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Equipe
Onildo FerrazHélder Manoel Lima e SilvaFelipe Batista
• O que é OpenGL• Motivações• História• Aplicações• Pipeline• OpenGL x Direct3D• Arquitetura do OpenGL• Bibliotecas
Roteiro
O que é opengl?
Open Graphics Library
É a especificação de uma API para programação em computação gráfica.
Em outras palavras, OpenGL define um conjunto de funções fazer aplicações em computação gráfica.
OpenGL não é...
Uma linguagem de programação
Não tem comandos paracriação e gerenciamento de janelaslidar com entradas do usuário
Não tem comandos de alto-nível para descrição de objetos 3D
Motivação Desenvolver aplicativos gráficos era
difícilFalta de padronizaçãoEsforços duplicados
Era necessário uma plataformaAbstração de hardwarePortávelFácil de usar
História PHIGS – anos 80 IRIS GL – final dos anos 80 pela SGI OpenGL é criado em 1992 – mantido pela
OpenGL ARB (Architecture Review Board) Evans&Sutherland HP IBM Intel Matrox NVIDIA Sun Silicon Graphics (SGI)
Direct3d – Microsoft 1995 Desde 2006, OpenGL é parte do Khronos Group
Evolução OpenGL 2.0
Substituição do pipeline fixo por shaders OpenGL Shading Language
OpenGL 2.1OpenGL Shading Language revision 1.20sRGB texture formats
OpenGL 3.0DirectX 10 level hardware
Utilizações no mercado
Moonlight Creator
Ferramentas CAD
Modelagem e Desenho
Photopia
Visualização e Simulação
Hardware-Assisted Rendering
glutrad (radiosity, hemicube approximation)
Animação e Efeitos Especiais
Vídeo do trem do filme “The Prototype”
NewTek Light Wave 3d
Jogos
OpenGL Linux Chess
Call of Duty
Quake 3
Counter Strike
Pipeline
Pipeline Objetos definidos no seu proprio sistema de coordenadas
Transformaçoes de modelagem orientam os objetos de acordo com um sistema de coordenadas comum
UNIVERSO
Transformações
Transformações
AS TRANSFORMACOES AFIM PRESERVAM LINHAS PARALELAS
Pipeline Modelo de Phong
Vetor normal
Posição da fonte de luz
Modelo de Phong
Emissão: contribuição que não depende de fontes de luz (fluorescência)
Ambiente: contribuição que não depende da geometria
Difusa: contribuição correspondente ao espalhamento da reflexão lambertiano (independe da posição do observador)
Especular: contribuição referente ao comportamento de superfícies polidas
Componentes do Modelo de Phong
Difusa Especular Ambiente
Reflexão Difusa
Atenuações…
Reflexão Especular
Luz Ambiente
Luz Ambiente
Iluminação - Geometria
A posição dos vértices com relação ao olho e a fonte luminosa contribui no cálculo dos efeitos atmosféricos
O vetor normal é fundamentalNão é calculado automaticamente
Posição da fonte de luz
Pipeline Coordenadas em relação a câmera
Tipos de projeção
Pipeline Coordenadas em relação a câmera
Tipos de projeção
Transformação de câmera
Projeções - perspectiva
Porção do universo selecionada para visualização
Plano de projeção
Centro de projeção
Projeções - ortogonal
Perspectiva X Ortogonal
Pipeline Eliminar o que não está dentro do volume de visualização
Pipeline Conversão de polígonos para pixels (DISCRETO)
Pipeline Eliminar o que está obstruído
Pipeline
OpenGL x Direct3D
Direct3D é parte da DirectX API proprietária Aceleração 3D em hardware Plataforma Windows
OpenGL API aberta Pode usar aceleração 3D em hardware Maioria dos SO's modernos.
OpenGL x Direct3DPortabilidade D3D
Implementado apenas p/ a família Windows Incluindo XBOX e Sega Dreamcast
Há tentativas de portar p/ sistemas Unix Requer engenharia reversa (processo difícil)
OGL Implementado para Windows e UNIX
Mac OS X, Linux, Playstations, Wii, iPhone. SO's que permitem aceleração 3D: API primária
OpenGL x Direct3DPortabilidade
OGL Windows suporta aceleração por HW
apenas após a instalação de um driver da fabricante da GPU
OpenGL x Direct3DFacilidade de Uso
No início D3D frustrava muitos programadores.
John Carmack pediu à MS para abandoná-lo em favor do OGL (1997)
Após muita evolução, a crítica mudou John Carmack diz ser uma das melhores
APIs com que já trabalhou (2007) OpenGL não teve esse problema
OpenGL x Direct3DLinhas diferentes de pensamento
D3D foi feita p/ ser uma interface p/ HW 3D OGL foi feita p/ ser um sistema de
renderização 3D que pode ser acelerado por HW
D3D espera que a aplicação gerencie os recursos de HW
Desenvolvedor aloca os recursos OpenGL faz o driver gerenciar os recursos de
HW
OpenGL x Direct3DLinhas diferentes de pensamento
Ambas as APIs provêem aproximadamente o mesmo nível de funcionalidade
OpenGL x Direct3DUso no mercado profissional
OGL sempre dominou o D3D Muitas placas gráficas suportavam
apenas OGL. Hoje em dia é diferente Razões históricas
Aplicações gráficas originalmente escritas em IRIS GL, e depois portadas para OGL.
OpenGL x Direct3DUso no mercado profissional
Outra razão: Marketing e Design D3D não foi marketeada nem criada para
este propósito OGL é uma API 3D de propósito mais geral
OpenGL x Direct3DUso no mercado de jogos
No início cada placa aceleradora tinha seu software exclusivo
Tempo da Voodoo da 3dfx e da Matroxx Software de uma não rodava na outra
OGL e D3D emergiram como competidores Suporte da indústria a uma biblioteca multi-
plataforma 1990: Domínio do OpenGL
Facilidade de uso
OpenGL x Direct3DUso no mercado de jogos
1990: Domínio do OpenGL Facilidade de uso
2000: Desenvolvedores passaram a preferir D3D
Desde 1990 D3D sofreu várias melhorias Hegemonia do Windows no mercado de
jogos para Desktop
OpenGL x Direct3DUso no mercado de jogos
2005: Chegada da sexta e sétima geração de consoles
De Sega Dreamcast a Playstation 3 O mercado de consoles cresceu muito Desenvolvimento multi-console passou a ser
mais visado OpenGL -> suportado por todos os
consoles, exceto os da Microsoft OpenGL passou a ser mais interessante
Arquitetura do OpenGL
Conjunto de centenas de funções Acesso a praticamente todos os recursos do
HW de vídeo Internamente é uma máquina de estados
Cada estado diz à placa de vídeo o que fazer Cuidado com os estados indesejados
Cliente-servidor Protocolo padronizado
Arquitetura do OpenGL
Comandos não são imediatamente jogados para o HW
Otimiza o uso da rede e abre margem p/ outras otimizações
Bibliotecas relacionadas ao OpenGL
OpenGL Utility Library (GLU) Fornece diversas rotinas para auxiliar na
montagem de matrizes de visualização e projeção, desenho de superfícies e imagens 3D.
Biblioteca fornecida juntamente com todas as implementações do OpenGL
Todas as funções desta biblioteca têm o prefixo glu.
Bibliotecas relacionadas ao OpenGL
OpenGL foi feito para ser independente de qualquer sistema de janelas.
Consequentemente não tem comandos para abrir janelas ou ler eventos do teclado e mouse
Infelizmente é impossível escrever um programa gráfico completo sem o uso de ao menos uma janela
Bibliotecas relacionadas ao OpenGL
Para cada ambiente de janelas, existe uma biblioteca que estende a funcionalidade do sistema para suportar renderização OGL.
O sistema X possui o GLX O Windows possui a extensão WGL O IBM OS/2 tem o PGL
Bibliotecas relacionadas ao OpenGL
OpenGL Utility Toolkit (GLUT) Sistema de janela independente de sistema Criado por Mark Kilgard Esconde as complexidades das APIs de
diferentes ambientes de janelas Interface simples para a criação de uma
aplicação OpenGL
Referências OpenGL Programming Guide (Woo, Neider, Davis -
Addison-Wesley ) http://www.humus.ca/index.php?page=News http://www.soe.ucsc.edu/classes/cmps203/Fall04/finalreports/P
rojectPaper_JerryYee.pdf http://tools.devshed.com/c/a/Web-Development/OpenGL-vs-Dir
ectX-A-Comparison/ http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_OpenGL_and_Dire
ct3D http://www.xmission.com/~legalize/d3d-vs-opengl.html http://www.inf.pucrs.br/~manssour/OpenGL/ http://www.songho.ca/opengl/gl_pipeline.html http://www.cgl.uwaterloo.ca/~vtluu/Talks/OpenGL/ http://www.inf.ufrgs.br/~nedel/inf01047/05-openGL.pdf www.cin.ufpe.br/~marcelow