Машинная и компьютерная графика

 

Оглавление

Введение

. Общие сведения о OpenGL

. Разработка логотипа

. Разработка программы. Функции, использованные в программе

.1 Построение модели

3.2 Возможность перемещения

3.3 Задание освещения

. Результат выполнения работы

Заключение

Список используемых источников

Приложение. Листинг программы

Введение

Компьютерная или машинная графика - это вполне самостоятельная область человеческой деятельности со своими проблемами и спецификой. Компьютерная графика - это и новые эффективные технические средства для проектировщиков, конструкторов и исследователей, и программные системы и машинные языки, и новые научные, учебные дисциплины, родившиеся на базе синтеза таких наук как аналитическая, прикладная, начертательная геометрия, программирование для ЭВМ, методы вычислительной математики и т. п.[1]

Актуальность работы: основными задачами машинной графики являются ввод (считывание) графической информации в ЭВМ, вывод ее из ЭВМ (формирование изображений), а также определенного рода переработка информации в компьютере. Таким образом, основные задачи машинной геометрии или, как говорят, автоматизированного геометрического моделирования и конструирования - синтез в ЭВМ и анализ геометрических объектов, решение задач геометрического характера.

При обработке информации, связанной с изображением, выделяют три основных направления:

.Распознавание образов;

.Обработка изображений;

.Машинная и компьютерная графика.

Основная задача распознавания образов состоит в распознавании имеющегося изображения на формально понятном языке символов. Распознавание образов есть совокупность методов, позволяющих получать изображения, поданные на вход, либо отнесение некоторых изображений к некоторому классу.

Обработка изображений рассматривает задачи, в которых и входные, и выходные данные являются изображениями. Примерами обработки изображений могут служить:

.Передача изображений вместе с удалением шумов и сжатием данных;

.Переход от одного вида изображений к другому;

.Контрастирование различных снимков.

Компьютерная или машинная графика применяется, когда исходной является информация не изобразительной природы, например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков или гистограмм, вывод графики в компьютерных играх или синтез сцен для тренажеров. Можно сказать, что компьютерная графика рисует, опираясь на формульные представления, и имеет набор средств.[2]

Цель работы:

Средствами библиотеки OpenGL создать трехмерное изображение символики факультета.

Основные задачи:

Основными задачами являются:

изучить принципы работы библиотеки OpenGL;

научиться создавать приложения с применением трехмерной графики;

создать трехмерное изображение символики факультета.

1. Общие сведения о OpenGL

Библиотека OpenGL представляет из себя интерфейс программирования трехмерной графики. Единицей информации является вершина, из них состоят более сложные объекты.непосредственно не поддерживает работу с устройствами ввода, такими как мышь или клавиатура, так как эта библиотека является платформенно-независимой. Чтобы задействовать функции конкретной операционной системы, необходимо воспользоваться надстройками над OpenGL, такими как библиотеки GLUT или GLAUX.

На данный момент реализация OpenGL включает в себя следующие библиотеки: OpenGL, GLU, GLUT, GLAUX. Библиотеки GLAUX и GLUT используются для создания так называемых консольных приложений. [3]

2. Разработка логотипа

Разработка логотипа - это трудная задача, так как на небольшом пространстве требуется передать главный смысл того, чему посвящен логотип. Вместе с тем, изображаемое должно быть понятным и запоминающимся даже человеку, не знакомому с предметом символики.

Рисунок 1 - Логотип факультета информационных технологий

В основе разработанной мною символики факультета лежат понятные всем сокращения: ТГТУ (Тамбовский государственный технический университет) и ФИТ (Факультет "Информационных Технологий").

Логотип исполнен в виде ключа. По моему мнению, наш факультет является ключевым (т.е главным) во всем университете. КЛЮЧ - символ обладания чем-либо[10]. Я думаю, что в данном случае логотип определяет обладание знаниями, своеобразный «ключ к знаниям». Ведь развитие компьютерных технологий позволило обществу подойти к глобальной проблеме информатизации, связанной с быстро возрастающими интеграционными процессами, проникающими во все сферы нашей деятельности: науку, культуру, образование, производство, управление и т. д.

opengl логотип программа освещение

3. Разработка программы. Функции, использованные в программе

3.1 Построение модели

Геометрические объекты в OpenGL задаются вершинами. Вершина - это точка в пространстве графической сцены. Для ее определения в библиотеке OpenGL реализована специальная команда:

void glVertex [2 3 4][s i f d][v](type coord) [7]

Вызов любой команды glVertex* всегда определяется четырьмя однородными координатами: x, y, z и w. Если вызывается команда glVertex3*, то вершина задается x, y и z координатами, при этом w полагается равной 1. Для двумерного случая z - 0, а w - 1.Вершины в OpenGL объединяются в графические примитивы. Это может быть фигура, такая как точка, линия, многоугольник, прямоугольник пикселей или битовый массив. Каждая вершина примитива имеет ассоциированные с ней данные. Каждая стена дома состоит из шести прямоугольников. Для того чтобы сохранить содержимое текущей матрицы для дальнейшего использования, применяются команды glPushMatrix (); glPopMatrix ();

Пример:();(GL_QUADS);d(3.0, 3.0, 1.0);d(3.0, 3.0, -1.0);d(-3.0, 3.0, -1.0);d(-3.0, 3.0, 1.0);();

glPopMatrix ();

3.2 Возможность перемещения

В программе используются модельно-видовые преобразования. К ним относят 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 модельно-видового преобразования. Перспективное преобразование и проектирование производится аналогично. Сама матрица может быть создана с помощью следующих команд:

(xPos, yPos, zPos); // производит перенос объекта, прибавляя к координатам его вершин значения своих параметров.(xRot, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // объект будет вращаться относительно оси Oz на угол xRot.(yRot, 1.0f, 0.0f, 0.0f); // объект будет вращаться относительно оси Ox на угол yRot

Все эти преобразования изменяют текущую матрицу, а поэтому применяются к примитивам, которые определяются позже. 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()[4].

Пример, использования этих функций в программе:

glPushMatrix();(2*time, 1,0,0);(-0.3,0,0);d(1,1,1);();(120,0,1,0);(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);(quadObj, GLU_FILL);(quadObj, 0.6, 3.5, 30,20);

glPopMatrix();(); [6]

.3 Задание освещения

дает богатые возможности разработчику моделировать реалистическую графику сцен, где присутствует свет. Предусмотрен механизм задания световых характеристик материала объекта, параметров источников света и модели освещения. Рассмотрим эти возможности

Для использования освещения сначала надо установить соответствующий режим вызовом команды glEnable(GL_LIGHTNING), а затем включить нужный источник командой glEnable(GL_LIGHT0)[5].

Для задания освещения в данной программе были объявлены следующие переменные и использованы следующие команды:

GLfloat fAmbLight[] = { 0.2f, 0.2f, 0.2f };fDiffLight[] = { 0.2f, 0.2f, 0.2f };fspec[] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f };(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, fAmbLight);(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, fDiffLight);(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, fspec);

Параметр fAmbLight определяет рассеянный цвет материала (цвет материала в тени).

Параметр fDiffLight определяет цвет диффузного отражения материала.

GLfloat fspec[] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f };(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SPECULAR, fspec);

Параметр fspec определяет интенсивность (цвет) зеркального отражения от данного источника света.[8]

glMaterialf (GL_FRONT,GL_SHININESS, 128);

Параметр mat_shininess определяет степень зеркального отражения.

4. Результат выполнения работы

Рисунок 2 - Трёхмерное изображение содержащее символику факультета

На данном рисунке представлено движение эмблемы факультета информационных технологий. Она сначала приближается к нам, а потом удаляется.

Рисунок 3 - Трёхмерное изображение содержащее символику факультета

На данном рисунке представлено движение эмблемы факультета информационных технологий. Она сначала приближается к нам, а потом удаляется.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные понятия компьютерной графики. Также было сказано о её сильном распространении в современном мире. Ведь ни один фильм, ни одна реклама чего-либо не делает без участия машинной графики. Она нашла применение и в образовательном процессе - благодаря её использованию упрощается процесс восприятия информации.

Так как главной целью была разработка трехмерной символики факультета с помощью средств OpenGL, то были представлены общие сведения о этой библиотеке.

Я считаю, что поставленные мною цели и основные задачи были выполнены. В результате на выходе получилась программа, листинг которой представлен в приложении.

Список используемых источников

1. Сайт #"justify">. Сайт #"justify">. Р.Д. Верма. Введение в OpenGL. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2004. - 304 с.

4. Эдвард Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. - М.: Вильямс, 2001. - 592 с.

. Френсис Хилл. OpenGL. Программирование компьютерной графики. - СПб.: Питер, 2002. - 1088 с.

6. Мейсон Ву, Джеки Нейдер, Том Девис, Дейв Шрайнер OpenGL. Официальное руководство программиста. - М.: ДиаСофтЮП, 2002. - 592 c.

<#"justify">Приложение. Листинг программы

#include <windows.h>

#include <GL/gl.h>

#include <GL/glu.h>

#include <GL/glaux.h>

#pragma comment (lib, "glaux.lib") ;int photo_tex;_RGBImageRec* photo_image;int space_tex;_RGBImageRec* space_image;CALLBACK resize(int width,int height) [9]

{(0,0,width,height);( GL_PROJECTION );();(-5,5, -5,5, 2,12);( 0,0,5, 0,0,0, 0,1,0 );( GL_MODELVIEW );

}CALLBACK display(void)

{double xRotate=0, yRotate=0, zRotate=0, radius=0;double dr = 0.01;( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );(GL_TEXTURE_2D);d(1,1,1);(GL_TEXTURE_2D, space_tex );(GL_QUADS);d(0,0); glVertex3d(-5,-5, 3); glTexCoord2d(0,1); glVertex3d(-5, 5, 3);d(1,1); glVertex3d( 5, 5, 3);d(1,0); glVertex3d( 5,-5, 3);();();(0.1,0, radius);(0,0.1, radius);(8,5,0);(0.5,1);(xRotate, 0, 0, 10 );(yRotate, 0, 2, 0 );(zRotate, 1, 0, 0 );(GL_TEXTURE_2D, photo_tex);(GL_QUADS);d(0,0); glVertex2d(-8,-8);d(0,1); glVertex2d(-8, 8);d(1,1); glVertex2d( 8, 8);d(1,0); glVertex2d( 8,-8);();+= 0;+= 0;+= 0;-= dr;(radius<-3 || radius>0)

{= -dr;-= 2*dr;

}();(GL_TEXTURE_2D);();

}main()

{( 50, 10, 400, 400);( AUX_RGB | AUX_DEPTH | AUX_DOUBLE );(TEXT("Курсовая работа") );(display);(resize);(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);_image = auxDIBImageLoadW(L"photo1.bmp");_image = auxDIBImageLoadW(L"space1.bmp");(1, &photo_tex);(1, &space_tex);(GL_TEXTURE_2D, photo_tex );(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,_image->sizeX,_image->sizeY,

, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,_image->data);(GL_TEXTURE_2D, space_tex );(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);D(GL_TEXTURE_2D, 0, 3,_image->sizeX,_image->sizeY,

, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE,_image->data);(display);

}

Оглавление Введение . Общие сведения о OpenGL . Разработка логотипа . Разработка программы. Функции, использованные в программе .1 Построение

Больше работ по теме: