glRotate…() производит поворот объекта против часовой стрелки на угол angle (измеряется в градусах) вокруг вектора (x,y,z).
glScale…() производит масштабирование объекта (сжатие или растяжение), домножая соответствующие координаты его вершин на значения своих параметров.
Все эти преобразования будут применяться к примитивам, описания которых будут находиться ниже в программе. В случае если надо, например, повернуть один объект сцены, а другой оставить неподвижным, удобно сначала сохранить текущую видовую матрицу в стеке командой glPushMatrix(), затем вызвать glRotate…() с нужными параметрами, описать примитивы, из которых состоит этот объект, а затем восстановить текущую матрицу командой glPopMatrix().
Кроме изменения положения самого объекта иногда бывает нужно изменить положение точки наблюдения, что однако также приводит к изменению видовой матрицы. Это можно сделать с помощью команды
void gluLookAt(GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez, GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz, GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz)
где точка (eyex,eyey,eyez) определяет точку наблюдения, (centerx, centery, centerz)задает центр сцены, который будет проектироваться в центр области вывода, а вектор (upx,upy,upz) задает положительное направление оси у, определяя поворот камеры. Если, например, камеру не надо поворачивать, то задается значение (0,1,0), а со значением (0,-1,0) сцена будет перевернута.
Фактически, эта команда совершает перенос и поворот объектов сцены, но в таком виде задавать параметры бывает удобнее.
Проекции
В OpenGL существуют ортографическая (параллельная) и перспективная проекция. Первый тип проекции может быть задан командами
void glOrtho(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far)
void gluOrtho2D(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top)
Первая команда создает матрицу проекции в усеченный объем видимости (параллелограмм видимости) в левосторонней системе координат. Параметры команды задают точки (left, bottom, -near) и (right, top, -near), которые отвечают левому нижнему и правому верхнему углам окна вывода. Параметры near и far задают расстояние до ближней и дальней плоскостей отсечения по дальности от точки (0,0,0) и могут быть отрицательными.
Во второй команде, в отличие от первой, значения near и far устанавливаются равными -1 и 1 соответственно.
Перспективная проекция определяется командой
void gluPerspective(GLdouble angley, GLdouble aspect, GLdouble znear, GLdouble zfar)
которая задает усеченный конус видимости в левосторонней системе координат. Параметр angley определяет угол видимости в градусах по оси у и должен находиться в диапазоне от 0 до 180. Угол видимости вдоль оси x задается параметром aspect, который обычно задается как отношение сторон области вывода. Параметры zfar и znear задают расстояние от наблюдателя до плоскостей отсечения по глубине и должны быть положительными. Чем больше отношение zfar/znear, тем хуже в буфере глубины будут различаться расположенные рядом поверхности, так как по умолчанию в него будет записываться ‘сжатая’ глубина в диапазоне от 0 до 1 (см. следующий пункт).
Область вывода
После применения матрицы проекций на вход следующего преобразования подаются так называемые усеченные (clip) координаты, для которых значения всех компонент (xc, yc, zc, wc)T находятся в отрезке [-1,1]. После этого находятся нормализованные координаты вершин по формуле:
(xn, yn, zn)T=(xc/wc, yc/wc, zc/wc)T
Область вывода представляет из себя прямоугольник в оконной системе координат, размеры которого задаются командой:
void glViewPort(GLint x, GLint y, GLint width, GLint height)
Значения всех параметров задаются в пикселах и определяют ширину и высоту области вывода с координатами левого нижнего угла (x,y) в оконной системе координат. Размеры оконной системы координат определяются текущими размерами окна приложения, точка (0,0)находится в левом нижнем углу окна.
Используя параметры команды glViewPort(), вычисляются оконные координаты центра области вывода (ox, oy) по формулам ox=x+width/2, oy=y+height/2.
Пусть px=width, py=height, тогда можно найти оконные координаты каждой вершины:
(xw, yw, zw)T = ((px/2) xn+ ox , (py/2) yn+ oy, [(f-n)/2] zn+(n+f)/2)T
При этом целые положительные величины n и f задают минимальную и максимальную глубину точки в окне и по умолчанию равны 0 и 1 соответственно. Глубина каждой точки записывается в специальный буфер глубины (z-буфер), который используется для удаления невидимых линий и поверхностей. Установить значения n и f можно вызовом функции
void glDepthRange(GLclampd n, GLclampd f)
Команда glViewPort() обычно используется в функции, зарегистрированной с помощью команды glutReshapeFunc(), которая вызывается, если пользователь изменяет размеры окна приложения, изменяя соответсвующим образом область вывода.
Материалы и освещение
Для создания реалистических изображений необходимо определить как свойства самого объекта, так и свойства среды, в которой он находится. Первая группа свойств включает в себя параметры материла, из которого сделан объект, способы нанесения текстуры на его поверхность, степень прозрачности объекта. Ко второй группе можно отнести количество и свойства источников света, уровень прозрачности среды. Все эти свойства можно задавать, используя соответствующие команды OpenGL.
Свойства материала
Для задания параметров текущего материала используются команды
void glMaterial[i f](GLenum face, GLenum pname, GLtype param)
void glMaterial[i f]v(GLenum face, GLenum pname, GLtype *params)
С их помощью можно определить рассеянный, диффузный и зеркальный цвета материала, а также цвет степень зеркального отражения и интенсивность излучения света, если объект должен светиться. Какой именно параметр будет определяться значением param, зависит от значения pname:
GL_AMBIENT параметр params должен содержать четыре целых или вещественных значения цветов RGBA, которые определяют рассеянный цвет материала (цвет материала в тени).
Значение по умолчанию: (0.2, 0.2, 0.2, 1.0).
GL_DIFFUSE параметр params должен содержать четыре целых или вещественных значения цветов RGBA, которые определяют цвет диффузного отражения материала.
Значение по умолчанию:(0.8, 0.8, 0.8, 1.0).
GL_SPECULAR параметр params должен содержать четыре целых или вещественных значения цветов RGBA, которые определяют цвет зеркального отражения материала.
Значение по умолчанию: (0.0, 0.0, 0.0, 1.0).
GL_SHININESS параметр params должен содержать одно целое или вещественное значение в диапазоне от 0 до 128, которое определяет степень зеркального отражения материала.
Значение по умолчанию: 0.
GL_EMISSION параметр params должен содержать четыре целых или вещественных значения цветов RGBA, которые определяют интенсивность излучаемого света материала.
Значение по умолчанию: (0.0, 0.0, 0.0, 1.0).
GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE эквивалентно двум вызовам команды glMaterial…() со значением pname GL_AMBIENT и GL_DIFFUSE и одинаковыми значениями params.
Из этого следует, что вызов команды glMaterial[i f]() возможен только для установки степени зеркального отражения материала. В большинстве моделей учитывается диффузный и зеркальный отраженный свет; первый определяет естественный цвет объекта, а второй - размер и форму бликов на его поверхности.
Параметр face определяет тип граней, для которых задается этот материал и может принимать значения GL_FRONT, GL_BACK или GL_FRONT_AND_BACK.
Если в сцене материалы объектов различаются лишь одним параметром, рекомендуется сначала установить нужный режим, вызвав glEnable() c параметром GL_COLOR_MATERIAL, а затем использовать команду
void glColorMaterial(GLenum face, GLenum pname)
где параметр face имеет аналогичный смысл, а параметр pname может принимать все перечисленные значения. После этого, значения выбранного с помощью pname свойства материала для конкретного объекта (или вершины) устанавливается вызовом команды glColor…(), что позволяет избежать вызовов более ресурсоемкой команды glMaterial…() и повышает эффективность программы.
Источники света
Добавить в сцену источник света можно с помощью команд
void glLight[i f](GLenum light, GLenum pname, GLfloat param)
void glLight[i f](GLenum light, GLenum pname, GLfloat *params)
Параметр light однозначно определяет источник,и выбирается из набора специальных символических имен вида GL_LIGHTi, где i должно лежать в диапазоне от 0 до GL_MAX_LIGHT, которое не превосходит восьми.
Оставшиеся два параметра имеют аналогичный смысл, что и в команде glMaterial…(). Рассмотрим их назначение (вначале описываются параметры для первой команды, затем для второй):