Manual de Apoio 2010

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Conteúdo1 Introdução 51.1 A caminho do 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 Efeitos 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3 Transformações Geométricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3.1 Eye Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3.2 Viweing Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3.3 Modeling Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.3.4 Projection Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.3.5 Viewport Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Princípios Básicos de Programação 3D 112.1 Sistemas de Coordenadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.1 Coordenadas Cartesianas - 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.2 Viewport - Mapeamento de coordenadas para pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.3 O Vertex (vértice) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.1.4 Coordenadas Cartesianas 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Projecções: 3D → 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2.1 Projecções Ortogonais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2.2 Projecções em Perspectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Introdução ao OpenGL 153.1 O pipeline OpenGL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2 Tipos de Dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2.1 Nomes de Funções - Convenção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3 JOGL - Java OpenGL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.4 The State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.5 O pipeline de Transformações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.5.1 Matriz Modelview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.5.2 A Matriz Identidade (Identity Matrix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.6 Projecções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.7 Câmaras e Actores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Primitivas Geométricas e Buffers 244.1 O ponto 3D - (Vertex) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.2 Primitivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.2.1 Pontos: GL POINTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2.2 Linhas: GL LINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2.3 Tiras de Linha: GL LINE STRIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.2.4 Loops de Linha: GL LINE LOOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.2.5 Padrões de Linha:GL LINE STIPPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.2.6 Triângulos: GL TRIANGLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.2.7 Tiras de Triângulos:GL TRIANGLE STRIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.2.8 Triangle Fans:GL TRIANGLE FANS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3 Outras Primitivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3.1 Quadriláteros: GL QUADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3.2 Tiras de Quadrados:GL QUAD STRIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3.3 Polígonos: GL POLYGON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3.4 Preenchimento de Polígonos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
4.3.5 Regras na Criação de Polígonos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.3.6 Sub-divisão de Arestas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.4 Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.4.1 Buffer de Profundidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.4.2 Scissors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 Cores, Materiais e Luzes 395.1 Cor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.1.1 Modos de Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405.2 Utilização de Cores no OpenGL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425.2.1 Shading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425.3 Cores no Mundo Real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.3.1 Luz Ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.3.2 Luz Difusa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.3.3 Luz Especular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455.3.4 Luz de Modo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455.4 Materiais no Mundo Real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455.5 Adição de Luzes ao Cenário . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465.6 Fontes de Luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485.6.1 Configurando uma Fonte de luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535.7 Efeitos de Iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.7.1 Luz Especular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.7.2 Normal Averaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.7.3 Especificando um Spotlight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.7.4 Tesselation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 Cores e Materiais (Continuação) 586.1 Blending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586.1.1 Combinação de Cores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586.1.2 Alteração da Equação de Blending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616.2 Antialiasing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626.2.1 Multisampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636.3 Nevoeiro (Fog) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636.4 Accumulation Buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657 Imagens no OpenGL 687.1 Bitmaps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687.2 Pixmaps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707.3 Operações com Pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717.4 Outras Operações com Imagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748 Mapeamento de Texturas 788.1 Carregamento de Texturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788.1.1 Pipeline do Carregamento de Imagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798.1.2 Utilizando o Color Buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798.1.3 Actualização de Texturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808.2 Mapeamento de Texturas à Geometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818.3 Exemplo de Textura 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828.4 Texture Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848.5 Parametrização de Texturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 858.5.1 Filtering Básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 858.5.2 Texture Wrap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868.5.3 Mipmapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868.5.4 Mipmap Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 878.5.5 Geração de níveis de Mipmapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 878.5.6 Geração de Mipmaps por Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888.5.7 Level Of Detail (LOD) Bias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 898.6 Texture Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 892
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Figura 5.21: Um vector normal não
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classe GLVector fornece o método t
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(a) Normais perpendiculares a cada
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Capítulo 6Cores e Materiais (Conti
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Desenhar um Torus Verdegl. glColor4
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Da mesma forma que deifinimos a fun
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Figura 6.6: NevoeiroA configuraçã
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OperationGL ACCUMGL LOADGL MULTGL A
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Capítulo 7Imagens no OpenGL7.1 Bit
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transformados em fragmentos (pixel)
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Figura 7.4: Utilização de glDrawP
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7.4 Outras Operações com ImagensP
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EmbossA matriz utilizada para o efe
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Capítulo 8Mapeamento de TexturasNa
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Figura 8.2: Pipeline - Carregamento
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(a) Textura bi-dimensional aplicada
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8.4 Texture EnvironmentNo exemplo P
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8.5.2 Texture WrapNormalmente espec
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imagem da textura. A biblioteca GLU
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Capítulo 9Mapeamento de Texturas:
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Fazer o bind do estado da textura a
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Onde x, y, z e w são as coordenada
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Figura 9.6: Sphere MapFigura 9.7: C
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O valor utilizado no primeiro argum
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Capítulo 10Curvas e Superfícies10
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10.1.2 Desenho de Superfícies Quá
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(a) inner=0(b) inner=0.25Figura 10.
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A curva da Figura 10.10b é uma cur
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Figura 10.12: Curva de Bézier 2D10
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Figura 10.14: Superfície de Bézie
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Desenhar Geometria (3)gl. glEndList
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Apêndice BTabelasB.1 Formato de Im
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Apêndice CCódigo FonteC.1 Example
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gl. glPushMatrix ();gl. glLightfv (
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public void init ( GLAutoDrawable d
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Reverter as ( possiveis ) transform
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Activar as Luzesgl. glEnable ( GL2
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gl. glTexCoord2f (0f, 0f);cBackRigh
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@Overridepublic void dispose ( GLAu
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}}return img ;@Overridepublic void
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private float fLowLight [] = { 0.25
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Carregar e Ler a imagem para a noss
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gl. glBindTexture ( GL2 . GL_TEXTUR
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}private void setupLight ( GL2 gl)
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public class Bezier2D extends JFram
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import pt.ipb . esact .cg.gl. GLVec
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}glu . gluPerspective (100f, fAspec
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ctrlPoints . add (4f, 0f, 0f); // E
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