Y entonces seria de esta manera. Su forma de expresarse es:

Universidad nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Computación Grafica

Profesora: Ing. Elizabeth Fonseca Chávez

Entrega de práctica Nº4:

CÁMARA

LUCES Y MATERIALES

Ortiz Servín Belem Valeria

Fecha de entrega: marzo/2009

Objetivo: conocer e utilizar adecuadamente la cámara, mediante gluLookAt

Imagine una tetera centrada con los ejes de referencia. Ahora solo se trabajara con la cámara, solo modificaremos la vista. El código propuesto esta al final de esta práctica. gluLooAt genera un vista, con una matriz derivada del punto d

un punto que indica el vector de posición(suponga del tripie) Observe comparación de cámara con la vista de una PC.

Imagine que el vector de posición es como está colocado el tripie y solo puede tener estas opciones en “x” (1,0,0) en “y” (0,1,0) ó en “z” (0,0,1). Y suponga el ojo “eye” o punto de vista, es de donde ve el punto de partida y el punto central es que s

PRACTICA DE CÁMARA.

: conocer e utilizar adecuadamente la cámara, mediante gluLookAt

Imagine una tetera centrada con los ejes de referencia. Ahora solo se trabajara con la cámara, solo modificaremos la vista. El código propuesto esta al final de esta práctica. gluLooAt genera un vista, con una matriz derivada del punto de vista, un punto que indicará el centro de la escena y un punto que indica el vector de posición(suponga del tripie) Observe comparación de cámara

Imagine que el vector de posición es como está colocado el tripie y solo puede tener estas opciones en “x” (1,0,0) en “y” (0,1,0) ó en “z” (0,0,1). Y suponga el ojo “eye” o punto de vista, es de donde ve el punto de partida y el punto central es que se esta viendo.

PRACTICA DE CÁMARA.

: conocer e utilizar adecuadamente la cámara, mediante gluLookAt. Introducción:

Imagine una tetera centrada con los ejes de referencia. Ahora solo se trabajara con la cámara, solo modificaremos la vista. El código propuesto esta al final de esta práctica. gluLooAt genera e vista, un punto que indicará el centro de la escena y un punto que indica el vector de posición(suponga del tripie) Observe comparación de cámara

Imagine que el vector de posición es como está colocado el tripie y solo puede tener estas

opciones en “x” (1,0,0) en “y” (0,1,0) ó en “z” (0,0,1). Y suponga el ojo “eye” o punto de vista, es

Y entonces seria de esta manera.

Su forma de expresarse es:

void gluLookAt(GLdouble eyeX, GLdouble eyeY, GLdouble eyeZ, GLdouble centerX , GLdouble

centerY, GLdouble centerZ, GLdouble upX, GLdouble upY, GLdouble upZ);

Parámetros:

eyeX, eyeY, eyeZ Posición de punto de vista

centerX, centerY, centerZ Posición del punto de referencia upX, upY, upZ Vector de posición (en “x”, en “y” o en “z”)

Trabajo de alumno:

a) En Word e Impresiones de pantalla con explicaciones, presente una vista de la tetera,

viendo desde 14 unidades atrás, desde donde sea necesario.

b) Presente una vista a unas 5 unidades lejos de la tetera, viendo desde 14 unidades atrás, desde donde sea necesario.

c) Con esta misma vista anterior, coloque un punto de vista desde arriba.

d)

LUCES Y MATERIALES

OBJETIVOS:

1.

Preparar una ventana Windows para su uso con Opengl.

2. Aprender a manejar el sistema de iluminación de OpenGL.

3. Aprender a caracterizar un material por sus propiedades ópticas.

CUESTIONARIO PREVIO

1. Investigue y reporte como se habilita el sistema de luces de OpenGl. Esto es, que hacen las subrutinas glEnable () y los argumentos GL_LIGHTING Y

GL_LIGHTxx .

El comando usado para especificar todas las propiedades luces es glLight*(); esta función toma tres argumentos: el primero de ellos identifica la luz para la cual se está especificando una propiedad, la propiedad que se desea especificar y el valor para dicha propiedad. La forma de la función es la siguiente:

void glLight{if}(GLenum light, GLenum pname, TYPE param);

void glLight{if}v(GLenum light, GLenum pname, TYPE *param);

El parámetro de light que identifica la luz puede tomar los valores GL_LIGHT0, GL_LIGHT1, GL_LIGHT2,…, GL_LIGHT8, de forma que pueden tener hasta 8 luces diferentes simultáneamente en la escena.

2. Investigue y reporte el término “luz ambiente y su reflexión difusa”.

La reflexión difusa determina el color de un objeto. La reflexión ambiente determina la forma en que el objeto refleja la luz ambiental que recibe.

Componente Ambiental: La luz ambiental es comúnmente asociada a los rayos que inciden sobre el objeto y su posición con respecto a la cámara. Este tipo de luz rebota sucesivamente en diferentes superficies hasta que llega al objeto reservado, haciendo parecer a este mas

“claro”, de manera homogénea.

Componente difuso: En este caso los rayos provienen de un a fuente puntual (la fuente en identificable), pero al caer sobre el objeto aparecerá más iluminado en unas zonas que en otras.

3. Investigue y reporte el término “reflexión especular de la luz”

Reflexión especular: genera un brillo en una dirección.

4. Para definir las propiedades de las luces ambiente, difusa y especular, se recurre a la

función glLight(). Investigue y reporte que argumentos requiere.

El comando para especificar todas las propiedades de lucers es glLigt*(); estas función toma tres argumentos: el primero de ellos identifica la luz para la cual se esta especificando una propiedad, la propiedad que se desea especificar y el valor para dicha propiedad. La forma de la función es la siguente:

void glLight{if}(GLenum light, GLenum pname, TYPE param);

void glLight{if}v(GLenum light, GLenum pname, TYPE *param);

Nombre del parametro Default Value Significado

GL_AMBIENT (0.0, 0.0, 0.0, 1.0) Intensidad RGBA de la luz ambiente GL_DIFFUSE (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) Intensidad RGBA de la luz difusa GL_SPECULAR (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) Intensidad RGBA de la luz especular GL_POSITION (0.0, 0.0, 1.0, 0.0) ^{Posición (x, y, z,} w) de la luz GL_SPOT_DIRECTION (0.0, 0.0,1.0) ^{Dirección (x, y,} z) del spotlight

GL_SPOT_EXPONENT 0.0 Spotlight exponent

GL_SPOT_CUTOFF 180.0 Spotlight cutoff angle

GL_CONSTANT_ATTENUATION 1.0 Constant attenuation factor

GL_LINEAR_ATTENUATION 0.0 Linear attenuation factor

GL_QUADRATIC_ATTENUATION 0.0 Quadratic attenuation factor

El objeto es iluminado dependerá entonces de su forma y de la relación de posiciones cámara-objeto-fuente de Luz. Las escenas en Opengl tienen varias fuentes de luz que pueden estar apagadas o encendidas independientemente. La luz puede estar iluminando un toda la escena (luz ambiental) o solamente una dirección determinada. Las fuentes de luz sólo hacen su efecto cuando la escena consta de superficies u objetos que absorben o reflejan luz. Los objetos pueden producir su propia luz, existen dos formas: reflexión difusa y la especular.

La iluminación se divide en cuatro tipos: emitida, ambiente, difusa y especular.

5. Investigue y reporte un corto resumen sobre el modelo de iluminación Warn de atenuación.

7. Respecto del punto anterior, reporte que significan los argumentos de la función glLight ()

Siguientes

a. GL_AMBIENT: intensidad de RGBA de la luz ambiente b. GL_DIFFUSE: intensidad RGBA de la luz difusa

c. GL_SPECULAR: intensidad RGBA de la luz Especular d. GL_POSITION: posición de de la luz en (x,y,z, w).

e. GL_SPOT_DIRECTION: dirección en (x, y, z) del primer plano f. GL_SPOT_EXPONENT: exponente del primer plano

g. GL_SPOT_CUTOFF: ángulo de corte

h. GL_CONSTANT_ATTENUATION: factor de la constante de

atenuación

i. GL_LINEAR_ATTENUATION: factor de la atenuación lineal

j. GL_QUADRATIC_ATTENUATION: factor de atenuación cuadrático.

Para definir las fuentes de luz tenemos que definir primero sus propiedades: color, posición, dirección. Usamos glLight: void glLight (GLenum luz, GLenum nombre, TYPOparam);

Se crea la fuente de luz que indica el parámetro luz, hay 8 fuentes de luz en la definición estándar: LIGHT0,...., LIGHT7.

El argumento nombre específica las características de la luz, que son unos parámetros ya definidos en OpenGl:

GL_AMBIENT, GL_DIFFUSE, GL_SPECULAR, GL_POSITION,

GL_SPOT_DIRECTION, GL_SPOT_EXPONENT, GL_SPOT_CUTOFF, GL_CONSTANT_ATTENUATION, GL_LINEAR_ATTENUATION, GL_QUADRATIC_ATTENUATION.

GL_DIFFUSE Y GL_ESPECULAR sólo se usan con la primera fuente de luz.

Un ejemplo de glLight sería:

glLightfv (GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, luz ambiental) ;

Primero se activa la luz de la escena porque sino al activar los objetos primero después no se vería el efecto de luz. La función que hace la función es glEnable. glEnable (nombre de la fuente de luz a activar). También existe una función para desactivar la iluminación, que es glDisable.

8. Investigue y reporte que subrutinas de OpenGl se requieren para definir un material ambiente y que argumentos necesita (glMaterial).

Tenemos 3 componentes:

* La intensidad de la luz global.

* La posición del observador.

* La forma de iluminar los polígonos.

Para hacer que la luz ambiente no sea la de ninguna fuente de luz, utilizamos:

GLfloat luz_ambiental[] = { 0.2, 0.2, 0.2, 1.0 };

glLightModelfv (GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, luz_ambiental);

Por defecto situamos al observador en el infinito y entonces la luz afecta de la misma manera a todos los objetos pero si lo situamos en otra posición distinta (posición local), la iluminación tendría que variar. Este cambio se puede realizar con:

glLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER, GL_TRUE); // Esta función coloca el punto de vista para la iluminación en (0,0,0).

Si queremos volver a situar al observador en el infinito utilizamos esta función de nuevo pero con GL_FALSE.

El valor de GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT es un color de modo que una matriz que

contiene los valores RGBA.

GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER: componente especular define cómo se calcula.

El destacar especular depende de la dirección desde el vértice y el punto de vista y la dirección del vértice y la fuente de luz. Así, se destaca depende de la posición de los ojos.

Con un infinito de puntos de vista, la dirección desde el vértice y el punto de vista sigue siendo el mismo para todos los vértices por lo que esta dirección no necesita ser calculada.

Debido a esta razón, el cálculo de la luz es más rápido. Este es el punto de vista por defecto.

Con un punto de vista, la dirección entre el punto de vista y el vértice deben ser calculados.

Se crea un modelo más preciso para el cálculo de lo más destacado.

0 = infinito, el punto de vista 1 = punto de vista local

GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE define si la luz se aplica a las dos partes de un objeto o sólo en una cara.

0 = una cara 1 = de dos caras

9. Investigue y reporte que subrutinas de OpenGl se requieren para definir un material que presente reflexión difusa de la luz y que argumentos necesita (glMaterial).

El material es un concepto que está asociado con un objeto. Por ejemplo, algunos objetos pueden absorber un determinado color o refleja la luz (por ejemplo: espejo de aumento y de metal).

Dependiendo de las propiedades de los materiales la luz tiene un efecto distinto sobre ellos.

Estas propiedades se definen con glMaterial:

void glMaterial(GLenum cara, GLenum nombre, TYPOparam);

El argumento cara, determina la cara del objeto en la que aplicamos las propiedades, tiene los siguientes valores:

GL_FRONT, GL_BACK, GL_FRONT_AND_BACK.

El siguiente indica la propiedad que va utilizarse para dicha cara, puede ser:

GL_AMBIENT: color del ambiente de reflexión GL_DIFFUSE: color de la reflexión difusa

GL_SPECULAR y GL_SHININESS: color de la reflexión especular.. Esta reflexión se define si la luz producir un relieve en el objeto como en el espejo y el metal. El brillo se utiliza para la dimensión y la intensidad de la destaque.

GL_EMISSION: da sentido de que el objeto parece que emite luz. Este es usado para crear la lámpara o bombilla.

WARNING: el objeto parece que emite luz, pero no emite luz. Es necesario crear una fuente de luz en la posición del objeto que realmente emite las luces.

Dependiendo de las propiedades de los materiales la luz tiene un efecto distinto sobre ellos.

Estas propiedades se definen con glMaterial:

void glMaterial(GLenum cara, GLenum nombre, TYPOparam);

El siguiente indica la propiedad que va utilizarse para dicha cara, puede ser:

GL_AMBIENT, GL_DIFFUSE, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, GL_SPECULAR, GL_SHININESS, GL_EMISSION, GL_COLOR_INDEXES.

Reflexión ambiente y difusa: La reflexión difusa determina el color de un objeto. La reflexión ambiente determina la forma en que el objeto refleja la luz ambiental que recibe.

Reflexión especular: La reflexión especular determina el color de los brillos del objeto, se controla con el parámetro GL_SHININESS.Si su valor es muy alto el brillo estará más concentrado.

Emisión: Podemos hacer que parezca que los objetos emiten una luz de un color determinado, asi podemos conseguir el efecto de lámparas, por ejemplo. Si ponemos una fuente de luz en dicho punto también el efecto es aún mejor.

Cambio de las propiedades del material: Para realizarlo utilizamos la función glColorMaterial:

void glColorMaterial (Glenum cara, Glenum modo).

Cara puede tomar los valores que tenía en la función glMaterial y modo los siguientes:

GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, GL_DIFFUSE, GL_SPECULAR o

GL_EMISIÓN.

Podemos cambiar el color ahora para la nueva cara utilizando glColor. Después de realizar estos cambios debemos llamar a glEnable con el argumento GL_COLOR_MATERIAL para que los cambios tengan el efecto deseado.

glColorMaterial(GL_FRONT, GL_DIFFUSE);

glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);

10. Investigue y reporte que subrutinas de OpenGl se requieren para definir un material que presente reflexión especular de la luz y que argumentos necesita (glMaterial).

El material de la propiedad afectada con el objeto es sacar los valores actuales de las diferentes propiedades. Por lo tanto, si establece un tiempo las propiedades de un valor específico, extraer todos los objetos que deben tener propiedad hasta que cambie un valor.

Así que, para aplicar un material a un objeto, es necesario configurar el material deseado, y después, el objeto.

Advertencia: si usted tiene muchos objetos que tienen diferentes propiedades de los materiales, es recomendable establecer todas las propiedades de los materiales para cada objeto y evitar la aplicación de una propiedad que no es deseada.

La fórmula utilizada para determinar el color de un vértice:

color = GLOBAL_AMBIENT + AMBIENT_DIFFUSE + SPECULAR EMISSION

Cada término de esta ecuación es calculado con las siguientes expresiones.

GLOBAL_AMBIENT Plazo: Este término es el componente ambiental de la luz atenuada por el modelo de propiedad ambiente del material:

GLOBAL_AMBIENT = GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT * GL_AMBIENT del material

AMBIENT DIFFUSE SPECULAR: Plazo ambiente es la suma de las luces de ambiente,

que provienen de cada uno de las luces y el ambiente mundial de la luz modelo.

AMBIENT + DIFFUSE + SPECULAR = factor de atenuación especular * spotFactor (GL_AMBIENT del material * GL_AMBIENT de la luz + GL_DIFFUSE del material * GL_DIFFUSE de la luz *.... + GL_SPECULAR del material * GL_SPECULAR de la luz

* GL_SHININESS *...)

spotFactor = 1 si la luz no es un terreno y 0 si la luz es un punto y el vértice está fuera del lugar del cono.

GL_SPOT_EXPONENT *: Depende de la posición del vértice y normal en relación con la luz de posición.

No se necesita saber exactamente la fórmula, sólo necesita saber que lo que depende de la posición del vértice y su orientación (vector normal). El plazo de emisión es el valor de emisión del material: GL_EMISSION

11. Investigue y reporte la función glPolygonMode() y que argumentos necesita.

NOMBRE: glPolygonMode - seleccionar el modo de un polígono rasterización ESPECIFICACIÓN EN C: GlPolygonMode vacío (GLenum cara, GLenum modo)

PARÁMETROS:

Face: Especifica enfrentan los polígonos que se aplica a modo. Debe ser GL_FRONT para polígonos orientados hacia delante, para volver GL_BACK - frente a los polígonos, o GL_FRONT_AND_BACK de primera y apoyo frente a los polígonos.

Mode: Especifica el modo de cómo se trama polígonos. Aceptada Valores son GL_POINT, GL_LINE, y GL_FILL. El valor inicial es GL_FILL tanto para front-y back -Frente a los polígonos.

DESCRIPCIÓN

glPolygonMode controla la interpretación de los polígonos de rasterización. La cara que describe el modo polígono aplicado a:

Polígonos orientados hacia delante (GL_FRONT), a los polígonos atrás- (GL_BACK), o ambos (GL_FRONT_AND_BACK).

El modo de polígono sólo afecta a la final rasterización de polígonos. En particular, el vértice de un polígono es recortado y, posiblemente sacrificados antes de que estos modos de aplicación. Tres modos se definen y se puede especificar en modo:

GL_POINT: los vértices del polígono que se marcan como el inicio del borde de una frontera se dibujan como puntos. Punto de atributos tales como GL_POINT_SIZE y GL_POINT_SMOOTH de controlan la rasterización de los puntos. La rasterización atributos de un polígono como GL_POLYGON_MODE no tiene ningún efecto.

GL_LINE: Los bordes de la frontera del polígono se dibujan como segmentos de

línea. Son tratados como conectores de segmentos de línea para el punteado de linea;

el contador y el patrón de la línea no se restablecen entre segmentos. Atributos tales como GL_LINE_WIDTH y GL_LINE_SMOOTH controlan la rasterización de las líneas. La rasterización atributos de un polígono distintos a GL_POLYGON_MODE no tienen ningún efecto.

GL_FILL El interior del polígono está lleno. Atributos como GL_POLYGON_STIPPLE y GL_POLYGON_SMOOTH controlan de la rasterización del polígono.

EJEMPLOS

Para dibujar una superficie llena con apoyo frente a los polígonos y esbozadas polígonos orientados hacia delante, utilizamos la llamada glPolygonMode (GL_FRONT, GL_LINE);

NOTA:

Los vértices están marcados como límite o “nonboundary” con un borde.

Los bordes de pabellón son generados internamente por el GL cuando descompone polígonos, que se pueden establecer explícitamente el uso GlEdgeFlag.

ERRORES:

GL_INVALID_ENUM se genera en caso de que una cara o el modo sean un valor no aceptado.

GL_INVALID_OPERATION se genera si es glPolygonMode ejecutado entre la ejecución de glBegin y la Correspondiente ejecución de glEnd.

12. Investigue y reporte la función glShadeModel() y que argumentos necesita.

NOMBRE: GlShadeModel - seleccione plana o lisa sombreado ESPECIFICACIÓN EN C: GlShadeModel vacío (GLenum modo) PARÁMETROS:

Especifica el modo de un valor simbólico que representa un sombreado Técnica. Los valores aceptados son GL_FLAT y GL_SMOOTH. El valor inicial es GL_SMOOTH.

DESCRIPCIÓN:

Las primitivas GL pueden tener plana o lisa sombreado. Sombreado suave, son calculadas por default, hace que los colores calculados de los vértices sean interpolados como la primitiva raster típicamente la asignación de diferentes colores para cada píxel resultante Fragmento.

Sombreado plano selecciona el color de sólo un vértice y lo asigna a todos los

fragmentos de píxel generados por un único "rasterizing” primitiva.

En cualquiera de los dos caso, el color de un calculado vértice es el resultado de iluminación, si la iluminación está activada, o es el color actual en el momento en el vértice se ha especificado si la iluminación es discapacitados.

Plana y lisa de sombra son indistinguibles de los puntos. A partir de cuando se emite glBegin y contando vértices y a partir del 1 de primitivas, la GL le da a cada plano-línea de sombra i el segmento calculado color de vértice i +1, el segundo Vértice. Contando a partir del 1 de forma similar, el GL le da a cada plano - sombreado de color calculado el polígono de las enumeradas en el vértice La siguiente tabla. Este es el último vértice de especificar el polígono en todos los casos salvo los polígonos únicos, donde el primer Vértice especifica el sombreado de color plano.

Primitiva del polígono Vértice

Single polygon (i = 1) 1

Triangle strip i+2

Triangle fan i+2

Independent triangle 3i

Quad strip 2i+2

Independent quad 4i

Plana y lisa de sombra son especificados por glShadeModel con modo de GL_FLAT y GL_SMOOTH, respectivamente.

ERRORES

GL_INVALID_ENUM modo se genera si es cualquier valor distinto de GL_FLAT o GL_SMOOTH.

GL_INVALID_OPERATION se genera si es glShadeModel ejecutado entre la ejecución de glBegin y la Correspondiente ejecución de glEnd.

Ejercicio 1: Crear un nuevo proyecto

1. Vamos a crear un nuevo proyecto dentro de la carpeta “prácticas_gl”. Asi que presione en secuencia menú “File->New Project” o simplemente presione simultáneamente las teclas

“ctrl+shift+N”. El nuevo proyecto se llamará “ejer04”.

2. Localice el archivo el archivo “ejemplo_luces_1.cpp” y cópielo de su origen a la carpeta

“…\prácticas_gl\ejer04”.

3. Presione la secuencia menú “Project->Add Existing_Item” o simplemente presione la combinación de teclas “Shift+Alt+A”.

4. El programa consta de una sección de:

a. Variables globales para definir luces y materiales

b. Subrutina “luces()” que habilita las ecuaciones de luz de OpenGL

c. Subrutina “EjesReferencia()” que dibuja los ejes del sistema de referencia.

d. Subrutina “Cilindro()” que dibuja un cilindro (es posible aún no entienda el código).

e. Subrutina “RenderScene()” que ordena invoca a las subrutinas anteriores para dibujar la escena.

f. Subrutina”main ()” que prepara la ventana Windows para OpenGL.

5. Construya y ejecute.

6. Reporte la gráfica obtenida

7. Localice dentro de la rutina “RenderScene()” la línea “glShadeModel (GL_FLAT)” y cambie “GL_FLAT” por “GL_SMOOTH”. Construya y ejecute.

8. Reporte la figura obtenida. Figura con GL_SMOOTH

Ejercicio 2: Modifique la primitiva. Para el usuario

El modelo de iluminación practicado hasta ahora tiene un pequeño defecto. Considere dos objetos a diferentes distancias de la fuente de luz. El objeto cercano tendrá cierta iluminación y el objeto lejano deberá estar menos iluminado por lo que se verá oscurecido. El modelo de iluminación de OpenGL, como está configurado actualmente no toma en cuenta esta situación. Para habilitar esta característica debe hacer uso de los argumentos: GL_CONSTANT_ATTERNUATION, GL_LINEAR_ATENNUATION, GL_QUADRIC_ATTENUATION.

9. Dentro de la subrutina “Cilindro ()” hay código en comentarios que dibuja un segundo cilindro de iguales dimensiones al primero pero alejado. Retire los comentarios. Construya y ejecute el programa.