Программирование на Visual C++. Архив рассылки
Шрифт:
• Для синхронизации доступа к нескольким (независимым) переменным лучше использовать несколько критических секций, а не одну для всех.
• Код, ограниченный критическими секциями, лучше всего свести к минимуму.
• Находясь в критической секции, не стоит вызовать методы "чужих" объектов.
Это все на сегодня. Пока!
Программирование на Visual C++
Выпуск №67
Здравствуйте, уважаемые подписчики!
Сегодня я хочу предложить вашему вниманию тему, которая еще ни разу не появлялась на страницах рассылки, хотя без сомнения этого заслуживает. Эта тема – графическая библиотека OpenGl, которая уже долгое время является фактическим стандартом для серьезных 3D приложений.
К сожалению из-за большого объема статьи ее пришлось разбить на две части. Но вторую часть вы получите сразу же в выпуске 67б, так что вам не придется ждать целую неделю ;-)
СТАТЬЯ
Учебное пособие по OpenGL
Авторы: Фролов Антон
Игнатенко Алексей
Источник: Лаборатория компьютерной графики при ВМиК МГУ
OpenGL является на данный момент одним из самых популярных программных интерфейсов (API) для разработки приложений в области двумерной и трехмерной графики. Стандарт OpenGL был разработан и утвержден в 1992 году ведущими фирмами в области разработки программного обеспечения, а его основой стала библиотека IRIS GL, разработанная Silicon Graphics.
На данный момент реализация OpenGL включает в себя несколько библиотек (описание базовых функций OpenGL, GLU,GLUT,GLAUX и другие), назначение которых будет описано ниже.
Что такое OpenGL?
С точки зрения программиста, OpenGL – это набор команд, которые описывают геометрические объекты и способ их отображения на экране. В большинстве случаев OpenGL предоставляет непосредственный интерфейс, т.е. определение объекта вызывает его визуализацию в буфере кадра.
Типичная программа, использующая OpenGL, начинается с определения окна, в котором будет происходить отображение. Затем создается контекст OpenGL и ассоциируется с этим окном. Далее программист может свободно использовать команды и операции OpenGL API. Часть команд используются для рисования простых геометрических объектов (т.е. точек, линий, многоугольников), тогда как другие задают режимы отображения этих примитивов. Например, можно задать режимы заливки цветом, отображение из трехмерной системы координат в экранную систему. Есть возможности для прямого контроля над буфером кадра, такие как чтение и запись пикселей.
С точки зрения разработчика, OpenGL – это набор команд, которые управляют использованием графической аппаратуры. Если аппаратура состоит только из адресуемого буфера кадра, тогда OpenGL должен быть реализован полностью с использованием ресурсов центрального процессора. Обычно графическая аппаратура предоставляет различные уровни ускорения: от аппаратной реализации вывода линий и полигонов до изощренных графических процессоров с поддержкой различных операций над геометрическими данными.
OpenGL является прослойкой между аппаратурой и пользовательским уровнем. Это дает возможность использовать
единый интерфейс для разных платформ, при этом получая оптимальную производительность с использованием аппаратной поддержки.Вообще, OpenGL можно сравнить с конечным автоматом, состояние которого определяется множеством значений специальных переменных (их имена обычно начинаются с символов GL_) и значениями текущей нормали, цвета и координат текстуры. Все эта информация будет использована при поступлении в систему координат вершины для построения фигуры, в которую она входит. Смена состояний происходит с помощью команд, которые оформляются как вызовы функций.
Характерными особенностями OpenGL, которые обеспечили распространение и развитие этого графического стандарта, являются:
Стабильность
Дополнения и изменения в стандарте реализуются таким образом, чтобы сохранить совместимость с разработанным ранее программным обеспечением.
Надежность и переносимость
Приложения, использующие OpenGL, гарантируют одинаковый визуальный результат вне зависимости от типа используемой операционной системы и организации отображения информации. Кроме того, эти приложения могут выполняться как на персональных компьютерах, так и на рабочих станциях и суперкомпьютерах.
Легкость применения
Стандарт OpenGL имеет продуманную структуру и интуитивно понятный интерфейс, что позволяет с меньшими затратами создавать эффективные приложения, содержащие меньше строк кода, чем с использованием других графических библиотек. Необходимые функции для обеспечения совместимости с различным оборудованием реализованы на уровне библиотеки и значительно упрощают разработку приложений.
• Набор базовых примитивов: точки, линии, многоугольники и т.п.
• Видовые и координатные преобразования
• Удаление невидимых линий и поверхностей (z-буфер)
• Использование сплайнов для построения линий и поверхностей
• Наложение текстуры и применение освещения
• Добавление специальных эффектов: тумана, изменение прозрачности, смешивание цветов (blending), устранение ступенчатости (anti-aliasing).
Как уже было сказано, существует реализация OpenGL для разных платформ, для чего было удобно разделить базовые функции графической системы и функции для отображения графической информации и взаимодействия с пользователем. Были созданы библиотеки для отображения информации с помощью оконной подсистемы для операционных систем Windows и Unix (WGL и GLX соответственно), а также библиотеки GLAUX и GLUT, которые используются для создания так называемых консольных приложений.
Библиотека GLAUX уступает по популярности написанной несколько позже библиотеке GLUT, хотя они предоставляют примерно одинаковые возможности. В дальнейшем в данном пособии в качестве основной будет рассматриваться библиотека GLUT, предоставляющая широкий набор средств взаимодействия с пользователем.
В состав библиотеки GLU вошла реализация более сложных функций, таких как набор популярных геометрических примитивов (куб, шар, цилиндр, диск), функции построения сплайнов, реализация дополнительных операций над матрицами и т.п. Все они реализованы через базовые функции OpenGL.