Grafikus csővezeték és az OpenGL függvénykönyvtár

Grafikus csővezeték és az OpenGL függvénykönyvtár

1 / 32

A grafikus csővezeték

3D-s színtér objektumainak leírása primitívekkel: pontok, élek, poligonok.

Primitívek szögpontjait vertexeknek nevezzük Adott sorrendben végrehajtott műveletek segítségével áll elő a 2D-s kép Műveletek sorrendjét grafikus csővezetéknek nevezzük Rögzített műveleti sorrendű grafikus csővezeték Programozható grafikus csővezeték

2 / 32

Rögzített műveleti sorrendű grafikus csővezeték

3 / 32


Vertex kapcsolódások

Vertexek Vertex transzformáció

Transzformált vertexek

Primitív összerakás és raszterizálás Pixel pozíciók

Fragmensek

Fragmens textúrázás és színezés

Raszter műveletek Színezett fragmensek

Pixel frissítések

4 / 32


Vertex transzformációk Matematikai műveletek sorozata Primitívek szögpontjainak meghatározása a képernyőn Vertex attribútumok átadása

Színezett vertex vertex transzformáció után

Primitív összerakás

Raszterizálás

Interpoláció, textúrázás és színezés

5 / 32


Primitív összerakás és raszterizálás A vertexek primitívekbe vannak szervezve kapcsolódási információk alapján Vágás A 3D-s színtér látható térfogata Alkalmazás által definiált vágósíkok Raszterizáló eldobhat poligonokat

Geometriai primitívek lefedése Fragmensek

6 / 32


Fragmens textúrázás és színezés Mindegyik fragmensre textúrázás és matematikai műveletek végrehajtása Transzformált vertexekből származó interpolált szín Interpolált textúra koordináták Fragmenshez tartozó texel kinyerése Fragmens szín

7 / 32

Rögzített műveleti sorrendű grafikus csővezeték Raszterműveletek

Fragmens és kapcsolódó adatok Pixeltulajdonteszt

Olló teszt

Mélység teszt

Mélység puffer

Keveredés

Alfa teszt

Stencil teszt

Stencil puffer

Dithering

Logikai művelet

Szín puffer

8 / 32


Pixeltulajdon-teszt Képernyő adott pixelére írhatunk-e

Olló teszt Olló téglalapra korlátozott kirajzolás

Alfa teszt Fragmens alfa értékének összehasonlítása egy előre megadott értékkel Adott reláció mellett kapott hamis értéknél a fragmens eldobódik

9 / 32


Stencil-teszt Fragmens pozíciójának megfelelő stencilpuffer érték összehasonlítása egy előre megadott értékkel Ha az összehasonlítás eredménye hamis, akkor a fragmens eldobódik Stencilpuffer értékének módosítása Műveletek megadása sikeres és sikertelen stencil teszt esetén Sikeres stencil teszt és a mélység teszttől függő művelet megadása

10 / 32


Mélység teszt Fragmens mélység értékének összehasonlítása a mélységpufferben levő értékkel Sikeres teszt esetén frissül a színpuffer és a mélységpuffer Alap esetben a nézőponthoz közelebbi fragmens fog bekerülni a színpufferbe

11 / 32


Keveredés: végső fragmens és pixelek egyesítése Dithering: a színmélység javítása a térbeli felbontás rovására Logikai műveletek: OR, XOR vagy INVERT Fragmens és kapcsolódó adatok Pixeltulajdonteszt

Olló teszt

Mélység teszt

Mélység puffer

Keveredés

Alfa teszt

Stencil teszt

Stencil puffer

Dithering

Logikai művelet

Szín puffer

12 / 32

Programozható grafikus csővezeték

13 / 32


3D-s alkalmazás vagy játék 3D-s API parancsok 3D-s API: OpenGL vagy Direct3D CPU - GPU határvonal GPU parancs és adat folyam Vertex index folyam GPU kapcsolódás

Összerakott primitívek Primitív összerakás

Pixel pozíció folyam

Raszterizálás és interpolálás

Pixel frissítések Raszter műveletek

Transzformált fragmensek

Transzformált vertexek Előtranszformált vertexek

Programozható vertexproc.

Raszterizált előtranszformált fragmensek

Frame puffer

Programozható fragmensproc.

14 / 32


Programozható vertex processzor Vertex attribútumok betöltése a megfelelő regiszterekbe Vektorokon végzett matematikai műveletek Fejlettebb vertex processzorok a vezérlési szerkezeteket is támogatják

Programozható fragmens processzor Hasonló műveletek végrehajtása, mint a vertex processzorok esetén A fragmens processzorok támogatják a textúra műveleteket is

15 / 32

Programozható grafikus csővezeték Programozható vertex processzor

Begin

Vertex atribútumok másolása a bemeneti regiszterekbe

Vertex program utasítás memória

A következő utasítás betöltése és dekódolása

A bemeneti és/vagy ideiglenes regiszterek olvasása

Bemeneti regiszterek

Input értékek leképezése

Ideiglenes regiszterek

Vertex program utasítás ciklus

Műveletek végrehajtása

Igen Ideiglenes vagy kimeneti regiszterek írása maszkolással

Van több utasítás? Nem

Kimeneti regiszterek

A kimeneti regiszter transzformált vertexként való kibocsátása

End

16 / 32

Programozható grafikus csővezeték Programozható fragmens processzor

Begin

Paraméterek inicializálása

Interpolált primitívek

Fragmens program utasítás memória

A következő utasítás betöltése és dekódolása

Interpoláltak és/vagy ideiglenes regiszterek olvasása

Ideiglenes regiszterek

Input értékek leképezése

Textúra címek kiszámítása & részletek szintjei & texelek betöltése Textúra képek

Igen

Textúra beolvasási utasítás? Nem Műveletek végrehajtása

Fragmens program utasítás ciklus

Igen

Texel szűrők Ideiglenes vagy kimeneti regiszterek írása maszkolással

Van több utasítás? Nem

Kimeneti mélység és szín

A végső fragmens kibocsátása

End

17 / 32

OpenGL függvénykönyvtár

18 / 32


Hordozható, 3D-s grafikus függvénykönyvtár Több száz függvényt és definíciót tartalmaz Egy színtér leírásához OpenGL függvény hívások sorozatát kell megadni Vertex OpenGL primitívek szögpontjai 2D-s és 3D-s pozíciók Meghatározzák a primitív alakját és helyzetét

19 / 32

OpenGL függvénykönyvtár v6

v4

v4

v3 v1

v3

v5

v5

v1

v2 Pontok

v0 v3

v5 v1

v2

Vonalak

v4

v4

v0

v0

v0

v3

v5 v1

v2

Vonal hurok

v2

Töredezett vonal v5

v0

v3

v0

v5 v1

v2

v4

v3 v5

v4

v1

Háromszögek

v2

v0

v1 v2 Háromszög-legyező v5

v5 v6

v1

v4

Háromszögsáv

v5

v7

v3

v1

v3

v0

v4

v0 v3

v3

v2

v4

Négyszögek

v7

v0

v2

v4

Négyszögsáv

v6

v1 v2 Poligon 20 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Az OpenGL függvénykönyvtár támogatja a Megvilágítást Árnyalást Textúrázást Keveredést Átlátszóságot Más speciális hatásokat és képességeket

Az OpenGL függvénykönyvtár nem tartalmaz Ablakkezelő függvényeket Felhasználói interaktivitást és I/O műveleteket végrehajtó függvényeket

Nincs OpenGL file formátum A modellek tárolására A virtuális színtér tárolására

21 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Adattípusok és függvényelnevezési szabályok

OpenGL adattípus Belső reprezentáció C adattípusként definiálva GLbyte 8 bites egész signed char GLshort 16 bites egész short GLint, GLsizei 32 bites egész long GLfloat 32 bites lebegőpontos float GLclampf pont GLuint, GLenum, GLbitfield 32 bites előjel nélküli egész unsigned long

gl Color 3 f glColor3f(0.5, 0.5, 0.5);

22 / 32


Platformfüggetlenség Operációs rendszerekhez kapcsolódó feladatok Ablakkezelés Felhasználói interakciók kezelése Felhasználó leütötte-e az Enter billentyűt?

GLUT használata Kezdetekben AUX (auxiliary) lib Kereszt-platformos példák szemléltetése Pop-up menük, ablakok, joystick támogatás, stb. GUI programozása adott platformon

23 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Első program #i n c l u d e // a s z í n t é r r a j z o l á s a void RenderScene ( void ) { // Az a k t u á l i s t ö r l ő s z í n n e l v a l ó a b l a k t ö r l é s g l C l e a r (GL_COLOR_BUFFER_BIT) ; // F l u s h r a j z o l ó p a r a n c s glFlush () ; } // A r e n d e r e l é s i á l l a p o t o k b e á l l í t á s a v o i d SetupRC ( v o i d ) { //A s z í n p u f f e r t ö r l ő s z í n é n e k a b e á l l í t á s a glClearColor (0.0 f , 0.0 f , 1.0 f , 1.0 f ) ; } 24 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Első program

// A program b e l é p é s i p o n t j a i n t main ( i n t a r g c , char ∗ a r g v [ ] ) { g l u t I n i t (& a r g c , a r g v ) ; g l u t I n i t D i s p l a y M o d e (GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA) ; glutCreateWindow ( " Egyszeru " ) ; g l u t D i s p l a y F u n c ( RenderScene ) ; SetupRC ( ) ; glutMainLoop () ; return 0; }

25 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Első program - main függvény

g l u t I n i t (& a r g c , a r g v ) ;

Továbbítja a parancssori paramétereket Inicializálja a GLUT függvénykönyvtárat g l u t I n i t D i s p l a y M o d e (GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA) ;

Egyszeresen pufferelt ablak RGBA színmód

26 / 32


glutCreateWindow ( " Egyszeru " ) ;

Ablak létrehozása Címsorában az "Egyszeru" felirat g l u t D i s p l a y F u n c ( RenderScene ) ;

RenderScene callback függvény regisztrálása Ablak újrarajzolása Ablak első megjelenítésekor Ablak előtérbe helyezésekor

OpenGL renderelési függvények hívása

27 / 32


SetupRC ( ) ;

Renderelése előtti inicializálás OpenGL állapotok beállítása glutMainLoop () ;

GLUT eseménykezelő elindítása Vezérlés átadása a GLUT-nak Fő ablak bezárásig nem tér vissza Üzenetek feldolgozása

28 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Első program - SetupRC függvény

glClearColor (0.0 f , 0.0 f , 1.0 f , 1.0 f ) ;

Ablak törlésére használt szín megadása A színpuffer inicializálására használt szín beállítása v o i d g l C l e a r C o l o r ( GLclampf re d , GLclampf g r e e n , GLclampf b l u e , GLclampf a l p h a ) ;

GLclampf: 0 és 1 közé leképezett float A szín vörös, zöld és kék összetevők keverékeként való megadása alpha: keveredés és speciális hatások

29 / 32

OpenGL függvénykönyvtár Első program - RenderScene függvény

g l C l e a r (GL_COLOR_BUFFER_BIT) ;

A színpuffer törlése Pufferek törlése glFlush () ;

OpenGL parancssor ürítése Nem vár további utasításokra Beérkezett utasítások feldolgozásának folytatása

30 / 32

Összefoglalás

Grafikus csővezeték Műveletek meghatározott sorrendje Adatok áramlása egyik fázisból a másikba Meghatározott típusú be- és kimenő adatok SIMD

Programozható grafikus csővezeték Rögzített műveleti sorrendű grafikus csővezeték „kiegészítése” Programozható vertex és fragmens processzor

31 / 32

Összefoglalás

OpenGL függvénykönyvtár 3D-s grafikus függvénykönyvtár Színtér leírása függvények meghívásával Rögzített műveleti sorrendű grafikus csővezeték GLUT Első program

32 / 32

Grafikus csővezeték és az OpenGL függvénykönyvtár

Recommend Documents