Преобразование к координатам отсечения

Методы Translate, Rotate

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glTranslatef")]

public static extern void Translate(float x, float y, float z);

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glRotatef")]

public static extern void Rotate(float angle, float x, float y, float z);

Эти описания следует поместить в класс gl библиотеки GL.

Матрица преобразования, отвечающая трансляции, имеет вид

.

Матрица преобразования, отвечающая вращению на угол θ относительно оси с единичным вектором u(x', y', z'), имеет вид

Здесь матрица поворота R определяется формулой

Где символ ^T означает транспонирование, I – единичная матрица, а матрица S имеет вид

Методы Translate, Rotate и последующие методы, описанные в этом разделе, будут использоваться для преобразований объектной системы координат к координатам наблюдения. Поэтому они вводятся в соответствующий стек преобразований. Установить режим ввода в стек преобразований от объектных координат к координатам наблюдения можно в конце метода InitProjection в форме кода

// Устанавливается режим ввода матрицы в стек преобразования

// от объектных координат к координатам наблюдения

gl.MatrixMode(gl.MODELVIEW);

// На вершину стека помещается единичная матрица преобразований

// от объектных координат к координатам наблюдения

gl.LoadIdentity();

Методы Translate и Rotate можно использовать в сочетании с таймером.

Для использования таймера из раздела Components окна Toolbox перенесите на форму f3D объект класса Timer. Дайте ему имя (свойство Name в окне Properties) timer. Выберите обработчик события Tick таймера в этом же окне Properties странице обработчиков (кнопка с изображением молнии).

Добавьте к полям формы f3D описание 4-ех новых полей, регулирующих параметры вращения и трансляции изображения

///

float angleRotate;

///

float angleTranslate;

// поля, хранящие состояние активности вращения и трансляции

bool rotateEnabled, translateEnabled;

На каждом тике таймера меняется параметр сдвига и/или поворота в зависимости от флагов, и изображается новый кадр, где объект уже оказывается сдвинутым и/или повернутым. Например, код в обработчике события Tick таймера может выглядеть следующим образом

if (translateEnabled) angleTranslate++;

if (rotateEnabled) angleRotate++;

RenderFrame();

Здесь параметры сдвига и поворота содержатся в полях angleTranslate, angleRotate, а флаги их активности – в полях translateEnabled и rotateEnabled соответственно (см. также ниже).

Метод Scale

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glScalef")]

public static extern void Scale(float x, float y, float z);

Поместите это описание в класс gl библиотеки GL.

Матрица преобразования масштабов имеет вид


Для примера использования метода Scale

• 
  в класс f3D добавьте поля
  

const float wheelScale = 0.003f;

///

float scaleCoeff;

• 
  в класс f3D добавьте обработчик вращения колесика мышки MouseWheel над панелью panelGL. Этот обработчик отсутствует в окне Properties, поэтому его следует добавить непосредственно в конструкторе формы f3D. С этой целью в конце тела этого конструктора (метод public f3D) начните набирать строку кода
  

На этом этапе должна возникнуть подсказка, предлагающая нажать клавишу Tab. Нажмите один раз и затем второй. Это приведет к тому, что

1. 
   строка кода автоматически завершится и примет вид
   

2. 
   появится скелета обработчика panelGL_MouseWheel в форме
   

{

throw new NotImplementedException();

Уберите строку throw… внутри обработчика и поставьте вместо нее операторы, меняющие масштабный коэффициент в заисимости от поворота колесика

scaleCoeff *= (float)(e.Delta > 0 ? 1.0 / (1.0 + wheelScale * e.Delta) : 1.0 + wheelScale * Math.Abs(e.Delta));

RenderFrame();

Здесь поле scaleCoeff содержит текущий масштаб изображения (аргумент метода Scale, см. также ниже), а поле wheelScale хранит некоторое постоянное значение, характеризующие плавность изменения масштаба. В данном случае значение wheelScale принято равным 0,003.

• 
  Для обработки события от колесика необходимо, чтобы панель panelGL оказывалась в фокусе при входе в нее курсора мышки (если панель не в фокусе, она не будет воспринимать информацию о повороте колесика мышки). Это обеспечивается обработкой события MouseEnter. Поэтому, найдите в окне Properties панели panelGL событие MouseEnter, и в его обработчик поместите строку кода, устанавливающую фокус на панель panelGL при попадании туда курсора мышки
  

Метод LookAt

///

[DllImport("GLU32.DLL", EntryPoint = "gluLookAt")]

public static extern void LookAt(double eyex, double eyey, double eyez,

double centerx, double centery, double centerz, double upx, double upy, double upz);

Описания LookAt следует поместить в класс gl библиотеки GL.

Добавьте в класс f3D формы следующие поля

///

double cameraFi;

double cameraSinFi, cameraCosFi;

///

double cameraTeta;

double cameraSinTeta, cameraCosTeta;

///

Point curCursorPos;

Найдите обработчики событий MouseDown и MouseMove мышки на панели panelGL (окно Properties) и внесите в них следующий код

• 
  В обработчике MouseDown
  

curCursorPos = e.Location;

• 
  В обработчике MouseMove
  

{

cameraFi += 2.0 * (e.X - curCursorPos.X) / panelGL.ClientSize.Width * Math.PI;

// Запоминается новое положение курсора

curCursorPos = e.Location;

// Вычисляются тригонометрические функции, используемые

// в LookAt для расчета матрицы преобразования

cameraCosTeta = Math.Cos(cameraTeta);

cameraSinTeta = Math.Sin(cameraTeta);

cameraSinFi = Math.Sin(cameraFi);

cameraCosFi = Math.Cos(cameraFi);

RenderFrame();

}

Здесь поле curCursorPos формы f3D хранит текущее положение курсора мышки на панели panelGL. Его значение обновляется при нажатии левой клавиши мышки и при движении мышки по панели. Поля cameraCosTeta, cameraSinTeta, cameraSinFi, cameraCosFi хранят текущую информацию о положении наблюдателя по отношению к объекту. Эта информация передается методу LookAt (см. также ниже).

Опишите новые поля в классе f3D формы

///

const float radiusEye = .001f;

// Компоненты единичного вектора оси вращения.

float rX, rY, rZ;

///

float radiusTranslate;

///

Random rnd = new Random();

Добавьте к классу метод, вызывающий все четыре метода преобразования координат (отметим, что операции трансляции и вращения не коммутируют, то есть их результат зависит от последовательности, в которой операции совершались)

///

void SetCurModelViewTransformation()

{

gl.LoadIdentity();

radiusTranslate * (float)Math.Sin(angleTranslate * Math.PI / 180), 0);

gl.Rotate(angleRotate, rX, rY, rZ);

gl.Scale(scaleCoeff, scaleCoeff, scaleCoeff);

// Установка "камеры наблюдения" - ввод специальной матрицы

gl.LookAt(

//Текущие координаты наблюдателя на сфере с центром в начале координат

radiusEye * cameraCosTeta * cameraSinFi,

radiusEye * cameraSinTeta,

radiusEye * cameraCosTeta * cameraCosFi,

//Неподвижная точка наблюдения

0, 0, 0,

// неподвижную точку (центр сферы)

-cameraSinTeta * cameraSinFi, cameraCosTeta, -cameraSinTeta * cameraCosFi);

}

Приведенный метод SetCurModelViewTransformation следует вызывать в начале метода BuildFrame.

Для инициализации рассмотренных параметров в начало метода InitSceneAttributes следует поместить вызов соответствующего метода

void InitModelViewTransfParameters()

{

rotateEnabled = translateEnabled = timer.Enabled = false;

double fi = rnd.NextDouble() * 2 * Math.PI, teta = rnd.NextDouble() * Math.PI;

// Единичный вектор оси вращения объектной системы координат.

rX = (float)(Math.Sin(teta) * Math.Cos(fi));

rY = (float)(Math.Sin(teta) * Math.Sin(fi));

rZ = (float)Math.Cos(teta);

scaleCoeff = 1;

// Начальное положение камеры

cameraTeta = .0; cameraFi = .0;

cameraCosTeta = Math.Cos(cameraTeta);

cameraSinTeta = Math.Sin(cameraTeta);

cameraSinFi = Math.Sin(cameraFi);

cameraCosFi = Math.Cos(cameraFi);

angleRotate = angleTranslate = radiusTranslate = 0;

}

Включать и выключать процессы трансляции и поворота можно отдельными кнопками, по клику которых должны меняться значения флагов rotateEnabled, translateEnabled и включаться/ выключаться таймер. Так же кнопкой можно приводить изображение в начальный вид, вызывая метод InitModelViewTransfParameters. Кнопки можно добавить к левой или правой панели объекта toolStripContainer1, находящегося на форму f3D.

• 
  на правую панель перетащить компоненту класса ToolStrip из раздела Menus & Toolbars окна Toolbox;
  
• 
  Щелкнув по стрелочке добавленного объекта, из выпадающего списка можно выбрать кнопку (Button);
  
• 
  В окне Properties этой кнопки изменить значения некоторых ее свойств:
  
  • 
    Дать ей имя (Name) btnRotate;
    
  • 
    Свойство DisplayStyle - выбрать Text
    
  • 
    Свойство Image – выбрать None (стереть картинку, данную по умолчанию)
    
  • 
    Свойство Text – Rotate
    
  • 
    Свойство TextDirection – Vertical90
    
  • 
    Выбрать обработчик события Click этой кнопки и вписать в него код
    

if (rotateEnabled && !timer.Enabled)

timer.Enabled = true;

if (!rotateEnabled && !translateEnabled)

timer.Enabled = false;

Аналогичные действия следует провести для новой кнопки, которая будет активировать процесс трансляции изображения, назвав кнопку btnTranslate и поместив в обработчик ее клика код

btnTranslate.Text = (translateEnabled = !translateEnabled) ? "Stop" : "Translate";

radiusTranslate = translateEnabled ? .5f : 0;

RenderFrame();

if (translateEnabled && !timer.Enabled)

timer.Enabled = true;

if (!rotateEnabled && !translateEnabled)

timer.Enabled = false;

Разместите самостоятельно на левой панели новую кнопку, назвав ее btnRestore. Напишите код обработчика клика кнопки btnRestore, возвращающей изображение в исходное состояние.

Так может выглядеть новая редакция метода InitProjection, устраняющая наблюдаемый дефект

void InitProjection()

{

// Определение текущей ширины и высоты порта наблюдения

vpHeight = gl.Get(gl.VIEWPORT, 4)[3];

if (vpWidth > vpHeight)

{

prjLeft = -(prjRight = vpWidth / vpHeight); prjBottom = -(prjTop = 1);

else

prjLeft = -(prjRight = 1); prjBottom = -(prjTop = vpHeight / vpWidth);

}

prjFar = -(prjNear = (float)Math.Sqrt(3) + radiusEye);

// от координат наблюдения к координатам отсечения

gl.MatrixMode(gl.PROJECTION);

// Ввод единичной матрицы

gl.LoadIdentity();

// Умножает текущую матрицу на матрицу ортографической проекции

// с учетом пропорций порта наблюдения

gl.Ortho(prjLeft, prjRight, prjBottom, prjTop, -prjNear, -prjFar);

// Устанавливается режим ввода матрицы в стек преобразования

// от объектных координат к координатам наблюдения

gl.MatrixMode(gl.MODELVIEW);

gl.LoadIdentity();

}

Посмотрите результат редакций этого раздела.

1. 
   LoadMatrix загружает на вершину стека произвольную матрицу преобразования
   
2. 
   MultMatrix умножает матрицу, находящуюся в вершине стека, на произвольную матрицу
   

54. 
    Что делает метод Translate?
    
55. 
    Какой метод совершает преобразование поворота?
    
56. 
    Какой метод производит масштабное преобразование?
    
57. 
    Что делает метод LookAt?
    

8 Дисплейные списки. Методы IsList, GenLists, DeleteLists, NewList, EndList, CallList

Построение любого объекта лучше оформлять в виде списка команд, который остается неизменным в памяти компьютера и может быть многократно воспроизведен ссылкой на его номер. Для формирования списков команд используются ряд методов, описанных в библиотеке OpenGL.

Вот описание констант и методов, которые участвуют в работе с дисплейными списками команд

///

/// Команды создаваемого списка компилируются и выполняются

///

public const int COMPILE_AND_EXECUTE = 0x1301;

///

/// Команды списка только компилируются при его создании

///

public const int COMPILE = 0x1300;

///

/// Проверяет наличие списка

///

///

/// Имя искомого списка

///

///

/// true, если список существует. В противном случае false.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glIsList")]

public static extern bool IsList(uint list);

///

/// Убирает списки из памяти, освобождая их имена.

///

///

/// Номер первого из уничтожаемых списков

///

///

/// Число уничтожаемых списков

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glDeleteLists")]

public static extern void DeleteLists(uint list, int range);

///

/// Создает непрерывный ряд пустых списков

///

///

/// Число создаваемых списков

///

///

/// Номер (имя) первого из созданных списков

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glGenLists")]

public static extern uint GenLists(int range);

///

/// Создает новый список с данным именем или заменяет существующий

///

///

/// Имя (номер) списка.

///

///

/// Режим компиляции команд списка при его создании.

/// Может иметь значения COMPILE или COMPILE_AND_EXECUTE.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glNewList")]

public static extern void NewList(uint list, int mode);

///

/// Завершает создание списка команд.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glEndList")]

public static extern void EndList();

///

/// Исполняет команды списка.

///

///

/// Имя (номер) списка команд.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glCallList")]

public static extern void CallList(uint list);

Текущие значения аргументов метода NewList в процессе создания списка (до обращения к EndList) можно получить с помощью метода Get с аргументами

///

/// Аргумент Get требует возврата значения 1 параметра - режима,

/// в котором создается текущий список (аргумент NewList).

///

public const int LIST_MODE = 0x0B30;

///

/// Аргумент Get требует возврата значения 1 параметра - текущего номера

/// создаваемого списка (аргумент NewList).

///

public const int LIST_INDEX = 0x0B33;

Эти описания следует поместить в класс gl библиотеки GL.

Использование методов работы с дисплейными списками можно проиллюстрировать на примере списка команд, создающих окружность из отдельных точек. Вот пример метода, создающего и выполняющего список точек окружности

///

/// Создает список окружности из точек и возвращает его номер

///

///

/// Число точек на окружности

///

///

/// Номер списка, возвращаемого методом

///

void MakePointsCircleList(int pointsNmb, ref uint pointsCircleList)

{

// Если номер списка не равен нулю и список существует,

// то список стирается и номер зануляется

if (pointsCircleList != 0 && gl.IsList(pointsCircleList))

{

gl.DeleteLists(pointsCircleList, 1);

pointsCircleList = 0;

}

// Номер списка выбирается из свободных номеров

pointsCircleList = gl.GenLists(1);

/*

// Работает так же более простой вариант кода

// Если список не создан (номер равен нулю)

if (0 == pointsCircleList)

// Номер списка выбирается из свободных номеров

pointsCircleList = gl.GenLists(1);

// Следующий далее метод NewList будет выполняться и в том случае,

// когда номер pointsCircleList списка занят.

// Прежнему номеру будет соотнесен новый список, а прежний список уже не будет доступен.

*/

// Начало создания нового списка.

// Список создается и тут же воспроизводится

gl.NewList(pointsCircleList, gl.COMPILE_AND_EXECUTE);

// Команды списка - окружность из точек

gl.Begin(gl.POINTS);

for (int i = 0; i < pointsNmb; i++)

gl.Vertex((float)Math.Cos(2.0 * Math.PI * i / pointsNmb),

(float)Math.Sin(2.0 * Math.PI * i / pointsNmb), 0);

gl.End();

// Завершаются команды списка

gl.EndList();

}

Метод MakePointsCircleList может вызываться внутри метода BuildFrame в том случае, если число точек окружности меняется, либо если список еще не готов. Если это число не меняется (например, окружность поворачивается, или воспроизводится в каком-то другом ракурсе), то вызывается просто сам готовый список методом CallList. Это может выглядеть следующим образом

if (curCirclePointsNmb != CirclePointsNmb || 0 == curPointsCircleList)

MakePointsCircleList(CirclePointsNmb = curCirclePointsNmb,

ref curPointsCircleList);

else

gl.CallList(curPointsCircleList);

Здесь поле curCirclePointsNmb содержит текущее значение числа точек окружности, а CirclePointsNmb – предыдущее значение этого же числа. Если эти два числа не совпадают, либо если текущий номер списка curPointsCircleList равен нулю, то вызывается метод MakePointsCircleList. При этом прежнее значение числа точек заменяется новым значением. В противном случае список curPointsCircleList просто воссоздается в прежнем виде вызовом метода CallList.

Поле curPointsCircleList следует обнулять, а поле CirclePointsNmb инициализировать каким-либо значением (например, 100) в методе InitSceneAttributes. Значение поля curCirclePointsNmb должно быть переменным в результате действий пользователя, как, например, в иллюстрирующем приложении.

Ту же идею воссоздания списка и его воспроизведения можно реализовать несколько иначе. Для этого в коде класса f3D

• 
  Используйте отдельные объекты-обработчики класса delegate со следующим описанием класса
  

///

/// Определяет тип методов, создающих дисплейные списки объектов

///

delegate void CreateList();

• 
  Опишите метод, использующий в качестве одного из своих параметров ссылку на объект этого класса, то есть на метод создания списка конкретного объекта
  

///

/// Создает список дисплейных команд, одновременно вызывая его, либо вызывает уже готовый список

///

///

/// Создан ли список

///

///

/// Номер списка

///

///

/// Метод создания списка класса CreateList

///

void CreateNCallList(bool isListCreated, uint listNmb, CreateList createList)

{

if (!isListCreated)

createList();

else

gl.CallList(listNmb);

}

Используя этот подход, приведенный пример организации списка точек, образующих окружность, можно сформулировать следующим образом

• 
  Опишите поля для хранения флага создания списка окружности, номера списка, текущего числа точек в окружности
  

///

/// Хранит true, если список с нужным числом точек создан

///

bool _isCircleListCreated;

///

/// Хранит текущий номер дисплейного списка окружности из точек.

///

uint _circleList;

///

/// Хранит текущее число точек в окружности.

///

int _pointsNmb = 100;

• 
  Опишите свойство числа точек, которое обеспечивает автоматический сброс флага создания списка окружности при изменении числа точек
  

///

/// Устанавливает и возвращает число точек в списке окружности.

/// При установке сбрасывает флаг создания создания списка.

///

int pointsNmb

{

set { _pointsNmb = value; _isCircleListCreated = false; }

get { return _pointsNmb; }

}

• 
  Опишите метод создания списка окружности, который должен быть третьим параметром при вызове метода CreateNCallList
  

///

/// Создает дисплейный список окружности, состоящей из точек

///

void CreateCircleList()

{

// Если список существует, то список стирается

if (gl.IsList(_circleList))

gl.DeleteLists(_circleList, 1);

// Номер списка выбирается из свободных номеров

_circleList = gl.GenLists(1);

// Начало создания нового списка.

// Список создается и тут же воспроизводится

gl.NewList(_circleList, gl.COMPILE_AND_EXECUTE);

// Команды списка - окружность из точек

// В стек заталкиваются атрибуты точек и буфера цвета

gl.PushAttrib(gl.POINT_BIT | gl.CURRENT_BIT);

// Устанавливаются свои атрибуты точек и их цвет

gl.PointSize(5);

gl.Enable(gl.POINT_SMOOTH);

gl.Color(0, 1, 1);

// Изображаются точки на окружности, число которых определяется свойством pointsNmb

gl.Begin(gl.POINTS);

for (int i = 0; i < pointsNmb; i++)

gl.Vertex((float)Math.Cos(2.0 * Math.PI * i / pointsNmb),

(float)Math.Sin(2.0 * Math.PI * i / pointsNmb), 0);

// Из стека удаляются временно установленные атрибуты точек и их цвет

gl.PopAttrib();

gl.End();

// Завершаются команды списка

gl.EndList();

// Поднимается флаг создания списка – создан новый список окружности

_isCircleListCreated = true;

}

После этих описаний в точке воспроизведения списка (метод BuildFrame) можно просто вызвать метод

CreateNCallList(_isCircleListCreated, _circleList, CreateCircleList);

В другой, более консервативной части кода (например, в обработчике какого-либо события, при котором необходимо изменить число точек на окружности) можно менять значение свойства pointsNmb. При этом флаг создания списка _isCircleListCreated будет сбрасываться и следующий вызов метода CreateNCallList приведет к созданию и воспроизведению нового списка, с новым числом точек.

Преимущество приведенного алгоритма в том, что для создания и вызовов других списков не надо менять метод CreateNCallList, а лишь его параметры.

Для того, кто создает авторское приложение, ссылка на код.

В следующих разделах будут использованы другие методы работы со списками на примере списков команд, изображающих символы.
Тест рубежного контроля

58. 
    Зачем нужны дисплейные списки команд?
    
59. 
    Какие два метода создают дисплейный список команд?
    
60. 
    Какой смысл параметра COMPILE метода NewList?
    
61. 
    Какой смысл параметра COMPILE_AND_EXECUTE метода NewList?
    
62. 
    Что делает метод GenLists?
    
63. 
    В чем смысл метода IsList?
    
64. 
    Что делает метод DeleteLists?
    
65. 
    Поясните смысл метода CallList.
    

9 Вывод символов. GDI-функции

Существует, по крайней мере, три способа подготовки и вывода символов и текста на панель воспроизведения команд OpenGL.

Первый способ состоит в использовании стандартных функций библиотеки GDI32. Текст выводится на панель panelGL так же, как если бы это было обычное окно.

Поместите в класс gl библиотеки GL описание трех методов и одной константы

///

/// Устанавливает цвет текста Color для указанного контекста устройства deviceContext

///

///

/// Установленный цвет при успешном завершении

///

[DllImport("GDI32")]

public static extern int SetTextColor(int deviceContext,int Color);

///

/// Устанавливает фоновый цвет Color для устройства deviceContext

///

///

/// Установленный фоновый цвет при успешном завершении

///

[DllImport("GDI32")]

public static extern int SetBkColor(int deviceContext, int Color);

///

/// Изображает строку символов в устройстве deviceContext, используя текущий шрифт

///

///

/// true при успешном завершении

///

[DllImport("GDI32")]

public static extern bool ExtTextOut(int deviceContext, int x, int y, uint options, IntPtr rect,

string text, uint count, IntPtr spacing);

///

/// Используется как аргумент метода Get, который в этом случае требует возврата значений

/// четырех параметров цвета заполнения буфера цвета.

///

public const int COLOR_CLEAR_VALUE = 0x0C22;

В класс f3D поместите описание структуры, содержащей данные о выводимом тексте

struct GDITextAttr

{

internal string gdiText;

internal Color gdiColor;

internal int X, Y;

}

Добавьте к форме f3D описание метода

///

/// Выводит текст на панель glPanel.

///

///

/// Строка текста.

///

void setGDIText(GDITextAttr gdiAttr)

{

// Установка цвета текста

gl.SetTextColor(port.deviceContext, gdiAttr.gdiColor.R + (gdiAttr.gdiColor.G << 8)

+ (gdiAttr.gdiColor.B << 16));

// Определение цвета наполнения буфера OpenGL - цвета фона для текста

int bkColor = 0;

for (int i = 0; i < 3; i++)

bkColor += (int)(gl.Get(gl.COLOR_CLEAR_VALUE, 4)[i] * 255) << i * 8;

// Установка цвета фона для текста

gl.SetBkColor(port.deviceContext, bkColor);

// Вывод строки текста в указанную точку панели

gl.ExtTextOut(port.deviceContext, gdiAttr.X, gdiAttr.Y, 0, IntPtr.Zero,

gdiAttr.gdiText, (uint)gdiAttr.gdiText.Length, IntPtr.Zero);

}

В конец метода RenderFrame формы f3D (после вызова метода SwapBuffers) добавьте вызов метода setGDIText с конкретным параметром. Параметр имеет тип структуры GDITextAttr, и конкретноые значения ее полей можно поставить в зависимость от данных, регулируемых пользователем извне, либо менять их редактированием в коде программы.

Для того, кто создает авторское приложение, ссылка на код.

Иллюстрацию к разделу можно посмотреть по ссылке.

Тест рубежного контроля

66. 
    Что делает метод SetTextColor?
    
67. 
    Зачем использовать метод SetBkColor?
    
68. 
    Что делает метод ExtTextOut?
    
69. 
    Как определяется положение GDI-текста в окне?
    

10 BMP-символы

Второй способ вывода текста использует команды OpenGL для создания битовых карт символов и произвольного размещения символов в объектной системе координат.

Для подготовки и использования списков символов в форме битовых карт используются дополнительные методы по работе с дисплейными списками.

Методы ListBase и CallLists

Метод ListBase устанавливает номер списка, который будет добавляться ко всем последующим номерам списков, вызываемых с помощью CallList. Это так называемый базовый номер.

///

/// Устанавливает целое смещение, которое после суммирования с относительными

/// номерами списков метода CallLists определяет абсолютные номера этих списков.

/// По умолчанию смещение равно 0.

///

///

/// Значение смещения.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glListBase")]

public static extern void ListBase(uint basevalue);

Текущее значение базового номера списка можно получить с помощью метода Get с аргументом

///

/// Аргумент Get требует возврата значения 1 параметра -

/// текущего базового номера списков (аргумент метода ListBase).

///

public const int LIST_BASE = 0x0B32;

Для сохранения в стеке текущего номера базового списка следует вызвать метод PushAttrib с аргументом

///

/// Маска битов базового номера списков.

///

public const int LIST_BIT = 0x00020000;

Метод CallLists позволяет вызывать сразу несколько списков, что необходимо при формировании текста из нескольких символов.

///

/// Вызывает списки команд OpenGL, начиная с базового номера, установленного ListBase.

///

///

/// Число вызываемых списков.

///

///

/// Тип номера списка. Допустимы символьные константы BYTE, UNSIGNED_BYTE,

/// SHORT, UNSIGNED_SHORT, INT, UNSIGNED_INT, FLOAT, _2_BYTES, _3_BYTES и _4_BYTES.

///

///

/// Строка из n символов списков.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glCallLists")]

public static extern void CallLists(int n, int type, string lists);

В данном случае будут использоваться списки, номера которых имеют тип беззнаковых байтов, поэтому понадобится только аргумент в виде символьной константы

///

/// Тип номеров списков - один из аргументов CallLists

///

public const int UNSIGNED_BYTE = 0x1401;

Эти описания следует поместить в класс gl библиотеки GL.

Методы RasterPos и UseFontBitmap

Для вывода битовой карты в буфер фрейма необходимо указать координаты ее верхнего левого угла. Это делает метод RasterPos

///

/// Устанавливает объектные координаты точки вывода изображения.

/// Используется при размещении битовых карт, символов.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glRasterPos3f")]

public static extern void RasterPosf(float x, float y, float z);

Для определения текущих значений параметров метода RasterPos следует использовать метод Get с параметрами

///

/// Аргумент Get требует возврата значений 4 параметров цвета растра(метод RasterPos).

///

public const int CURRENT_RASTER_COLOR = 0x0B04;

///

/// Аргумент Get требует возврата 4 параметров положения растра (метод RasterPos).

///

public const int CURRENT_RASTER_POSITION = 0x0B07;

///

/// Аргумент Get требует возврата значения 1 параметра -

/// расстояния от начала координат наблюдения до положения растра (метод RasterPos).

///

public const int CURRENT_RASTER_DISTANCE = 0x0B09;

Для сохранения текущих значений параметров метода RasterPos следует вызвать метод PushAttrib с параметром CURRENT_BIT.

Для выбора шрифта символов используется специальная функция SelectObject из библиотеки GDI32

///

/// Сопоставляет объект objectHandle контексту устройства deviceContext.

/// Новый объект заменяет предыдущий объект того же типа.

///

///

/// Идентификатор (хэндл) замещенного объекта

///

[DllImport("GDI32")]

public static extern IntPtr SelectObject(int deviceContext, IntPtr objectHandle);

Главным методом, позволяющим формировать битовые карты из символов заданного шрифта, является метод UseFontBitmaps

///

/// Создает набор списков битовых карт символов текущего шрифта,

/// связанного с контекстом устройства deviceContext.

/// Списки нумеруются, начиная с номера listBase.

/// Номера символов шрифта нумеруются, начиная с номера start.

/// Число символов равно count.

/// Эти битовые карты могут использоваться для отображения символов в окне OpenGL.

///

///

/// true при успешном завершении

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "wglUseFontBitmaps")]

public static extern bool UseFontBitmaps(int deviceContext, int start, int count, uint listBase);

Эти описания следует поместить в класс gl библиотеки GL.
Для использования всех этих методов в приложении можно в библиотеке GL описать дополнительный статический класс listMaker, в котором размещать необходимые методы по созданию дисплейных списков команд OpenGL. Если в этот класс поместить метод, создающий дисплейные списки битовых карт символов заданного шрифта, то соответствующий код будет выглядеть следующим образом

///

/// Состоит из статических методов, создающих дисплейные списки команд OpenGL

///

public static class listMaker

{

///

/// Создает 256 списков битовых карт символов (глифов) заданного типа шрифта

/// для вывода в заданный контекст устройства.

///

///

/// Объект используемого шрифта.

///

///

/// Контекст устройства.

///

///

/// Возвращаемый номер списка первого символа.

///

public static void BMPGlyphs(Font font, int deviceContext, ref uint glyphsBaseList)

{

// Если список не создан

if (0 == glyphsBaseList)

// Создается 256 непрерывно расположенных номеров пустых дисплейных списков,

// первый номер которых возвращается в glyphsBaseList,

// определяя базовый номер всех списков

glyphsBaseList = gl.GenLists(256);

// Новый шрифт временно заменяет существующий шрифт контекста устройства

IntPtr oldFont = gl.SelectObject(deviceContext, font.ToHfont());

// Создаются списки битовых карт символов от 0 до 255

// Нумерация списков начинается с gliphsBaseList

if (!gl.UseFontBitmaps(deviceContext, 0, 256, glyphsBaseList))

throw new Exception("Списки битовых карт символов не установлены.");

// Прежний шрифт возвращается контексту

gl.SelectObject(deviceContext, oldFont);

}

}

Класс Font описан в системной библиотеке System.Drawing. Поэтому необходимо добавить эту библиотеку к ресурсам библиотеки GL (окно Solution Explorer -> узел References библиотеки GL -> команда Add Reference… из контекстного меню -> закладка .NET открывшегося окна Add Reference, найти System.Drawing) и в заголовке файла GL.cs добавить директиву using System.Drawing.

Метод BMPGlyphs можно вызывать непосредственно в любом из методов формы для создания и обновления действующего списка битовых карт символов.

Алгоритм использования метода BMPGlyphs аналогичен уже рассмотренному алгоритму создания и вызова списка точек окружности. Внутри метода BuildFrame можно набрать следующий код

// Устанавливается текущий шрифт символов

using (Font curFont = new Font(ppBMPText.bmpFont.FontFamily,

ppBMPText.bmpFont.Size))

if (ppBMPText.IsChanged || curBMPGlyphsBaseList == 0)

listMaker.BMPGlyphs(curFont, port.deviceContext, ref curBMPGlyphsBaseList);

// Флаг изменения параметров очищается

curBMPFontChanged = false;

// Устанавливается базовый номер списков символов

gl.ListBase(curBMPGlyphsBaseList);

// Устанавливается текущий цвет символов

gl.Color(curBMPFontClrRed, curBMPFontClrGreen, curBMPFontClrBlue);

// Устанавливается позиция в окне, куда следует выводить символы

gl.RasterPosf(curBMPFontPosX, curBMPFontPosY, curBMPFontPosZ);

// Вызываются списки символов, необходимые для воспроизведения текущего текста

gl.CallLists(curBMPFontText.Length, gl.UNSIGNED_BYTE, curBMPFontText);

В этом коде есть поле curBMPGlyphsBaseList, которое следует обнулять в методе InitSceneAttributes. Другие поля curBMPFont, curBMPFontChanged, curBMPFontClrRed, curBMPFontClrGreen, curBMPFontClrBlue, curBMPFontPosX, curBMPFontPosY, curBMPFontPosZ, curBMPFontText являются переменными, которые регулируются либо пользователем через интерфейсные управляющие элементы, как в иллюстрирующем приложении, либо любым другим способом.

Ссылка на код и комментарии для того, кто строит авторское иллюстрирующее приложение.
Тест рубежного контроля

70. 
    Для чего используется метод ListBase?
    
71. 
    Как сохранить в стеке значение текущего базового номера списка?
    
72. 
    Как узнать значение текущего базового номера списка?
    
73. 
    Какой метод применяется для вызова последовательности дисплейных списков?
    
74. 
    Какой метод используется для создания дисплейных списков битовых карт символов?
    
75. 
    Что устанавливает метод RasterPos?
    
76. 
    Какую роль играет вызов метода SelectObject при формировании списков битовых карт символов?
    

11 Контурный шрифт

Третий способ вывода символов позволяет изображать символы в виде объемных фигур. Это так называемый контурный шрифт, где каждый символ является отдельным 3-мерным объектом.

Метод UseFontOutline

Для создания символов контурного шрифта используется метод UseFontOutlines со следующим заголовком

///

/// Создает списки контурных символов.

///

///

/// Контекст устройства контурного шрифта.

///

///

/// Номер первого символа, обращаемого в список.

///

///

/// Количество символов, обращаемых в списки.

///

///

/// Номер первого списка.

///

///

/// Определяет максимально допустимое отклонение от верного контура.

///

///

/// Глубина (толщина) символа в отрицательном направлении оси z.

///

///

/// Указывает тип сегментов контура символа -

/// контурный (FONT_LINES) или заполненный (FONT_POLYGONS).

///

///

/// Адрес буфера (массива метрических записей),

/// в который передаются метрические данные символов.

///

///

/// true при успешном завершении.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "wglUseFontOutlines")]

public static extern bool UseFontOutlines

(int deviceContext, uint first, uint count, uint listBase, float deviation,

float extrusion, int format, GLYPHMETRICSFLOAT[] glyphs);
Метод UseFontOutlines использует в качестве одного из аргументов одну из символьных постоянных

///

/// Постоянные формата контурного шрифта. Используются при вызове UseFontOutlines.

///

public const int FONT_LINES = 0;

public const int FONT_POLYGONS = 1;

Каждый из символов контурного шрифта характеризуется атрибутами, собранными в структуру типа

///

/// Тип структуры, хранящей информацию о размерах,

/// положении и внешнем виде контурных символов.

/// Массив объектов этой структуры является одним из параметров метода UseFontOutlines.

///

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]

public struct GLYPHMETRICSFLOAT

{

public float gmfBlackBoxX;

public float gmfBlackBoxY;

public float gmfptGlyphOriginX;

public float gmfptGlyphOriginY;

public float gmfCellIncX;

public float gmfCellIncY;

}

Эти описания следует добавить к классу gl библиотеки GL.

Для создания списков символов контурного шрифта можно поместить в класс listMaker библиотеки GL следующий метод

///

/// Создает 256 списков 3D-объектов символов контурного шрифта.

///

///

/// Объект используемого шрифта.

///

///

/// Массив возвращаемых записей метрик символов.

///

///

/// Максимальное отклонение шрифта от гладкости

///

///

/// Глубина шрифта в отрицательном направлении оси Z

///

///

/// Формат выводимых символов FONT_LINES или FONT_POLYGONS .

///

///

/// Контекст устройства.

///

///

/// Возвращаемый номер первого списка.

///

public static void OutlineGlyphs(Font font, gl.GLYPHMETRICSFLOAT[] metrics,

float deviation, float extrusion, int format, int deviceContext, ref uint outlineGlyphsBaseList)

{

// Новый шрифт временно заменяет существующий шрифт контекста устройства

IntPtr oldFont = gl.SelectObject(deviceContext, font.ToHfont());

// Если список не создан

if (0 == outlineGlyphsBaseList)

// Создается 256 непрерывно расположенных номеров пустых дисплейных списков,

// первый номер которых возвращается в outlineGlyphsBaseList,

// определяя базовый номер всех списков

outlineGlyphsBaseList = gl.GenLists(256);

// Создаются списки символов от 0 до 255 контурного шрифта

// Нумерация списков начинается с outlineBaseList

if (!gl.UseFontOutlines(deviceContext, 0, 256, outlineGlyphsBaseList,

deviation, extrusion, format, metrics))

throw new Exception("Списки символов контурного шрифта не установлены.");

// Прежний шрифт возвращается контексту

gl.SelectObject(deviceContext, oldFont);

}

При вызове этого метода используется поле fMetrics, которое следует описать в виде

///

/// Хранит массив метрических свойств символов

///

gl.GLYPHMETRICSFLOAT[] fMetrics = new gl.GLYPHMETRICSFLOAT[256];

В метод BuildFrame теперь можно добавить код алгоритма построения и использования символов контурного шрифта при произвольных атрибутах

// Устанавливается текущий шрифт символов

using (Font curFont = new Font(curOutlnFont.FontFamily, curOutlnFont.Size))

if (ppOutlineFont.IsChanged || curOutlnGlyphsBaseList == 0)

// Списки символов воссоздаются, если параметры изменены

listMaker.OutlineGlyphs(

curFont, fMetrics, ppOutlineFont.deviation, ppOutlineFont.extrusion,

ppOutlineFont.format, port.deviceContext, ref curOutlnGlyphsBaseList);

// Флаг изменения параметров очищается

curOutlineFontChanged = false;

// Устанавливается базовый номер списков символов

gl.ListBase(curOutlnGlyphsBaseList);

// Устанавливается текущий цвет символов

gl.Color(curOutlineFontClrRed, curOutlineFontClrGreen, curOutlineFontClrBlue);

// Устанавливается положение, куда следует выводить символы

// Матрица предыдущего преобразования заталкивается в стек

gl.PushMatrix();

gl.Translate(curOutlineFontPosX, curOutlineFontPosY, curOutlineFontPosZ);

gl.Scale(.1f, .1f, .1f);

// Вызываются списки символов, необходимые для воспроизведения текущего текста

gl.CallLists(curOutlineFontText.Length, gl.UNSIGNED_BYTE, curOutlineFontText);

// Бывшая матрица преобразования возвращается на поверхность стека,

// выталкивая последнюю матрицу.

gl.PopMatrix();

Здесь номер текущего списка curOutlnGlyphsBaseList следует обнулять в методе InitSceneAttributes. Поля curOutlnFont, curOutlineFontChanged, curOutlineFontdeviation, curOutlineFontextrusion, curOutlineFontformat, curOutlineFontClrRed, curOutlineFontClrGreen, curOutlineFontClrBlue, curOutlineFontPosX, curOutlineFontPosY, curOutlineFontPosZ и curOutlineFontText должны выбираться пользователем через интерфейсные контрольные элементы, как это сделано в авторском приложении, либо задаваться другим способом. Ссылка на код и комментарии для того, кто строит авторское иллюстрирующее приложение.

Примечание

При вызове списков символов контурного шрифта может оказаться необходимым поместить этот вызов внутрь пары PushAttrib/PopAttrib вида

gl.PushAttrib(gl.POLYGON_BIT);

gl.CallLists(curOutlineFontText.Length, gl.UNSIGNED_BYTE, curOutlineFontText);

gl.PopAttrib();

Здесь константа POLYGON_BIT определена следующим образом

///

/// Маска атрибутов многоугольника.

///

public const int POLYGON_BIT = 0x00000008;

Методы PushMatrix, PopMatrix

В приведенном выше фрагменте кода используются методы PushMatrix и PopMatrix.

public static extern void PopMatrix();

///

/// Проталкивает верхнюю матрицу в стек.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glPushMatrix")]

public static extern void PushMatrix();

///

/// Выталкивает верхнюю матрицу из стека.

///

[DllImport("OPENGL32.DLL", EntryPoint = "glPopMatrix")]

Эти описания следует поместить в класс gl библиотеки GL.

Методы PushMatrix/PopMatrix работают так же, как методы PushAttrib/PopAttrib. Метод PushMatrix заталкивает в стек матриц копию матрицы предыдущего преобразования. Далее вводимые матрицы умножаются на предыдущую, но копия предыдущей матрицы остается нетронутой в глубине стека. После окончания формирования изображения с требуемым преобразованием матрица, сохраненная в стеке, возвращается на его поверхность методом PopMatrix.
Проектное задание

Проведите необходимые редакции кода в своей, либо в авторской версии проекта, достаточные для устойчивой работы кода.

Тест рубежного контроля

77. 
    Какой метод используется при создании списков контурного шрифта?
    
78. 
    Какой смысл имеет параметр deviation метода создания списков контурного шрифта?
    
79. 
    Какой смысл имеет параметр extursion метода создания списков контурного шрифта?
    
80. 
    Какой смысл имеет параметр format метода создания списков контурного шрифта?
    
81. 
    Какую функцию выполняет метод PushMatrix?
    
82. 
    Какой смысл имеет метод PopMatrix?
    

жүктеу/скачать 1.07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: