Машинная и компьютерная графика

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Компьютерная или машинная графика — это вполне самостоятельная область человеческой деятельности со своими проблемами и спецификой. Компьютерная графика — это и новые эффективные технические средства для проектировщиков, конструкторов и исследователей, и программные системы и машинные языки, и новые научные, учебные дисциплины, родившиеся на базе синтеза таких наук как аналитическая, прикладная… Читать ещё >

Машинная и компьютерная графика (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Оглавление Введение

1. Общие сведения о OpenGL

2. Разработка логотипа

3. Разработка программы. Функции, использованные в программе

3.1 Построение модели

3.2 Возможность перемещения

3.3 Задание освещения

4. Результат выполнения работы Заключение Список используемых источников Приложение. Листинг программы

Введение

Актуальность работы: основными задачами машинной графики являются ввод (считывание) графической информации в ЭВМ, вывод ее из ЭВМ (формирование изображений), а также определенного рода переработка информации в компьютере. Таким образом, основные задачи машинной геометрии или, как говорят, автоматизированного геометрического моделирования и конструирования — синтез в ЭВМ и анализ геометрических объектов, решение задач геометрического характера.

При обработке информации, связанной с изображением, выделяют три основных направления:

1.Распознавание образов;

2.Обработка изображений;

3.Машинная и компьютерная графика.

Основная задача распознавания образов состоит в распознавании имеющегося изображения на формально понятном языке символов. Распознавание образов есть совокупность методов, позволяющих получать изображения, поданные на вход, либо отнесение некоторых изображений к некоторому классу.

Обработка изображений рассматривает задачи, в которых и входные, и выходные данные являются изображениями. Примерами обработки изображений могут служить:

1.Передача изображений вместе с удалением шумов и сжатием данных;

2.Переход от одного вида изображений к другому;

3.Контрастирование различных снимков.

Компьютерная или машинная графика применяется, когда исходной является информация не изобразительной природы, например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков или гистограмм, вывод графики в компьютерных играх или синтез сцен для тренажеров. Можно сказать, что компьютерная графика рисует, опираясь на формульные представления, и имеет набор средств. 2]

Цель работы:

Средствами библиотеки OpenGL создать трехмерное изображение символики факультета.

Основные задачи:

Основными задачами являются:

— изучить принципы работы библиотеки OpenGL;

— научиться создавать приложения с применением трехмерной графики;

— создать трехмерное изображение символики факультета.

1. Общие сведения о OpenGL

Библиотека OpenGL представляет из себя интерфейс программирования трехмерной графики. Единицей информации является вершина, из них состоят более сложные объекты.

OpenGL непосредственно не поддерживает работу с устройствами ввода, такими как мышь или клавиатура, так как эта библиотека является платформенно-независимой. Чтобы задействовать функции конкретной операционной системы, необходимо воспользоваться надстройками над OpenGL, такими как библиотеки GLUT или GLAUX.

На данный момент реализация OpenGL включает в себя следующие библиотеки: OpenGL, GLU, GLUT, GLAUX. Библиотеки GLAUX и GLUT используются для создания так называемых консольных приложений. [3]

2. Разработка логотипа Разработка логотипа — это трудная задача, так как на небольшом пространстве требуется передать главный смысл того, чему посвящен логотип. Вместе с тем, изображаемое должно быть понятным и запоминающимся даже человеку, не знакомому с предметом символики.

Рисунок 1 — Логотип факультета информационных технологий В основе разработанной мною символики факультета лежат понятные всем сокращения: ТГТУ (Тамбовский государственный технический университет) и ФИТ (Факультет «Информационных Технологий»).

Логотип исполнен в виде ключа. По моему мнению, наш факультет является ключевым (т.е главным) во всем университете. КЛЮЧ — символ обладания чем-либо[10]. Я думаю, что в данном случае логотип определяет обладание знаниями, своеобразный «ключ к знаниям». Ведь развитие компьютерных технологий позволило обществу подойти к глобальной проблеме информатизации, связанной с быстро возрастающими интеграционными процессами, проникающими во все сферы нашей деятельности: науку, культуру, образование, производство, управление и т. д.

opengl логотип программа освещение

3. Разработка программы. Функции, использованные в программе

3.1 Построение модели

Геометрические объекты в OpenGL задаются вершинами. Вершина — это точка в пространстве графической сцены. Для ее определения в библиотеке OpenGL реализована специальная команда:

void glVertex [2 3 4][s i f d][v](type coord) [7]

Вызов любой команды glVertex* всегда определяется четырьмя однородными координатами: x, y, z и w. Если вызывается команда glVertex3*, то вершина задается x, y и z координатами, при этом w полагается равной 1. Для двумерного случая z — 0, а w — 1. Вершины в OpenGL объединяются в графические примитивы. Это может быть фигура, такая как точка, линия, многоугольник, прямоугольник пикселей или битовый массив. Каждая вершина примитива имеет ассоциированные с ней данные. Каждая стена дома состоит из шести прямоугольников. Для того чтобы сохранить содержимое текущей матрицы для дальнейшего использования, применяются команды glPushMatrix (); glPopMatrix ();

Пример:

PushMatrix ();

glBegin (GL_QUADS);

glVertex3d (3.0, 3.0, 1.0);

glVertex3d (3.0, 3.0, -1.0);

glVertex3d (-3.0, 3.0, -1.0);

glVertex3d (-3.0, 3.0, 1.0);

glEnd ();

glPopMatrix ();

3.2 Возможность перемещения

В программе используются модельно-видовые преобразования. К ним относят перенос, поворот и изменение масштаба вдоль координатных осей. Для проведения этих операций достаточно умножить на соответствующую матрицу каждую вершину объекта и получить измененные координаты этой вершины:

(x', y', z', 1) T = M * (x, y, z, 1) T

где M — матрица модельно-видового преобразования. Перспективное преобразование и проектирование производится аналогично. Сама матрица может быть создана с помощью следующих команд:

glTranslatef (xPos, yPos, zPos); // производит перенос объекта, прибавляя к координатам его вершин значения своих параметров.

glRotatef (xRot, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // объект будет вращаться относительно оси Oz на угол xRot.

glRotatef (yRot, 1.0f, 0.0f, 0.0f); // объект будет вращаться относительно оси Ox на угол yRot

Все эти преобразования изменяют текущую матрицу, а поэтому применяются к примитивам, которые определяются позже. В случае, если надо, например, повернуть один объект сцены, а другой оставить неподвижным, удобно сначала сохранить текущую видовую матрицу в стеке командой glPushMatrix (), затем вызвать glRotate () с нужными параметрами, описать примитивы, из которых состоит этот объект, а затем восстановить текущую матрицу командой glPopMatrix ()[4].

Пример, использования этих функций в программе:

glPushMatrix ();

glRotated (2*time, 1,0,0);

glTranslated (-0.3,0,0);

glColor3d (1,1,1);

glPushMatrix ();

glRotated (120,0,1,0);

glTexGeni (GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);

glTexGeni (GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);

gluQuadricDrawStyle (quadObj, GLU_FILL);

gluDisk (quadObj, 0.6, 3.5, 30,20);

glPopMatrix ();

glPopMatrix (); [6]

3.3 Задание освещения

OpenGL дает богатые возможности разработчику моделировать реалистическую графику сцен, где присутствует свет. Предусмотрен механизм задания световых характеристик материала объекта, параметров источников света и модели освещения. Рассмотрим эти возможности

Для использования освещения сначала надо установить соответствующий режим вызовом команды glEnable (GL_LIGHTNING), а затем включить нужный источник командой glEnable (GL_LIGHT0)[5].

Для задания освещения в данной программе были объявлены следующие переменные и использованы следующие команды:

GLfloat fAmbLight[] = { 0.2f, 0.2f, 0.2f };

GLfloat fDiffLight[] = { 0.2f, 0.2f, 0.2f };

GLfloat fspec[] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f };

glLightfv (GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, fAmbLight);

glLightfv (GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, fDiffLight);

glLightfv (GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, fspec);

Параметр fAmbLight определяет рассеянный цвет материала (цвет материала в тени).

Параметр fDiffLight определяет цвет диффузного отражения материала.

GLfloat fspec[] = { 0.5f, 0.5f, 0.5f };

GlMaterialfv (GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, fspec);

Параметр fspec определяет интенсивность (цвет) зеркального отражения от данного источника света. 8]

glMaterialf (GL_FRONT, GL_SHININESS, 128);

Параметр mat_shininess определяет степень зеркального отражения.

4. Результат выполнения работы

Рисунок 2 — Трёхмерное изображение содержащее символику факультета

На данном рисунке представлено движение эмблемы факультета информационных технологий. Она сначала приближается к нам, а потом удаляется.

Рисунок 3 — Трёхмерное изображение содержащее символику факультета

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные понятия компьютерной графики. Также было сказано о её сильном распространении в современном мире. Ведь ни один фильм, ни одна реклама чего-либо не делает без участия машинной графики. Она нашла применение и в образовательном процессе — благодаря её использованию упрощается процесс восприятия информации.

Так как главной целью была разработка трехмерной символики факультета с помощью средств OpenGL, то были представлены общие сведения о этой библиотеке.

Я считаю, что поставленные мною цели и основные задачи были выполнены. В результате на выходе получилась программа, листинг которой представлен в приложении.

Список используемых источников

1. Сайт http://ru.wikipedia.org/wiki/Компьютерная_графика

2. Сайт http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_culture/1025/Компьютерная.

3. Р. Д. Верма.

Введение

в OpenGL. — М.: Горячая Линия — Телеком, 2004. — 304 с.

4. Эдвард Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. — М.: Вильямс, 2001. — 592 с.

5. Френсис Хилл. OpenGL. Программирование компьютерной графики. — СПб.: Питер, 2002. — 1088 с.

6. Мейсон Ву, Джеки Нейдер, Том Девис, Дейв Шрайнер OpenGL. Официальное руководство программиста. — М.: ДиаСофтЮП, 2002. — 592 c.

7. Ю. Тихомиров. OpenGL. Программирование трехмерной графики. — СПб.: БХВ-Петербург, 1998. — 304 с.

8. Ричард С. Райт, мл., Бенджамин Липчак. OpenGL. Суперкнига. — М.: Вильямс, 2006. — 1040 с.

9. Сайт http://nehe.gamedev.net/

10.Сайт http://slovari.yandex.ru/~книги/Символы,%20знаки,%20эмблемы/Ключ/

Приложение. Листинг программы

#include

#pragma comment (lib, «glaux.lib») ;

unsigned int photo_tex;

AUX_RGBImageRec* photo_image;

unsigned int space_tex;

AUX_RGBImageRec* space_image;

void CALLBACK resize (int width, int height) [9]

{

glViewport (0,0,width, height);

glMatrixMode (GL_PROJECTION);

glLoadIdentity ();

glFrustum (-5,5, -5,5, 2,12);

gluLookAt (0,0,5, 0,0,0, 0,1,0);

glMatrixMode (GL_MODELVIEW);

}

void CALLBACK display (void)

{

static double xRotate=0, yRotate=0, zRotate=0, radius=0;

static double dr = 0.01;

glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

glEnable (GL_TEXTURE_2D);

glColor3d (1,1,1);

glBindTexture (GL_TEXTURE_2D, space_tex);

glBegin (GL_QUADS);

glTexCoord2d (0,0); glVertex3d (-5,-5, 3); glTexCoord2d (0,1); glVertex3d (-5, 5, 3);

glTexCoord2d (1,1); glVertex3d (5, 5, 3);

glTexCoord2d (1,0); glVertex3d (5,-5, 3);

glEnd ();

glPushMatrix ();

glTranslated (0.1,0, radius);

glTranslated (0,0.1, radius);

glTranslated (8,5,0);

auxWireCylinder (0.5,1);

glRotated (xRotate, 0, 0, 10);

glRotated (yRotate, 0, 2, 0);

glRotated (zRotate, 1, 0, 0);

glBindTexture (GL_TEXTURE_2D, photo_tex);

glBegin (GL_QUADS);

glTexCoord2d (0,0); glVertex2d (-8,-8);

glTexCoord2d (0,1); glVertex2d (-8, 8);

glTexCoord2d (1,1); glVertex2d (8, 8);

glTexCoord2d (1,0); glVertex2d (8,-8);

glEnd ();

xRotate += 0;

yRotate += 0;

zRotate += 0;

radius -= dr;

if (radius<-3 || radius>0)

{

dr = -dr;

radius -= 2*dr;

}

glPopMatrix ();

glDisable (GL_TEXTURE_2D);

auxSwapBuffers ();

}

void main ()

AUX_DEPTH

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой