Grafika 3D czasu rzeczywistego (E-book) Chełm

Przedmiotem książki jest OpenGL, czyli popularny interfejs programistyczny służący do tworzenia aplikacji z grafiką 3D. W ostatnich dwóch latach został on całkowicie zreformowany, w efekcie czego większość książek i materiałów na jego temat stała się nieaktualna. W publikacji przedstawione są nowe wersje OpenGL (od wersji 3.3 wzwyż) w sposób odpowiedni zarówno dla początkujących programistów grafiki 3D, w szczególności studentów informatyki, jak i tych, którzy ze starego OpenGL chcieliby „się przesiąść” na nowego. Książkę można traktować jak podręcznik akademicki, w którym na przykładzie OpenGL omówione są podstawowe pojęcia grafiki 3D. Poznasz: ● sposoby tworzenia aplikacji korzystających z grafiki trójwymiarowej tworzonej za pomocą OpenGL, w tym z nowych wersji tej biblioteki, ● metody programowania shaderów w GLSL, ● teoretyczne podstawy rachunku macierzy niezbędne w grafice trójwymiarowej, ● model oświetlenia Phonga i nauczysz się go implementować. Powinieneś znać: ● podstawy programowania w C++, w tym programowania obiektowego, ● podstawy programowania dla systemu Windows. Spis treści: Wstęp Rozdział 1. Inicjowanie okna w tradycyjnym OpenGL Kilka ustaleń Profil zgodności i profil rdzenny Tworzenie projektu i dostosowanie go do współpracy z OpenGL Tworzenie okna za pomocą funkcji WinAPI. Klasa okna Przystosowanie okna do współpracy z OpenGL za pomocą funkcji biblioteki WGL. Klasa OknoGL Informacje o używanej wersji OpenGL i karcie graficznej Przygotowanie i rysowanie sceny Kolory Zabawy kamerą Tryb pełnoekranowy Rozdział 2. Wektory i macierze kwadratowe Wektory Zapis za pomocą wersorów Iloczyn skalarny Iloczyn wektorowy Przykład Macierze kwadratowe Czym są macierze? Iloczyn macierzy oraz mnożenie wektora przez macierz Przykład Mnożenie macierzy nie jest przemienne Macierz jednostkowa Macierz odwrotna Wyznacznik macierzy Przykład Sprytny zapis iloczynu wektorowego Obliczanie macierzy odwrotnej Przykład Macierz transponowana Operator gwiazdka Macierz ortonormalna Macierz przekształcenia układu współrzędnych Iloczyn skalarny wektorów i macierze Rzut wektora na kierunek wyznaczony przez inny wektor. Składowa wektora w kierunku wyznaczonym przez inny wektor Macierze 4 × 4 Zadania Rozdział 3. Macierze w OpenGL i współrzędne jednorodne Przekształcenia układów współrzędnych w potoku renderowania OpenGL Macierz rzutowania Macierz model-widok oraz macierze świata i widoku Współrzędne jednorodne Rozdział 4. Tworzenie kontekstu renderowania. Profil zgodności. Rozszerzenia Korzystanie z rozszerzeń ARB Zawirowania z tworzeniem kontekstu Użycie glext.h i wglext.h Użycie biblioteki GLEW, zarządzającej rozszerzeniami Użycie biblioteki DLL Dołączenie kodu źródłowego GLEW do projektu aplikacji Rozdział 5. Profil rdzenny. Bufory Bufory werteksów Tablica indeksów i bufor indeksów Nawijanie i ukrywanie tylnych powierzchni Konsolidacja buforów Klasa werteksu Przełączenie na profil rdzenny i liczenie strat Rozdział 6. Shadery Podstawy GLSL Najprostsze shadery Kompilacja shadera Kolor i indeksy atrybutów werteksu Trochę zabawy Parametry shadera Macierze świata, widoku i rzutowania Kolumny i wiersze Plan awaryjny Zadania Rozdział 7. Macierze używane w grafice 3D Macierze rzutowania Macierz rzutowania izometrycznego Macierz rzutowania perspektywicznego Różnice funkcji glFrustum i gluPerspective Współrzędne viewportu Przykład Macierz świata Translacja Skalowanie i odbicia względem płaszczyzn układu współrzędnych Obroty Obrót wokół dowolnej osi Macierze obrotu a kwaterniony jednostkowe Złożenie obrotów i translacji – obrót wokół dowolnego punktu 164 Pochylenie Rzut na płaszczyznę Macierz widoku Przykład złożenia macierzy widoku, świata i rzutowania Zadania Rozdział 8. Implementacja wektorów i macierzy Wektory Projekt interfejsu Szablon TWektor Specjalizacje szablonu dla wektora trój- i czteroelementowego Testy Macierze Szablon TMacierzKwadratowa Szablon TMacierzGrafika3D Klasa MacierzOpenGL Użycie obiektów macierzy w programie Zadania Rozdział 9. Sterowanie kamerą Kontrola obrotów kamery za pomocą klawiszy Tryby działania kamery Kontrola orientacji kamery za pomocą myszy Przesuwanie kamery myszą Użycie rolki myszy Swobodne obroty i ich powolne wygaszanie Zadania Rozdział 10. Aktorzy. Rysowanie brył. Animacja Abstrakcja Kwadrat Zmiany w klasie okna Pierwsza bryła Optymalizacja rysowania wielu ciągów Bufor głębi i pomijanie tylnych powierzchni Kwadryki Sfera Aktor z buforem indeksów Sfera z buforem indeksów Końcowy zestaw brył: sfera, walec i sześcian Animacja sceny Zadania Rozdział 11. Oświetlenie. Model Phonga Model Phonga Model Lamberta światła rozproszonego Model rozbłysku Phonga Uśrednianie normalnych Definiowanie normalnych Implementacja oświetlenia w shaderze werteksów Aktualizacja położenia kamery Ustawianie parametrów oświetlenia i materiału Macierz normalnych Osłabienie oświetlenia wraz z odległością Obliczanie oświetlenia per pixel Cel-shading Zadania Rozdział 12. Cienie rzucane Implementacja metody rzutowania cieni Materiał jako źródło informacji o kolorze aktorów Rozdział 13. Odwzorowywanie tekstur Współrzędne teksturowania Filtrowanie tekstur i mipmapy Zmiany w klasie werteksu i klasach aktorów Wczytanie tekstur Przygotowanie zestawu tekstur Implementacja teksturowania w shaderze fragmentów Tworzenie i usuwanie tekstur Zawijanie tekstur Tekstury w służbie realizmu Zadanie Rozdział 14. Użycie wielu tekstur Dwie tekstury Kombinacje tekstur Globus i odwzorowywanie rozbłysku Zadania Dodatek. Biblioteki GLFW i GLM Biblioteka GLM Dodanie biblioteki GLM do projektu Przykład użycia funkcji GLM Biblioteka GLFW Dodanie biblioteki GLFW do projektu Inicjowanie okna z użyciem GLFW Pętla główna Obsługa zdarzeń Indeks O autorze: Jacek Matulewski - fizyk zajmujący się na co dzień optyką kwantową i układami nieuporządkowanymi na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Jego specjalnością są symulacje ewolucji układów kwantowych oddziaływujących z silnym światłem lasera. Od 1998 interesuje się programowaniem dla systemu Windows, w szczególności w środowisku Borland C++Builder. Ostatnio zainteresowany platformą .NET i językiem C#. Poza opublikowanymi u nas książkami dotyczącymi programowania przygotował również cykl artykułów dla czasopisma "PC World Komputer" (od sierpnia 2005). Wierny użytkownik kupionego w połowie lat osiemdziesiątych "komputera osobistego" ZX Spectrum 48k.