UGR1 - Úvod do počítačovej grafiky

1.cvičenie

• Kreslenie základných útvarov, kód pre 1. cvičenie s použitím knižnice LWJGL
• Úlohy
  1. Nakreslite úsečky od stredu obrazovky s odstupom 10 stupňov. Na vytvorenie jednotlivých úsečiek použite Bresenhamov algoritmus, ako bol uvedený na prednáške. Jedna zo súradníc všetkých úsečiek je rovnaká a to stred obrazovky. Druhú vypočítajte pomocou funkcií sin() a cos().
     
     dx ← x2-x1; dy ← y2-y1;
     y ← y1;
     k1 ← 2*dy;
     k2 ← 2*dy-2*dx;
     d ← 2*dy-dx;
     for x from x1 to x2
      Bod(x, y);
      if (d < 0)
       d ← d+k1;
      else
       d ← d+k2;
       y ← y+1;
     
• BONUS1: Simulujte hodiny vrátane sekundovej, minútovej a hodinovej ručičky. Hodiny musia ukazovať aktuálny systémový čas. Na vykreslenie úsečiek použite Bresenhamov algoritmus a na vykreslenie kružnice Midpoint algoritmus. Ručičky kreslite rôznymi farbami a hrúbkami čiar.
  

2.cvičenie

• Vypĺňanie oblastí, kód pre 2. cvičenie
• Úlohy
  1. Napíšte metódu, ktorá vyplní oblasť (danú farbou pozadia) riadkovým semienkovým algoritmom. Plochy vyplňte troma rôznymi farbami.
     
  2. Vytvorte metódu, ktorá vyplní ľubovoľný trojuholník (teda dostane súradnice troch bodov) zadanou farbou. Následne volajte túto metódu v cykle s náhodne vybranými bodmi a farbou, pričom pozadie nemažte, ale nechajte ho prekresliť vždy novým vyplneným trojuholníkom. Algoritmus by si mal vedieť poradiť aj s prípadmi, ak všetky tri body ležia na priamke alebo sú dokonca totožné.
     
     
     BONUS2: pri použití len celočíselných výpočtov Bresenhamovho algoritmu.
     BONUS3: vyplnenie šrafovaním (hatch fill).

3.cvičenie

• Vykresľovanie, kód pre 3. cvičenie
• Úlohy
  1. Vytvorte 2D projekciu 3D kocky, ktorej hrany sú viditeľné a je možné ju rotovať okolo všetkých troch osí a taktiež posúvať v smere všetkých troch osí oboma smermi. Rotácia musí stále prebiehať okolo stredu kocky, nech je posunutá kamkoľvek. Transformácie implementuje pomocou matíc 4x4 a ich aplikovanie cez násobenie matíc. Každú hranu vykreslite inou farbou.
     
     Vector3f[] vrcholy;
     int[][2] hrany;
     glBegin(GL_LINES);
  2. Vytvorte 2D projekciu 3D kocky, ktorej steny sú viditeľné, pričom každá ma inú farbu. Je možné ju škálovať, rotovať okolo všetkých troch osí a taktiež posúvať v smere všetkých troch osí oboma smermi. Rotácia musí stále prebiehať okolo stredu kocky, nech je posunutá kamkoľvek. Transformácie implementuje pomocou matíc 4x4 a ich aplikovanie cez násobenie matíc. Steny, ktoré nevidno, naozaj nesmie byť vidno.
     
     Vector3f[] vrcholy;
     int[][4] steny;
     glBegin(GL_QUADS);

4.cvičenie

• Úlohy
• Vytvorte 2D projekciu 3D kocky, ktorej steny sú viditeľné, pričom každá ma inú farbu a čím je viac odvrátená od pozorovateľa, tým je tmavšia. Je možné ju škálovať, rotovať okolo všetkých troch osí a taktiež posúvať v smere všetkých troch osí oboma smermi. Rotácia musí stále prebiehať okolo stredu kocky, nech je posunutá kamkoľvek. Transformácie implementuje pomocou matíc 4x4 a ich aplikovanie cez násobenie matíc. Steny, ktoré nevidno, naozaj nesmie byť vidno.
  
• BONUS4: Vytvorte procedúru Bezier, ktorá efektívne vykreslí Bézierovú krivku zadanú 4 bodmi. Zobrazte aj riadiace body a dotyčnice v koncových bodoch.
  

5.cvičenie

1. Pri vykreslení implementujte Z-buffer na zistenie viditeľnosti. Zobraziť môžte aj objekt načítaný ako model zo súboru objektov (vrcholy číslované od jednotky).

   12
   455 525 -100
   425 555 -100
   172 175 0
   202 145 0
   345 525 0
   375 555 0
   628 175 -120
   598 145 -120
   170 241 -140
   170 199 -140
   630 199 0
   630 241 0
   6
   0 1 2
   0 2 3
   4 5 6
   4 6 7
   8 9 10
   8 10 11
   

   
   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
   glLoadIdentity();
   glOrtho(-0.5, sirka-0.5, vyska-0.5, -0.5, 0, 1);
   

6.cvičenie

• 3D v OpenGL, kód pre 6. cvičenie (s perspektívou)
• Úlohy
  1. Vykreslite vedľa seba (ako na obrázku) biely trojuholník a červený štvorec.
     
     
  2. Vykreslite rotujúcu pyramídu so štvorcovou podstavou (a trojuholníkovými stranami), pričom každá stena má mať inú farbu.
     
     glCullFace(GL_BACK); glEnable(GL_CULL_FACE); //Zneviditeľnenie odvrátených strán
     
  3. Vykreslite šesť rotujúcich pyramíd so štvorcovými podstavami (a trojuholníkovými stranami), pričom každá pyramída má mať inú farbu pri základni a prechádzať plynulo do bielej pri vrchole. Všetky pyramídy sa majú navzájom dotýkať vrcholmi a tento bod dotyku má byť aj stredom otáčania. Pyramídy majú byť od seba rovnomerne odklonené, vždy o 90 stupňov.
     
     glDepthFunc(GL_LEQUAL); glEnable(GL_DEPTH_TEST); //zapnutie Z-Buffera

7.cvičenie

• kód pre 7. cvičenie
• Úlohy
  1. Vytvorte rotujúcu kocku, ktorej steny budu otexturované textúrou s rôznymi textúrovými súradnicami.
     glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, (TextureLoader.getTexture("PNG", ResourceLoader.getResourceAsStream(SUBOR)).getTextureID()));
     glEnable(GL_TEXTURE_2D);
     
     glTexCoord2d(0, 0); //pred každým vrcholom nastavíme súradnice textúry pre daný bod
     
  2. Vytvorte rotujúcu pyramídu, ktorej steny budu otexturované textúrou stena.jpg a podstava textúrou podstava.jpg.
     

8.cvičenie

• Úlohy
  1. Zobrazte dva trojuholníky s rôznymi textúrami, pričom jedna z nich sa bude pohybovať.
     
  2. Doplňte ďalší trojuholník, na ktorom budú dve textúry súčasne, pričom jedna bude pohybujúca sa (ARB OpenGL rozšírenie - multitextúry).
     
     import static org.lwjgl.opengl.ARBMultitexture.*;
     
     //nastavenie 1. textury
     glActiveTextureARB(GL_TEXTURE1_ARB);
     glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, ?);
     glEnable(GL_TEXTURE_2D);
     
     //nastavenie suradnic v texturach pre kazdy vrchol
     glMultiTexCoord2dARB(GL_TEXTURE1_ARB, 0, 0);
     glMultiTexCoord2dARB(GL_TEXTURE2_ARB, 0, 0);
     
  3. Vytvorte mapu podobnú ako v príklade s možnosťou sa po nej voľne prechádzať. Podlaha aj pyramídy majú byť texturované. Celý svet uzavrite do kocky, ktorej steny budú potiahnuté textúrami back.jpg, bottom.jpg, front.jpg, left.jpg, right.jpg, top.jpg. Pre tieto textúry treba nastaviť parametre GL_TEXTURE_WRAP_S a GL_TEXTURE_WRAP_T na GL_CLAMP_TO_EDGE, aby nevznikali artefakty na okrajoch.
     
     for(int ax=-50; ax<=50; ax+=2){
      for(int az=-50; az<=50; az+=2){
       if (abs(ax+az)%7 == abs(ax-az)%5){
        ihlan(ax,az);
       }
       else {
        podlaha(ax,az);
       }
      }
     }
     
  4. BONUS5: Vytvorte jednoduchý klon Wolfenstein3D. Chodby majú byť len pravouhlé a každé políčko má byť bud plná stena, alebo chodba. Implementujte aj kolíziu so stenami, aby sa cez ne nedalo prechádzať. Mapu buď načítajte zo súboru mapa.txt, alebo ju vložte priamo do programu. Môžete spraviť aj mapu, ktorá má byť zobrazená len pri stlačení tlačidla m (zmena projekcie cez glOrtho).
     

9.cvičenie

• Úlohy
  1. Doplňte mapu z úlohy 8/3 o hmlu
     
     float fogColor[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
     
     glClearColor(fogColor[0], fogColor[1], fogColor[2], fogColor[3]);
     glFogi(GL_FOG_MODE, type); //GL_EXP, GL_EXP2, GL_LINEAR
     glFogfv(GL_FOG_COLOR, fogColor);
     glHint(GL_FOG_HINT, GL_DONT_CARE);
     
     near/far (GL_LINEAR);
     glFogf(GL_FOG_START, near);
     glFogf(GL_FOG_END, far);
     density (GL_EXP/GL_EXP2);
     glFogf(GL_FOG_DENSITY, 0.5f);
     
     glEnable(GL_FOG);
  2. Doplňte úlohu 8/3 o osvetlenie - 3 rôznofarebné svetlá (RGB) po 3 rôznych dráhach. Svetlo nech sa pohybuje nad ihlanmi po kružnici/elipse - zobrazte ho ako bod (GL_POINTS).
     float[] farba_ambient = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
     float[] farba_diffuse = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
     float[] pozicia = {0, 0, 0, 1};
     
     glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, farba_ambient);
     glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, farba_diffuse);
     glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pozicia);
     glEnable(GL_LIGHTING); //Zapnutie osvetlenia
     glEnable(GL_LIGHT0); //Zapnutie prvého svetla
     
     
     Na správne fungovanie výpočtu svetla je potrebné pre každú stenu zadať normálu.
     glEnable(GL_NORMALIZE); //Normalizuje normalove vektory (na jednotkovu velkost)
     
     glNormal3f(); //medzi glBegin a glEnd, pred glVertex
     

10.cvičenie

• Úlohy
  1. Doplňte úlohu 9/2 o zobrazovanie rýchlosti prekreslovania - počet vygenerovaných obrázkov za sekundu (FPS) v titulku okna. Vyskúšajte, aký vplyv má použitie textúr, osvetlenia, hmly - nastavte ich zapnutie/vypnutie pomocou klávesnice.
     glfwSetWindowTitle(window, "Cas: "+glfwGetTime());
  2. V predchádzajúcom príklade vykreslujte objekt (trojúholníkove steny X Y Z u/Tx u/Ty) s textúrou namiesto ihlanov, použite ale rovnaký vzor.
     1. po jednotlivých vrcholoch (glBegin/glEnd)
     2. pomocou poľa (glDrawArray)
     3. použitím DisplayList

© 2003-2019