NORMAL_ARRAY, GL_COLOR_ARRAY соответственно. После окончания работы с массивом желательно вызвать команду
void glDisableClientState(GLenum array)
с соответствующим значением параметра array.
Для отображения содержимого массивов используется команда
void glArrayElement(GLint index)
которая передает OpenGL атрибуты вершины, используя элементы массива с номером index. Это аналогично последовательному применению команд вида glColor…(…), glNormal…(…), glVertex…(…) c соответствующими параметрами. Однако вместо нее обычно вызывается команда
void glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count)
рисующая count примитивов, определяемых параметром mode, используя элементы из массивов с индексами от first до first+count-1. Это эквивалентно вызову команды glArrayElement() с соответствующими индексами.
В случае если одна вершина входит в несколько примитивов, то вместо дублирования ее координат в массиве удобно использовать ее индекс.
Для этого надо вызвать команду
void glDrawArrays(GLenum mode, GLsizei count, GLenum type, void *indices)
где indices - это массив номеров вершин, которые надо использовать для построения примитивов, type определяет тип элементов этого массива: GL_UNSIGNED_BYTE, GL_UNSIGNED_SHORT, GL_UNSIGNED_INT, а count задает их количество.
Списки изображений
Если нужно несколько раз обращаться к одной и той же группе команд,эти команды можно объединить в так называемый список изображений (display list) и вызывать его при необходимости. Для того, чтобы создать новый список изображений надо поместить все команды, которые должны в него войти между командными скобками:
void glNewList(GLuint list, GLenum mode)
void glEndList()
Для различения списков используются целые положительные числа, задаваемые при создании списка значением параметра list, а параметр mode определяет режим обработки команд, входящих в список:
GL_COMPILE команды записываются в список без выполнения
GL_COMPILE_AND_EXECUTE команды сначала выполняются, а затем записываются в список
После того, как список создан, его можно вызвать командой
void glCallList(GLuint list)
указав в параметре list идентификатор нужного списка. Чтобы вызвать сразу несколько списков, можно воспользоваться командой
void glCallLists(GLsizei n, GLenum type, const GLvoid *lists)
вызывающей n списков с идентификаторами из массива lists, тип элементов которого указывается в параметре type. Это могут быть типы GL_BYTE, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT, GL_INT, GL_UNSIGNED_INT ›и некоторые другие. Для удаления списков используется команда
void glDeleteLists(GLint list, GLsizei range)
которая удаляет списки с идентификаторами ID из диапазона list ‹= ID ‹= list+range-1.
Преобразования координат и проекции
В OpenGL используются как основные три системы координат: левосторонняя, правосторонняя и оконная. Первые две системы являются трехмерными и отличаются друг от друга направлением оси z: в правосторонней она направлена на наблюдателя, а в левосторонней - в глубь экрана. Расположение осей x и y аналогично описанному выше. Левосторонняя система используется для задания значений параметрам команды gluPerspective(), glOrtho(), которые будут рассмотрены ниже, а правосторонняя или мировая система координат во всех остальных случаях. Отображение трехмерной информации происходит в двумерную оконную систему координат.
Для задания различных преобразований объектов сцены в OpenGL используются операции над матрицами, при этом различают три типа матриц: видовая, проекций и текстуры. Все они имеют размер 4×4. Видовая матрица определяет преобразования объекта в мировых координатах, такие как параллельный перенос, изменение масштаба и поворот. Матрица проекций задает как будут проецироваться трехмерные объекты на плоскость экрана (в оконные координаты), а матрица текстуры определяет наложение текстуры на объект.
Для того, чтобы выбрать, какую матрицу надо изменить, используется команда
void glMatrixMode(GLenum mode)
вызов которой со значением параметра mode равным GL_MODELVIEW, GL_PROJECTION, GL_TEXTURE включает режим работы с видовой, проекций и матрицей текстуры соответственно. Для вызова команд, задающих матрицы того или иного типа необходимо сначала установить соответствующий режим.
Для определения элементов матрицы текущего типа вызывается команда
void glLoadMatrix[f d](GLtype *m)
где m указывает на массив из 16 элементов типа float или double в соответствии с названием команды, при этом сначала в нем должен быть записан первый столбец матрицы, затем второй, третий и четвертый.
Команда
void glLoadIdentity(void)
заменяет текущую матрицу на единичную. Часто нужно сохранить содержимое текущей матрицы для дальнейшего использования, для чего используют команды
void glPushMatrix(void)
void glPopMatrix(void)
Они записывают и восстанавливают текущую матрицу из стека, причем для каждого типа матриц стек свой. Для видовых матриц его глубина равна как минимум 32, а для двух оставшихся типов как минимум 2.
Для умножения текущей матрицы слева на другую матрицу используется команда
void glMultMatrix[f d](GLtype *m)
где m должен задавать матрицу размером 4x4 в виде массива с описанным расположением данных. Однако обычно для изменения матрицы того или иного типа удобно использовать специальные команды, которые по значениям своих параметров создают нужную матрицу и перемножают ее с текущей. Чтобы сделать текущей созданную матрицу, надо перед вызовом этой команды вызвать glLoadIdentity().
В целом, для отображения трехмерных объектов сцены в окно приложения используется следующая последовательность действий:
Координаты объекта → Видовые координаты → Усеченные координаты → Нормализованные координаты → Оконные координаты
Рассмотрим каждое из этих преобразований отдельно.
Видовое преобразование
К видовым преобразованиям будем относить перенос, поворот и изменение масштаба вдоль координатных осей. Для проведения этих операций достаточно умножить на соответствующую матрицу каждую вершину объекта и получить измененные координаты этой вершины:
(x’, y’, z’, 1)T = M * (x, y, z, 1)T
где M матрица видового преобразования. Перспективное преобразование и проектирование производится аналогично. Сама матрица может быть создана с помощью следующих команд:
void glTranslate[f d](GLtype x, GLtype y, GLtype z)
void glRotate[f d](GLtype angle, GLtype x, GLtype y, GLtype z)
void glScale[f d](GLtype x, GLtype y, GLtype z)
glTranlsate…() производит перенос объекта, прибавляя к координатам его вершин значения своих параметров.