OpenGL برنامه نویسی گرافیکی با

OpenGLبرنامه نویسی گرافیکی با

PhD candidate

به نام خداوند هستی بخش یگانه

جلسه دهم

A.M. Safaei

گرافیک کامپیوتری جلسه دهم

OpenGLورودی های در محیط

گرافیک کامپیوتری

:: ورودیها :: صفحه کلید glutKeyboardFunc

GLUT دو ت�ابع را ب�رای وق�ایع مرب�وط ب�ه ص�فحه کلی�د هنگ�ام فش�ردن

یک کلید فراهم نموده است.

glutKeyboardFunc جهت پ�ردازش مرب�وط ب�ه فش�ردن ش�دن کلی�د :

ه�ای معم�ولی اس�تفاده می ش�ود ) ح�روف الفب�ا ، اع�داد و تم�ام کلی�د

هایی که دارای کد اسکی هستند(.

یکی از کاربرده�ای این ت�ابع ف�راهم آوردن راهی ب�رای خ�روج از برنام�ه

کلی�د فش�ردن ت�ابع ESCAPEهنگ�ام اینک�ه ب�ه توج�ه ب�ا باش�د، می

glutMainLoop.یک حلقه نامتناهی تولید می کند

جلسه هشتم

ESCAPE = 27کد اسکی

void keyboard(unsigned char key, int x, int y)} if( key == 27) exit(0);{


:: ورودیها :: صفحه کلید glutSpecialFunc

glutSpecialFunc جهت پ�ردازش مرب�وط ب�ه فش�ردن ش�دن کلی�د ه�ای :

ش�کل را ب�ه F1خ�اص اس�تفاده می ش�ود ، بعن�وان مث�ال ب�ا فش�ردن کلی�د

به رنگ آبی در بیاورد.F3 به رنگ سبز و کلید F2رنگ قرمز و با کلید

جلسه هشتم

void special( int key, int x, int y)}switch(key)} case GLUT KEY F1: r=1.0; g=0.0; b=0.0; break; case GLUT KEY F2: r=0.0; g=1.0; b=0.0; break; case GLUT KEY F3: r=0.0; g=0.0; b=1.0; break;{ {


ورودیها :: کلید های پیرایشی glutGetModifiers)(

جلسه هشتم

( پیرایشی های کلید آیا اینکه تعیین ,ALT, CTRLجهت

SHIFT می اس�تفاده بازگش�تی ت�ابع از ان�د ش�ده فش�رده )

شود.

:GLUT_ACTIVE_SHIFT ش�دن فش�رده ص�ورت در Shift و

روشن باشد.Caps Lockروشن بودن کلید

GLUT_ACTIVE_CTRL در ص�ورتی ک�ه کلی�د :CTRL را فش�ار

دهید.

:GLUT_ACTIVE_ALT کلی�د ک�ه ص�ورتی در ALT فش�ار را

دهید.

گرافیک کامپیوتری جلسه هشتم

مث�ال :در اس�تفاده از کلی�د ه�ای پیرایش�ی ت�ابع مربوط�ه ب�ه ص�فحه کلی�د را

رن�گ قرم�ز ALT+rط�وری تغی�یر می دهیم ک�ه در ص�ورت فش�رده ش�دن

void keyboard(unsigned char key, int x, int y)غیر فعال و در غیر اینصورت فعال شود.

}

if( key == 27)

exit(0);

else if (key == 'r') }

int mod = glutGetModifiers();

if( mod == GLUT_ACTIVE_ALT)

r = 0.0;

else

r = 1.0;

{

{

ورودیها :: کلید های پیرایشی glutGetModifiers)(


:: ورودیها :: ماوس glutMouseFunc

همانن�د ص�فحه کلی�د درGLUT ب�رای م�اوس ت�ابع زی�ر در نظ�ر

گرفت�ه ش�ده اس�ت، ک�ه کلی�ک ک�ردن ب�ا م�اوس را کن�ترل می

کند.

پارامتر اول این ت�ابع جهت مش�خص ک�ردن اینک�ه ک�دام دکم�ه

ی�ا ره�ا ش�ده می باش�د و دارای س�ه م�اوس فش�رده ش�ده و

حالت زیر می باشد:

.1GLUT_LEFT_BUTTON

.2GLUT_MIDDLE_BUTTON

.3GLUT_RIGHT_BUTTON

جلسه هشتم

void glutMouseFunc( void (*func) (int button, int state, int x, int y));


:: ورودیها :: ماوس glutMouseFunc

فش�رده یع�نی مربوط�ه دکم�ه وض�عیت ت�ابع، دوم پارامتر

شدن یا رها شدن را مقدار دهی می کند.

.1GLUT_DOWN

.2GLUT_UP

جلسه هشتم

void glutMouseFunc( void (*func) (int button, int state, int x, int y));

void mouse(int b, int s, int x, int y)}switch(b) } case GLUT LEFT BUTTON: if( s == GLUT DOWN) r = 1.0; else r = 0.0; break; }}

ماوس های دکمه فشردن تشخیص


در این مبحث الگوریتم های برش خط و

برش چند ضلعی بررسی می شود

)کوتاه سازی(Clipping برش



بــرش خــط Line Clipping -


) برش خط )کوتاه سازی خط

جلسه دهم

رسم یک خط درون یک مستطیل با اضالع افقی و عمودی •

می نامیم درون مستطیل و Pفرض کنید یک راس پاره خط که آن را •

می نامیم خارج از مستطیل باشد و در نظر Qراس دیگر که آن را

با PQ نقطه تقاطع پاره خط I را رسم کنیم ) PIداریم فقط پاره خط

مرز مستطیل است.


) برش خط )کوتاه سازی خط

جلسه دهم

معین می شود، xmin, xmax, ymin, ymaxمستطیل توسط چهار عدد •

و با yO=ymax ضلع باالی مستطیل را قطع کرده است : PQچون خط

:PBQ و PAIتوجه به تشابه دو مثلث

را می PIاز طریق مقدار باال به راحتی پاره خط •

توان رسم کرد.


الگوریتم کوتاه سازی خط

کوهن - ساترلند

Cohen-Sutherland Line Clipping


الگوریتم کوتاه سازی کوهن - ساترلند

یکی از روشهای موثر برای کوتاه سازی خط الگورتیم کوهن – ساترلند می •

باشد، که با امتداد اضالع مستطیل، صفحه نمایش را به نه قسمت تقسیم

می کندو به هر کدام از این نه بخش یک کد چهار بیتی کد خروج اختصاص

داده، هر بیت کد خروج در صورتی یک می شود که ناحیه متناظر با آن از

سمت معین پنجره خارج شده باشد.

0000 00100001

1001

0101 0100

1000 1010

0110

: 1 بیت

چپ

: 2 بیت

راست

: 3 بیت

پائین

: 4 بیت

باال



خواه�د ب�ود، 0000اگ�ر نقط�ه ای درون مس�تطیل ق�رار گ�یرد ک�د خ�روج آن •

است.1000کد خروج نقطه که دقیقا باالی مستطیل قرار دارد

نش�ان c2 و c1اگ�ر ف�رض ش�ود ک�ه خ�د خ�روج دو انته�ای پ�اره خ�ط را ب�ا •

دهیم، در اینصورت داریم :

آنگ�اه پ�اره خ�ط ک�امال درون پنج�ره می باش�د و بای�د c2 = 0000 ی�ا c1اگ�ر •

بطور کامل رسم شود.

باش�د آنگ�اه پ�اره خ�ط ک�امال خ�ارج از 0000 مخ�الف ب�ا مق�دار c2 و c1اگ�ر •

پنجره بودن و نباید رسم شود.

پ�اره خ�ط مزب�ور • آنگ�اه نب�ود برق�رار دوم و اول از ح�االت هیچک�دام اگ�ر

توس�ط م�رز پنج�ره ب�ه دو بخش تقس�یم می ش�ود ک�ه ب�رای ه�ر دو بخش بای�د

مراحل اول و دوم را تکرار کنیم .

برای اینک�ه بفهمیم پ�اره خ�ط ک�دام م�رز را قط�ع ک�رده اس�ت کافیس�ت م�رز •

متناظر را با بیتی را که مقدار آن یک است تعیین کنیم.



(Xmin, Ymax)

(Xmin, Ymin)

(Xmax, Ymax)

(Xmax, Ymin)

یکی از رئوس را به دلخواه انتخاب می کنیم، اگر خارج از •محدوده بود، نقطه تقاطع خط با مرز پنجره دید را پیدا می

کنیم و این نقطه جدیدرا جایگزین نقطه خارج از محدوده می کنیم.

چهاربیتی راس مورد نظر را برای تشخیص مرز، کافیست کد•بررسی نمود.

1001

0101

0001 0000

1000

0010

1010

0100 0110



: 1 بیت

چپ

: 2 بیت

راست

: 3 بیت

پائین

: 4 بیت

باال

منطقه

شماره بیت


0000

0100

1000

0001 0010

0110

10101001

0101

A1

A2

1. A1=0000,A2=00002. (both 0000) – Yes -> accept & draw3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

1. A1=0000,A2=00002. (both 0000) – Yes -> accept & draw3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

الگوریتم


0000

0100

0001 0010

01100101

A1

A2

B1

B21. B1=1001,B2=10102. (both 0000) – No3. AND Operation

B1 1001B2 1010Result 1000

3.1 (not 0000) – Yes reject 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

الگوریتم

1. B1=1001,B2=10102. (both 0000) – No3. AND Operation

B1 1001B2 1010Result 1000

3.1 (not 0000) – Yes reject 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4


B1 1001B2 1010Result 1000

3.1 (not 0000) – Yes reject 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4


B1 1001B2 1010Result 1000

3.1 (not 0000) – Yes reject 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

1001 1000 1010


0000

0100

1000

0010

0110

10101001

0101

A1

A2

C1

C2

1. C1=0001,C2=00002. (both 0000) – No 3. AND Operation

0001 0000

result 0000 3.1(not 0000) - No 3.2. (0000)-Yes 3.2.1. choose C1 3.2.2. Intersection point, C1’ at LEFT 3.2.3 C1 <- C1’ C1 = 0000 3.2.4 repeat 2


0001 0000



0001 0000


C1’


0001 0000



0001 0000


C1’

C2

0001

1. C1=0001,C2=00002. (both 0000) – Yes -> accept & draw3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

الگوریتم

اگ�ر نقط�ه تق�اطع روی م�رز چپ ی�ا راس�ت باش�د و دو راس آغ�از •

خ��ط پای��ان و

(x1 , y1( و )x2 , y2 و ش�یب خ�ط باش�ند )m باش�د، مختص�ات

( عبارتست از:xt , ytنقطه تقاطع )


xt = Xmin (چپ) یا xt = Xmax (راست)

yt = y1 + m(xt - x1 )


اگ�ر نقط�ه تق�اطع روی م�رز ب�اال ی�ا پ�ایین باش�د و دو راس آغ�از و •

خ��ط پای��ان

(x1 , y1( و )x2 , y2 و ش�یب خ�ط باش�ند )m باش�د، مختص�ات

( عبارتست از:xt , ytنقطه تقاطع )


xt = x1 + (yt - y1 )/m

yt = Ymin (باال) یا yt = Ymax (پایین)




1. Assign a region code for each endpoints.

2. If both endpoints have a region code 0000 --- accept these line.

3. Else, perform the logical AND operation for both region codes.

3.1 if the result is not 0000 - reject the line.

3.2 else – (result = 0000, need clipping)

3.2.1. Choose an endpoint of the line that is outside the window.

3.2.2. Find the intersection point at the window boundary (base on region code).

3.2.3. Replace endpoint with the intersection point and update the

region code.

3.2.4. Repeat step 2 until we find a clipped line either accepted or rejected.

4. Repeat step 1 for other lines.


#define LEFT EDGE 0x1

#define RIGHT EDGE 0x2

#define BOTTOM EDGE 0x4

#define TOP EDGE 0x8

unsignedchar encode (GLint x, GLint y, GLint wx1, GLint wy1, GLint wx2, GLint wy2)

{

unsigned char code = 0x00;

if(x < wx1) code = code | LEFT EDGE;

if(x > wx2) code = code | RIGHT EDGE;

if(y < wy1) code = code | BOTTOM EDGE;

if(y > wy2) code = code | TOP EDGE;

return (code);

}




#define INSIDE(a) (!a)

#define REJECT(a,b) (a & b)

#define ACCEPT(a,b) (!(a|b))

void SwapPts(GLint *x1, GLint *y1, GLint *x2, GLint *y2)

{

GLint temp;

temp = *x1; *x1=*x2; *x2=temp;

temp = *y1; *y1=*y2; *y2=temp;

}

void SwapCodes (unsigned char *c1, unsigned char * c2)

{

unsigned char temp;

temp = *c1, *c1=*c2; *c2=temp;

}



voidClipLine (GLint wx1, GLint wy1,GLint wx2, GLint wy2, GLint x1, GLint y1,

GLint x2, GLint y2){

unsigned char code1, code2;

int done = FALSE, draw = FALSE;

GLfloat m;

while (!done){

code1=encode(x1, y1, wx1, wy1, wx2, wy2);

code2=encode(x2, y2, wx1, wy1, wx2, wy2);

if(ACCEPT (code1, code2))

{

done = TRUE;

draw = TRUE;

}

ادامه الگوریتم اسالید بعد


الگوریتم کوتاه سازی کوهن - ساترلندelse if(REJECT (code1, code2))done = TRUE;else { if(INSIDE (code1)) { SwapPts (&x1, &y1, &x2, &y2); SwapCodes(&code1, &code2); } if(x2 != x1) m = (GLfloat) (y2-y1)/(x2-x1); if(code1 & LEFT EDGE) { y1 += (wx1 - x1)*m; x1 = wx1; } else if(code1 & RIGHT EDGE) { y1 += (wx2 - x1)*m; x1 = wx2; }

elseif(code1 & BOTTOM EDGE){ if(x2 != x1) x1 += (wy1 - y1)/m; y1 = wy1; } else if(code1 & TOP EDGE) { if(x2 != x1) x1 += (wy2 - y1)/m; y1 = wy2; } }}if (draw) MidpointLine(x1, y1, x2, y2);}

ادامه الگوریتم از اسالید قبل


الگوریتم کوتاه سازی چند ضلعی

ساترلند - هاجمن

Sutherland-Hodgman Clipping

ابت�اد تم�ام • در این الگ�وریتم ب�رای کوت�اه س�ازی چن�د ض�لعی

کوت�اه ی�ک ض�لع مس�تطیل ب�ه نس�بت را اض�الع چن�د ض�لعی

خ�ط ی�ک بص�ورت را ض�لع آن واق�ع در ک�نیم، می س�ازی

می انج�ام س�ازی کوت�اه عم�ل و گرفت�ه نظ�ر در نامتن�اهی

دهیم .

ض�لعی • چن�د بعن�وان را اص�لی ض�لعی چن�د روش این در

ورودی و جن�د ض�لعی جدی�د را بعن�وان چن�د ض�لعی خ�روجی در

نظر می گیرم.


الگوریتم کوتاه سازی ساترلند - هاجمن























چهار حالت ممکن برای یک ضلع در الگوریتم ساترلند - هاجمن

outside inside

v1v1’

v2

outside inside

v1

v2

outside inside

v1v1’

v2

outside inside

v1

v2

Outside to inside:Output: v1’ and v2

Inside to inside:Output: v2

Inside to outside:Output: v1’

Outside to outside:Output: nothing



V2

V3

<V1, V2, V3>Left

V1



V1'

V2

V3

<V1, V2, V3>Left

<V1’ >

V1



V1'

V2’V3

<V1, V2, V3>Left

<V1’, V2’, V3 >

V1



V1'

V2’V3

<V1, V2, V3>Left

<V1’, V2’, V3 , V1 >

V1



V1'

V2’V3

Right<V1’, V2’, V3 , V1 >

V1



V1’’

V2’V3

Bottom<V1’, V2’, V3 , V1 >

V1

<V1’’ >



V1’’

V2’V3

Bottom<V1’, V2’, V3 , V1 >

V1

<V1’’, V2’, V3 >



V1’’

V2’V3

Bottom<V1’, V2’, V3 , V1 >

V1

<V1’’, V2’, V3, V3’ >

V3’’



V1’’

V2’V3

Bottom<V1’, V2’, V3 , V1 >

<V1’’, V2’, V3, V3’ >

V3’’



V1’’

V2’V3

Top<V1’’, V2’, V3, V3’ >

V3’’



v1

v5

v2 v3

v4



2مثال :

v1

v5

v2 v3

v4

v1

v5

v1

Clipping edge Clipping edge Clipping edge



v1

v5

v2 v3

v4

Now v1v2:


v1

v2

v1

v2



v1

v5

v2 v3

v4


v1

v2v2 v3v2 v3

Now v2v3:



v1

v5

v2 v3

v4


v1

v2v2 v3v3

v4

i1

Now v3v4:



v1

v5

v2 v3

v4


v1

v2v2 v3

i1

v5

v4 i2

v5

Now v4v5 :



OpenGL برنامه نویسی گرافیکی با

Documents