АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2002 ГОД

OpenGL и Delphi-2

Все журналы \ Номер 48/219 `2002 от 02.12.2002 \ OpenGL и Delphi-2

(Окончание, начало см. в МК № 36, 40, 43 (207, 211, 214)).
Текстуры — одна из самых эффектных и интересных возможностей библиотеки OpenGL. Ведь именно они позволяют придать объектам соответствующий вид и сделать сцену более реалистичной. Кроме того, в большинстве существующих сегодня 3D-играх текстуры используются для создания эффектов взрывов, огня, воды, магии и проч. Текстуры обеспечивают самый быстрый вывод как обычного растрового изображения, так и изображения с прозрачностью, с деформацией. В этой статье речь пойдет только лишь об основах и приемах работы с текстурами. Но кроме того, для создания действительно сложных и впечатляющих эффектов вам понадобятся еще и знания различных алгоритмов, реализующих их. Если вы действительно интересуетесь программированием 3D-графики, не ленитесь и побольше экспериментируйте. В крайнем случае, для нахождения ответов на свои вопросы используйте Интернет. Кстати, на сайтах http://www.scene.orgи http://www.demoscene.ruразмещены различные демо-программы, наглядно иллюстрирующие возможности программирования динамической графики с помощью OpenGL или Direct3D. Советую посмотреть. Ну а теперь перейдем все же непосредственно к текстурам.

Наложение текстуры

В библиотеке OpenGL предусмотрены возможности работы с несколькими типами текстур: одномерной и двумерной. Как правило, одномерные текстуры используются для нанесения штриховки или узоров в виде полосок (Рис. 1). Источником изображения для текстуры в данном случае является одномерный массив со значениями составляющих цвета (RGB) для каждой полоски. В двумерной же текстуре для этих целей используется соответственно двумерный массив, что позволяет наносить на объекты прямоугольные образы, в том числе, например, фотографии и прочее. Давайте все же ограничимся рассмотрением основ работы именно с двумерной текстурой, потому как, изучив материал по этой теме, вы без особых усилий сможете самостоятельно научиться использовать и одномерные текстуры (изменив буквально несколько параметров в функциях (см. хелп). Итак, начнем с самого начала, а именно с простого покрытия графического примитива текстурой. Как вы уже, наверное, знаете, текстура представляет собой некий графический образ, наносящийся на графический объект и располагающийся соответственно его форме (рельефу). Для использования текстуры потребуется создать и заполнить массив образа — для хранения текстурной картинки, а затем выполнить ряд действий по ее нанесению. При этом следует учитывать тот факт, что массив должен иметь размерности, кратные степени двойки (2, 4, 16, 32 и т.д.) Благо, в OpenGL есть механизм уменьшения/увеличения текстуры с коррекцией качества (см. статью Davert’a «Алгоритмы текстурирования», МК №47(218)). Вот пример нанесения текстуры на полигональную поверхность (текст процедуры SetDCpixelFormat см. в предыдущих статьях) — в качестве текстуры используется картинка 128х128 (сделано в PhotoShop :-)); разместите на форме компонент TImage с картинкой размером 128х128 и кнопку — компонент TButton:

{глобальные переменные}
Var
 image:array[0..127,0..127,0..2]of glubyte;
 i,k:integer;
…
{пользовательские процедуры — для создания массива текстуры и для рисования полигона с текстурой соответственно}
procedure createTexture;
var
 color:integer;
begin
For k := 0 to 127 do
 For i := 0 to 127 do begin
color:=form1.image1.picture.bitmap.Canvas.Pixels[i,k];
 image[i][k][0] := GetRValue(color);
 image[i][k][1] := GetGValue(color);
 image[i][k][2] := GetBValue(color);
 end;
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA,128,128,0,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,@image);
glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_DECAL);
glEnable(GL_TEXTURE_2D);
end;

procedure drawpoly;
begin
 glbegin(gl_polygon);
 gltexcoord2f(0,1);
  glvertex2f(1,1);
 gltexcoord2f(0,0);
  glvertex2f(-1,1);
 gltexcoord2f(1,0);
  glvertex2f(-1,-1);
 gltexcoord2f(1,1);
  glvertex2f(1,-1);
glend;
end;

{обработчик события OnCreate формы; в разделе private переменная DC имеет тип HDC, а HRC — тип HGLRC} 
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
 DC := GetDC (Handle);
 SetDCPixelFormat(DC);
 hrc := wglCreateContext(DC);
 wglMakeCurrent(DC, hrc);
 glClearColor (0, 0, 0, 0);
 glMatrixMode (GL_PROJECTION);
 glLoadIdentity;
 glFrustum (-1, 1, -1, 1, 2, 20);
 glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
 glLoadIdentity;
 glTranslatef(0.0, 0.0, -6.0);
 glEnable (GL_LIGHTING);
glEnable (GL_LIGHT0);
glEnable (GL_DEPTH_TEST);
end;

{обработчик события OnDestroy формы}

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
wglMakeCurrent(0, 0);
 wglDeleteContext(hrc);
 ReleaseDC (Handle, DC);
 DeleteDC (DC);
end;

{обработчик события OnClick кнопки}
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
 glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT or GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
createTexture;
 glrotatef(-25,1,1,0);
 drawpoly;
 gltranslatef(0,0,2);
 drawpoly;
swapbuffers(dc);
end;

Давайте посмотрим, как все это работает. Сначала при запуске программы происходит обработка события OnCreate формы — с помощью уже знакомых вам команд OpenGL устанавливаются начальные настройки (получение контекстов, настройка рабочей области и пр.) После этого при нажатии кнопки выполняется пользовательская процедура CreateTexture. В ней первым делом заполняется массив образа текстуры. Для этого из помещенной ранее в компонент Timage картинки считываются значения RGB-составляющих каждого пиксела и помещаются в трехмерный массив image. Затем выполняется минимальный необходимый набор команд, обеспечивающий нанесение текстуры. Командой glTexParameteri задаются параметры нанесения текстуры на объект: GL_TEXTURE_2D — указывает, что используется именно двухмерная текстура (GL_TEXTURE_1D — для одномерной), далее следует какой-либо параметр текстуры и его значение. В нашем случае двумя вызовами команды glTexParameteri задаются правила нанесения текстуры на объект для случаев, когда: поверхность, на которую будет помещаться текстура, меньше размера самой текстуры (GL_TEXTURE_MAG_FILTER) (по количеству пикселов) и наоборот (GL_TEXTURE_MIN_FILTER). Параметр GL_NEAREST определяет метод расчета соответствия пикселов текстуры пикселам текстурированной поверхности, в данном случае не очень точный, но более быстрый, чем при GL_LINEAR (с большей точностью) Следующей командой (gl_TexImage2D) выбирается картинка (вернее, массив, содержащий ее) для текстуры, после чего команда glTexEnvi определяет характер взаимодействия цвета примитива с цветом текстуры. Если указан параметр GL_DECAL, цвет примитива не влияет на цвет текстуры, если же GL_MODULATE — цветовое содержание текстуры будет зависеть от яркости и составляющих цвета примитива (например, если примитив будет иметь красный цвет, то в текстуре красный уберется; если же примитив окрасить, к примеру, в 50%-й серый, то тогда яркость пикселов текстуры уменьшится на 50%); GL_BLEND выполняет функцию, противоположную GL_MODULATE. По завершению всех этих действий командой glEnable разрешается использование двумерной текстуры. Но это еще не все. Для корректного нанесения текстуры надо определить ее координаты. Их следует рассматривать с одной стороны как некие масштабные коэффициенты, с помощью которых можно определить количество повторений текстуры на поверхности объекта, а с другой стороны, как параметры, определяющие расположение текстуры на объекте. В нашем случае работа происходит только с двумя координатами (текстура кладется на плоскость, при том что сам объект расположен в трехмерном пространстве), хотя их всего 4 (называются s,t,r,q). В процедуре drawpoly после указания каждой вершины примитива также указываются и координаты текстуры (glTexCoord2f) — они существуют не сами по себе, а имеют некоторую связь с координатами примитива. Попробуйте в процедуре в параметрах команды glTexCoord заменить единицы, например, на двойки — вместо одной большой картинки текстуры на примитиве появятся 4 маленькие. Также можно, расставив координаты текстуры соответствующим образом, повернуть текстуру на 90 или перевернуть. К примеру, поменяйте параметры команд glTexCoord на соответствующие —(0,0),(1,0),(1,1),(0,1). Вот и все. Результат работы программы — на Рис. 2 (две текстурированные поверхности). Теперь поговорим о некоторых эффектах.

Прозрачность текстуры

Это один из самых распространенных эффектов. Большинство (если не все) сегодняшних трехмерных игр так или иначе используют его для создания красивых и впечатляющих эффектов. Суть эффекта заключается в использовании так называемого альфа-канала — четвертой составляющей цвета (Red, Green, Blue, Alfa). С помощью него можно определять степень прозрачности цвета. Давайте рассмотрим пример на эту тему. Для этого измените в предыдущем примере объявление массива image: var image:array[0..127,0..127,0..3]of glubyte — теперь в нем будет присутствовать 4 цветовые составляющие. Кроме того, приведите процедуру CreateTexture к следующему виду:

Обратите внимание: здесь исчезла команда glTexEnv, также в параметрах команды glTexImage2D присутствует только формат GL_RGBA и, наконец появились две новые строчки, завершающие код процедуры. Первая (glenable(gL_blend)) включает режим смешения цветов объектов сцены (не только текстурированных). Вторая (glBlendFunc) определяет характер этого смешения. Все цвета, близкие к черному, делаются прозрачными, а остальные — нет. Думаю, здесь все понятно. Результат на Рис. 3 — через одну текстурированную поверхность видна часть другой.

Эффект зеркальной поверхности

К сожалению, используемая в данной статье плоскость не дает возможности реализовать этот эффект во всей его красе. Если хотите, можете скачать модуль dglut.pas по адресу http://www.torry.ru/samples/samples/primscr.zip — в нем есть процедура рисования чайника (не подумайте чего лишнего :-) — просто чайник считается сложным объектом и удобен для различных демонстраций, особенно в данном случае). Вы сможете легко заменить плоскость на этот чайник и вдоволь полюбоваться эффектом (Рис. 4). И все же я приведу строки, реализующие этот эффект на плоскости (допишите их в конец вышеприведенной процедуры CreateTexture):

Попробуйте самостоятельно добавить анимацию поворота — будет видно, что плоскость, подобно зеркалу, отражает картинку текстуры так, как если бы та была размещена перед ней. С поворотом плоскости текстурный рисунок на ней изменяется (как бы «съезжает»). Качество эффекта почти не зависит от используемой текстуры, а достигается путем использования так называемых команд генерации текстурных координат (gltexgeni) с параметром GL_SPHERE_MAP.

В данном материале рассмотрены лишь базовые принципы работы с текстурами, т.к. эта тема довольно обширна. Но надеюсь, это поможет вам понять суть и в дальнейшем расширять свои знания, имея уже хоть какую-нибудь основу и практику.

Рекомендуем ещё прочитать:

ASP-технологии: встроенные объекты. (№11/182 `2002) Нет Автора
Уроки ASP-технологии. (№15/186 `2002) Нет Автора
Универсальный штемпель. (№21/192 `2002) Геннадий Тихомиров
Меню для проверки. (№23/194 `2002) Геннадий Тихомиров
Уроки ASP-технологии. Объекты доступа к данным. (№27/198 `2002) Алексей Ситников
Мысли о Паскале. (№46/217 `2002) Владислав Демьянишин
Говорим на Flash Action Script. (№49/220 `2002) Кирилл Коваленко

Предыдущая статья Назад К списку журналов Следующая статья